一种横向挡肩加强型减振扣件
阅读说明：本技术 一种横向挡肩加强型减振扣件 (Transverse shoulder-blocking reinforced vibration-damping fastener ) 是由 黄伟利 张政 李秋义 宋文祥 朱彬 周熙霖 郭积程 娄会彬 廉紫阳 于 2021-01-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种横向挡肩加强型减振扣件,包括下铁垫板、中间弹性垫、上铁垫板、两个钢轨横向限位结构和阻尼单元,上铁垫板和所述下铁垫板夹住所述中间弹性垫；每个钢轨横向限位结构均包括挡肩、挡台和垫块,挡肩和挡台分别设置在下铁垫板和上铁垫板上,垫块被挡肩和挡台夹住并且产生弹性变形；阻尼单元为压电单元体和/或阻尼器,压电单元体包括分散在中间弹性垫内部的压电粒子和导电粒子,阻尼器穿过中间弹性垫,阻尼器的上、下两端分别连接所述上铁垫板和下铁垫板。本发明通过钢轨横向限位结构来提高扣件横向刚度的基础上,在上铁垫板与下铁垫板之间还设置阻尼单元,通过阻尼单元消耗钢轨振动能量,进一步提高扣件缓冲振动冲击的能力。(The invention discloses a transverse shoulder-blocking reinforced vibration-damping fastener which comprises a lower iron base plate, a middle elastic cushion, an upper iron base plate, two steel rail transverse limiting structures and a damping unit, wherein the middle elastic cushion is clamped by the upper iron base plate and the lower iron base plate; each steel rail transverse limiting structure comprises a blocking shoulder, a blocking platform and a cushion block, wherein the blocking shoulder and the blocking platform are respectively arranged on the lower iron base plate and the upper iron base plate, and the cushion block is clamped by the blocking shoulder and the blocking platform and generates elastic deformation; the damping unit is a piezoelectric unit body and/or a damper, the piezoelectric unit body comprises piezoelectric particles and conductive particles which are dispersed in the middle elastic cushion, the damper penetrates through the middle elastic cushion, and the upper end and the lower end of the damper are respectively connected with the upper iron base plate and the lower iron base plate. According to the invention, on the basis of improving the transverse rigidity of the fastener by the transverse limiting structure of the steel rail, the damping unit is arranged between the upper iron base plate and the lower iron base plate, and the vibration energy of the steel rail is consumed by the damping unit, so that the vibration impact buffering capacity of the fastener is further improved.)
技术领域
本发明属于铁轨领域，更具体地，涉及一种减振扣件。
背景技术
随着轨道交通突飞猛进的发展，越来越多的城市轨道交通线路采用高架线、地面线等方式铺设，越来越多的线路穿过居民区、人员密集区域。然而，车辆行驶时，车轮与钢轨之间的撞击引起钢轨振动增大，由此产生的噪声辐射影响到人们的正常生活；钢轨振动增大，也加剧的轮轨撞击力的增大，引起钢轨波浪形磨耗等病害，大大增加了轨道线路的维护工作和成本。
目前，普通双层扣件多采用弹性垫板来降低扣件的垂向静刚度来使扣件具有一定的减振效果，但是这种减振耗能的方式单一，这种通过降低垂向静刚度的方式存在减振上限，且在降低垂向刚度的同时也减弱了抗横向强度，使动态轨距扩张增加，加剧了列车运行过程中的车轮蛇形运动，影响列车行车安全，容易引起轨面光带不均匀或波磨等问题，运行维护成本大幅增加。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种横向挡肩加强型减振扣件，通过钢轨横向限位结构来提高扣件横向刚度的基础上，在上铁垫板与下铁垫板之间还设置阻尼单元，通过阻尼单元消耗钢轨振动能量，进一步提高扣件缓冲振动冲击的能力。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种横向挡肩加强型减振扣件，包括下铁垫板、中间弹性垫、上铁垫板、两个钢轨横向限位结构和阻尼单元，其特征在于：
所述上铁垫板和所述下铁垫板夹住所述中间弹性垫；
两个所述钢轨横向限位结构之间形成用于铺设钢轨的空间，对于每个所述钢轨横向限位结构而言，其各自包括沿着钢轨的横向布置的挡肩、挡台和垫块，所述挡肩和挡台分别设置在所述下铁垫板和上铁垫板上，所述挡肩和挡台夹住所述垫块并且让该垫块产生弹性变形；
所述阻尼单元为压电单元体和/或阻尼器，其中：
该压电单元体包括分散在中间弹性垫内部的压电粒子和导电粒子；
该阻尼器穿过所述中间弹性垫，并且所述阻尼器的上、下两端分别连接所述上铁垫板和下铁垫板。
优选地，所述阻尼器为粘滞流体阻尼器，并且该阻尼器包括活动端头、活塞和外壳体，所述活动端头的上部与所述上铁垫板连接，所述活动端头的下部与外壳体内部的活塞连接，所述外壳体安装在所述下铁垫板上，所述外壳体内部设有粘滞液体并且所述粘滞液体包围所述活塞。
优选地，所述阻尼器为磁阻尼器，所述阻尼器包括活动端头、电感应线圈、活塞和外壳体，所述活动端头的上部与所述上铁垫板连接，所述活动端头下部与外壳体内的活塞进行连接，所述活塞具有磁性，所述外壳体内壁设有与所述活塞配合的电感应线圈。
优选地，所述挡肩和挡台与所述垫块均为面接触。
优选地，所述挡肩用于与所述垫块接触的面上设置有定位孔，所述垫块在对应于所述定位孔的位置设置有定位凸台。
优选地，所述挡肩用于与所述垫块接触的面为相对于水平面倾斜的斜面，以便于所述定位凸台进入定位孔内。
优选地，所述挡台用于与所述垫块接触的面上设置有定位孔，所述垫块在对应于所述定位孔的位置设置有定位凸台。
优选地，所述挡台、垫块和所述挡肩沿着远离钢轨的方向依次布置。
优选地，所述下铁垫板上设置有中空凸台，所述中空凸台的侧壁上设置有卡位槽；
所述中间弹性垫和所述上铁垫板在对应于所述中空凸台的位置分别设置有第一通孔和第二通孔，以便于中空凸台穿过所述中间弹性垫后伸入所述上铁垫板；
所述横向挡肩加强型减振扣件还包括底板连接套，所述底板连接套的侧壁在对应于所述卡位槽的位置设置有与所述卡位槽配合的卡钩，并且所述底板连接套具有凸缘，以用于与所述卡钩配合夹住所述下铁垫板、中间弹性垫和上铁垫板。
优选地，所述中空凸台具有两个，两个所述钢轨横向限位结构和两个中空凸台位于四边形的四角上，并且两个所述钢轨横向限位结构分布在四边形的一对角线上。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1)本发明通过设置两个钢轨横向限位结构，可以从钢轨的两侧来限制钢轨的横向位置，而且钢轨横向限位结构的挡肩和挡台夹住垫块，让垫块被压缩产生弹性变形，可以提高扣件的横向刚度，使扣件在保持较低的垂向刚度的同时保持较高的横向刚度，在提高扣件减振效果的同时，提高了扣件的动态轨距保持能力。
2)本发明在上铁垫板和下铁垫板之间采用了阻尼单元，可消耗部分振动冲击，提高了扣件的缓冲振动冲击的能力。
3)本发明使用底板连接套将上铁垫板、下铁垫板和中间弹性垫自锁连接为一体，自锁连接时对中问弹性垫具有一定的预紧力，使中问弹性垫发生一定的压缩变形。使上铁垫板和下铁垫板之间稳定连接，顺利传递各个方向的力和力矩，既保证了扣件的实际使用效果，也极大的减少后续设计的难度和工作量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中上铁垫板的结构示意图；
图3是本发明中下铁垫板的结构示意图；
图4是本发明中中间弹性垫板的结构示意图；
图5是本发明中压电单元体的结构示意图。
图6是本发明中压电单元体的压电能量转换原理示意图。
图7是本发明的阻尼器与中间弹性层的位置关系示意图。
图8是本发明中中间弹性层与阻尼单元配合实际减振的原理示意图。
图9是本发明中阻尼器为粘滞阻尼器时的示意图；
图10是本发明中阻尼器为磁阻尼器的示意图；
图11是本发明中底板连接套的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例一
参照图1～图6，一种横向挡肩加强型减振扣件，包括下铁垫板2、中间弹性垫3、上铁垫板1、两个钢轨横向限位结构和阻尼单元，其中：
所述上铁垫板1和所述下铁垫板2夹住所述中间弹性垫3；
两个所述钢轨横向限位结构之间形成用于铺设钢轨的空间，每个所述钢轨横向限位结构分别用于抵住钢轨的一侧。
对于每个所述钢轨横向限位结构而言，其各自包括沿着钢轨的横向布置的挡肩2.1、挡台1.3和垫块1.4，垫块1.4自身可产生弹性变形，所述挡肩2.1和挡台1.3分别设置在所述下铁垫板2和上铁垫板1上，所述挡肩2.1和挡台1.3夹住该垫块1.4并且让该垫块1.4产生弹性变形，即垫块1.4被压缩；优选地，所述挡台1.3、垫块1.4和所述挡肩2.1沿着远离钢轨的方向依次布置，即挡肩2.1在最外侧，所述垫块1.4被挡肩2.1和挡台1.3夹住并且该垫块1.4产生弹性变形，挡肩2.1与下铁垫板2一体成型，挡台1.3与上铁垫板1一体成型。装配后垫块1.4与挡肩2.1和挡台1.3之间充分接触，形成压缩变形连接，构成对钢轨和上铁垫板1的横向限位。
本实施例通过在中间弹性垫3中设置压电单元体，压电单元体中的压电粒子和导电粒子作为能量耗散的“压-电转换元”、改性和提高中间弹性垫3基体的粘弹阻尼性能、发挥基体与填充相的界面阻尼效应、综合实施振动能量的多重耗散，进而提高扣件的缓冲振动冲击的能力。
进一步，还可以在所述上铁垫板1上放置所述轨下弹性垫，以用于承接钢轨。轨下弹性垫应用于钢轨下方，主要作用是缓冲车辆通过时产生的高速冲击震动。
进一步，所述挡肩2.1和挡台1.3与所述垫块1.4均为面接触，以尽可能地提升它们的接触面积和缓冲能力。
进一步，所述中空凸台2.2具有两个，两个所述钢轨横向限位结构和两个中空凸台2.2位于四边形的四角上，并且两个所述钢轨横向限位结构分布在四边形的一对角线上，则中空凸台2.2在另一对角线上，这样多点布置且采用对角布置的方式，可以提升连接强度和抗钢轨横向冲击的能力，
进一步，所述挡肩2.1用于与所述垫块1.4接触的面Ⅰ上设置有定位孔Ⅰ，所述垫块1.4在对应于所述定位孔Ⅰ的位置设置有定位凸台，而且所述挡肩2.1用于与所述垫块1.4接触的面Ⅰ为相对于水平面倾斜的斜面，以便于所述定位凸台进入定位孔Ⅰ内。优选地，所述定位孔Ⅰ设置有多个，相应地，所述定位凸台也具有多个。进一步，所述挡台1.3用于与所述垫块1.4接触的面Ⅱ1.1上设置有定位孔Ⅱ，所述垫块1.4在对应于所述定位孔Ⅱ的位置设置有定位凸台。由于垫块1.4本身也具有弹性，可发生弹性变形，因此只要定位凸台的长度合适，是可以将定位凸台装入定位孔的。优选地，所述定位孔Ⅱ设置有多个，相应地，所述定位凸台也具有多个，以保持垫块1.4的工作位置，防止被挤出和产生移位。
进一步，所述下铁垫板2上设置有中空凸台2.2，所述中空凸台2.2的侧壁上设置有卡位槽2.3；
所述中间弹性垫3和所述上铁垫板1在对应于所述中空凸台2.2的位置分别设置有第一通孔和第二通孔1.2，以便于中空凸台2.2穿过所述中间弹性垫3后伸入所述上铁垫板1；第一通孔和第二通孔1.2的轮廓要大于中空凸台2.2的轮廓，因为后续还要在第一通孔和第二通孔1.2内安装底板连接套4。
参照图11，所述横向挡肩2.1加强型减振扣件还包括底板连接套4，所述底板连接套4的侧壁在对应于所述卡位槽2.3的位置设置有与所述卡位槽2.3配合的卡钩4.2，并且所述底板连接套4具有凸缘4.1，以用于与所述卡钩4.2配合夹住所述下铁垫板2、中间弹性垫3和上铁垫板1。底板连接套4伸入第二通孔1.2和第一通孔，再让卡钩4.2进入卡位槽2.3内，卡钩4.2钩在中空凸台2.2上，实现卡钩4.2与中空凸台2.2的卡接，使上铁垫板1、中间弹性垫3和下铁垫板2之间牢固配合
进一步，所述中空凸台2.2具有两个，两个所述钢轨横向限位结构和两个中空凸台2.2位于四边形的四角上，并且两个所述钢轨横向限位结构分布在四边形的一对角线上，则中空凸台2.2在另一对角线上，这样多点布置且采用对角布置的方式，可以提升连接强度和抗钢轨横向冲击的能力。
实施例二
参照图1～图4，图7～图9，本实施例与实施例一的区别在于，所述阻尼单元为阻尼器3.1，所述阻尼器3.1穿过所述中间弹性垫3，并且所述阻尼器3.1的上、下两端分别连接所述上铁垫板1和下铁垫板2。
本实施例通过在上铁垫板1和下铁垫板2中间设置阻尼器3.1，中间弹性垫3上部与上铁垫板1接触，下部与下铁垫板2接触，形成的弹性支撑，参照图8，上铁垫板1和下铁垫板2之间的两个结构中，左侧的结构表示中间弹性垫3，其提供弹性支撑。
所述阻尼器3.1为粘滞流体阻尼器3.1，并且该阻尼器3.1包括活动端头5.1、活塞5.2和外壳体5.4，所述活动端头5.1的上部与所述上铁垫板1连接，所述活动端头5.1的下部与外壳体5.4内部的活塞5.2连接，所述外壳体5.4安装在所述下铁垫板2上，所述外壳体5.4内部设有粘滞液体5.31并且所述粘滞液体5.31包围所述活塞5.2。
当活动端头5.1受压向下移动时带动活塞5.2下移，粘滞液体5.31受压，对上铁垫板1的垂向位移提供阻尼支撑；参照图8，，右侧的结构为阻尼器3.1，其提供阻尼支撑；中间弹性垫3与阻尼器3.1共同作用，在降低扣件垂向静刚度的同时，由阻尼器3.1提供的阻尼支撑可以进一步消耗钢轨振动的能量，进而提高扣件缓冲振动冲击的能力。
实施例三
参照图1～图4，图7、图8和图10，本实施例与实施例二的区别在于，所述阻尼器3.1为磁阻尼器3.1，所述阻尼器3.1包括活动端头5.1、电感应线圈5.32、活塞5.2和外壳体5.4，所述活动端头5.1的上部与所述上铁垫板1连接，所述活动端头5.1下部与外壳体5.4内的活塞5.2进行连接，所述活塞5.2具有磁性，所述外壳体5.4内壁设有与所述活塞5.2配合的电感应线圈5.32。
当上铁垫板1受压时带动活动端头5.1向下移动，活塞5.2切割电感应线圈5.32磁感线，受到电感应线圈5.32提供的电磁阻力影响，活塞5.2向下运动受阻，受到阻尼支撑；中间弹性垫3与阻尼器3.1共同作用，在降低扣件垂向静刚度的同时，由阻尼器3.1提供的阻尼支撑可以进一步消耗钢轨振动的能量，进而提高扣件缓冲振动冲击的能力。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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