一种高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板的制作方法
【专利说明】-种高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板 【技术领域】
[0001] 本发明属于铁路轨道技术领域，具体设及一种铁路轨道用弹性垫板。 【【背景技术】】
[0002] 轨道交通铁路轨道系统中，扣件系统是连接及固定钢轨的关键零部件，轨枕或道 床是轨下的基础部件，而扣件系统中的弹性垫板是提供弹性、车辆舒适性、隔振及保护钢轨 承载面等的主要元件之一。
[0003] 轨道交通轨道系统中的弹性垫板40安装在钢轨28之下，扣件上铁垫板5之上， 紧贴钢轨28的下表面（如图3(a)所示）；或者轨道扣件底板下方（如图3(b)所示的弹性 垫板40a),或者轨道扣件上铁板和下铁板之间（如图3(c)及3(d)所示的弹性垫板40b)， 或者轨枕与道床之间（如图3(e)所示的弹性垫板40c)。弹性垫板40 (或者弹性垫板40a、 40b、40c，W下统称"弹性垫板40")提供的弹性，能够减缓机车运行过程中产生的振动与冲 击，吸收振动冲击能量，提高列车运行的安全性与乘坐舒适性，同时隔离钢轨振动向承轨台 的传递，保护承轨台及其振动对道床基础的激励。
[0004] 按照钢轨及扣件系统、轨枕、道床种类的不同，弹性垫板40可W做成各种结构形 式，图4是其中的一种。由于受到轨道高度的限制，弹性垫板40的厚度一般较薄，通常不超 过 16mm。 阳0化]弹性垫板40 -般采用橡胶或塑脂等材料，通过模具及硫化工艺成形或通过机械 加工制成。从目前流行的弹性垫板分析，其物理简化模型类似于一个弹黃，由于垂直方向 (厚度方向）的限制，弹性垫板40的垂直方向刚度很难做到很小，且刚度不易调整，减振降 噪效果受到了很大的限制。
[0006]目前，无论是在高速铁路、城际铁路或者城市轨道交通中，弹性垫板的刚度都是根 据列车载荷重量及车速被设计成固定的刚度范围，运个刚度仅能在满足机械强度及车辆运 行安全要求的条件下采用尽可能低的刚度来提高轨道隔振性能。一般来说，轨道刚度越低 隔振频率越低，隔振频率越低其隔振性能在隔振频率W上就越好。
[0007] 但对于钢轨来说，低的轨道支承刚度往往会引起高的钢轨振动及其噪声福射，同 时低的轨道刚度，其振动随距离的衰减较低，也就是说，低的轨道支承刚度会让钢轨在轮轨 相互作用力的激励下产生的振动及其噪声通过钢轨传播得更远，相反高的轨道支承刚度一 般钢轨的振动较低，同时钢轨的振动会通过高的支承刚度泄漏到道床基础，从而降低钢轨 振动沿钢轨传播及其噪声福射。
[0008] 目前，弹性垫板的低刚度设计对钢轨在轮轨相互作用下产生的振动及其噪声不能 同时满足轨道的声学减振降噪要求。例如，对于城市轨道交通轨道扣件，其节点刚度范围可 根据安全及隔振要求设计在小到几MN/m到几十MN/m(例如5~60MN/m)，但对于控制轨道 振动及其噪声福射要求轨道扣件，其节点刚度范围从几百MN/m到上千MN/m(例如500~ lOOOMN/m)，两种不同的技术性能要求无法同时由一种弹性垫板来满足。 【
【发明内容】
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[0009] 本发明的目的在于提供一种高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板，既能实现 在列车运载条件下的低刚度非线性弹性（低载荷低刚度及高载荷高刚度）需求，又能满足 在没有列车车轮载荷下的高刚度（零载荷特高刚度）需求，同一弹性垫板实现多重非线性 刚度特性，同时具有结构简单、安装快捷、调节方便等特点。
[0010] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0011] 一种高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板，包括弹性凸体和包含在弹性凸体 内的偏屯、弹黃；所述高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板在空载时，弹性凸体受到预 压，弹性垫板的刚度主要由弹性凸体提供；在轮载即将加载而尚未完全加载时，偏屯、弹黃处 于尚未失稳状态，弹性垫板的刚度主要由偏屯、弹黃提供；当轮载进一步加载时，偏屯、弹黃失 稳，弹性垫板的刚度由偏屯、弹黃及弹性凸体并联提供；当轮载加载到满负荷时，弹性凸体承 载面积增加到最大而弹性凸体的厚度降到最小使弹性垫板的刚度提高，偏屯、弹黃与弹性凸 体组成并联弹黃。
[0012] 本发明进一步的改进在于：所述高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板还包括 弹性基体，弹性凸体设置于弹性基体上；所述高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板包 括若干弹性凸体，若干弹性凸体间隔设置在弹性基体上。
[0013] 本发明进一步的改进在于：弹性凸体的截面形状为圆形、楠圆形、长圆形或多边 形；偏屯、弹黃的横截面形状为圆形、楠圆形、多边形、变截面形状或者板状；弹性基体在弹 性基体之上的上表面和在弹性基体之下的下表面上的几何中屯、重合。
[0014] 本发明进一步的改进在于：弹性凸体与偏屯、弹黃通过硫化或复合工艺制成一体。
[0015] 本发明进一步的改进在于：所述弹性凸体中设有若干偏屯、弹黃；若干偏屯、弹黃的 个数大于或等于两个时，在弹性凸体中呈中屯、对称排布。
[0016] 本发明进一步的改进在于：偏屯、弹黃包括竖直的主体部和偏离主体部中屯、的偏屯、 部，偏屯、部设置于主体部一端或者两端；顶部的偏屯、部的最高点位置为整个偏屯、弹黃的最 高点位置，该点偏离竖直的主体部轴屯、；受到外界压力时，偏屯、部的顶点率先受压。
[0017] 本发明进一步的改进在于：弹性凸体为条状；所述高衰减多重非线性刚度减振降 噪弹性垫板还包括弹性基体，弹性凸体设置于弹性基体上；相邻弹性凸体之间间隔设置； 偏屯、弹黃为=角波、正弦波、余弦波或者矩形波形状；偏屯、弹黃的横截面形状为圆形、楠圆 形、多边形、变截面形状或者板状。
[0018] 本发明进一步的改进在于：弹性垫板放在钢轨轨脚下方或多层底板式扣件的上铁 板上方或上铁板下方，或者轨枕承轨台上或道床板承轨台上。
[0019] 本发明进一步的改进在于：偏屯、弹黃的材料是金属或非金属材料；弹性凸体的材 质为天然橡胶、氯下二締橡胶、高衰减橡胶或复合弹性材料。
[0020] 本项发明高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板的用途可W很宽，不仅可W制 作成标准的轨下垫板、中间垫板等供用户选用，也可W做成大幅面任意裁剪，作为承载台垫 板等需要大尺寸垫板的场合使用。
[0021] 相对于现有技术，本发明具有W下有益效果：
[0022] 本发明在较小的空间内实现了弹性垫板刚度可变，且具有静高动低刚度特性，提 高了弹性垫板的性能W及列车运行的安全性和舒适性。
[0023] 与传统的由单一材料组成的弹性垫板相比，本发明是一种复合型弹性垫板，属于 两个不同特性的非线性弹黃的并联，刚度可变，同时保留了结构简单、安装快捷、调节方便 的特点，适合有確及无確道床线路使用。
[0024] 本发明弹性垫板可W制作成标准元件，或大幅面标准形式后根据现场实际情况裁 取。 【【附图说明】】
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运些附图获得其它的 附图。
[00%] 图1为高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板的原理图；
[0027] 图2为高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板的力-变形图；
[0028] 图3为弹性垫板使用场合的几个实际案例示意图；
[0029] 图4为一种传统弹性垫板的结构示意图；
[0030]图5(a)为本发明实施例一中的一种实施案例结构-偏屯、弹黃结构形式示意图；其 中，弹性凸体42的截面形状是圆形，每个弹性凸体42内包含2个偏屯、弹黃51 ;
[0031] 图5(b)为本发明实施例一中的一种实施案例结构-偏屯、弹黃结构形式的剖视图； 其中，弹性凸体42的截面形状是圆形，每个弹性凸体42内包含2个偏屯、弹黃51 ; 阳03引图6(a)为本发明实施例一中弹性凸体42和偏屯、弹黃51安装前高刚度状态时的 结构示意图；
[0033] 图6化）为本发明实施例一中弹性凸体42和偏屯、弹黃51结构预变形后，偏屯、弹黃 51未失稳前特高刚度状态时的结构示意图；
[0034]图6(c)为本发明实施例一中弹性凸体42和偏屯、弹黃51在轮载压力下，偏屯、弹黃 51失稳，力臂增加使其失去轴向刚度主导作用，弹性凸体42进一步变形，圆柱直径随载荷 增加上升，刚度提高进入非线性区状态时的结构示意图；
[0035] 图7 (a)为本发明实施例一中的一种实施案例结构-弹性凸体42截面形状为长圆 形时的结构示意图；
[0036] 图7化）为本发明实施例一中的一种实施案例结构-弹性凸体42截面形状为楠圆 形时的结构示意图；
[0037] 图7(C)为本发明实施例一中的一种实施案例结构-弹性凸体42截面形状为多边 形时的结构示意图；
[0038] 图8(a)为本发明实施例一中的一种实施案例结