专利名称：钢轨小阻力扣件垫板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钢轨扣件垫板，特别是涉及一种用于高架铁路无缝线路的钢
轨小阻力扣件垫板。
背景技术：
目前，高架铁路无砟轨道上铺设的无缝线路广泛采用钢轨扣件。与地下线相比，轨 道的受力特点是增加了梁轨之间的相互作用力。这就要求扣件的纵向阻力大小必须满足既 能保证钢轨在列车动荷载的作用下不产生相对于轨枕的纵向爬行，又能使桥梁在温度变化 到一定程度时结构热应力能够得以释放，确保钢轨稳定。另外，桥梁还有墩台下沉和桥梁 收縮徐变等问题，要求扣件具有足够的钢轨轨距及水平调整量。而当温度变化或桥梁承受 机车车辆荷载产生挠曲时，桥面与铺设于其上的焊接长钢轨发生相对位移而产生相互作用 力。减小这种相互作用力的有效方法是采用小阻力扣件垫板。 为了释放由桥梁温度变化及荷载作用下的挠曲使钢轨产生的伸縮力和挠曲力，减 少对桥梁结构的破坏，需要容许无缝轨道上钢轨有一定的位移，降低钢轨纵向伸縮的阻力， 使钢轨能适当地伸縮，因此小阻力扣件垫板与钢轨的接触面具有很小的摩擦系数和摩擦阻 力。同时，为了提高列车运营的舒适性，无砟轨道需要扣件垫板具有一定的弹性(刚度)用 以减振。 通常的小阻力扣件垫板是采用橡胶粘贴不锈钢板的方法，利用钢轨与不锈钢之间 较低的摩擦系数(不锈钢板与轨底间的滑动摩擦系数为0. 24-0. 25)，来减小梁轨之间的相 互作用力。日本在解决新干线高架铁路无缝线路铺设的问题时，就是采用这种轨下橡胶垫 层粘贴不锈钢板的方法。根据西南交通大学出版社2006年4月出版的《无碴轨道钢轨扣 件》(书号ISBN 7-81104-213-4)，分析了我国目前的WJ型小阻力扣件，其轨下也是使用粘 贴不锈钢的复合垫板。发明专利CN 1986628A公开了一种铁路轨道扣件用的轨下垫板，该 垫板采用微孔结构改性橡胶复合不锈钢板克服了现有技术的垫板静刚度较高，弹性不足的 缺点，且具有减震降噪效果好以及高平顺性的优点。 然而，由于钢轨轨底锈蚀，锈屑粘附于不锈钢表面，该锈蚀层逐渐增厚，侵蚀不锈 钢，增加了垫板和钢轨间的摩擦阻力，不锈钢复合垫板窜动，滑移出沉轨槽，在列车动载的 长期作用下，钢板和橡胶常发生脱胶剥离现象，垫板被压溃失效，从而不能提供足够的弹 性，反而增加了钢轨纵向伸縮的阻力，导致钢轨无法自由伸縮，因而不能释放钢轨的伸縮力 和挠曲力，给行车安全带来很大的隐患，导致了需要频繁更换垫板，增加了铁路维护成本。
实用新型内容因此，为了克服先有技术的各种不足，本实用新型提供了新型的钢轨小阻力扣件 垫板，所述垫板具有很好的减摩性能和足够的弹性，同时使用寿命较长。 为此本文提供了一种钢轨小阻力扣件垫板，包括橡胶垫层、在该橡胶垫层的一表 面上的非金属减摩层以及连接橡胶垫层与减摩层的连接装置，其特征在于所述橡胶垫层的至少一面上设置通过不同的形状结构设计提供规定的弹性(刚度)的支撑装置，该支撑 装置与橡胶垫层是一体形成。 通过使用连接装置将橡胶垫层与非金属减摩层相连接，可以实现扣件垫板具有一 定的弹性(刚度)，同时橡胶垫层与减摩层不易脱开。 连接装置可以是胶粘剂层，这种扣件垫板即是所谓的"复合式"扣件垫板。所述连 接装置包括若干设置在所述减摩层上的凸起和设在橡胶垫层上与所述凸起对应配合的凹 槽，通过凸起与凹槽的配合实现连接。人们容易了解，减摩层上凸起的数量、位置和形状可 以改变，相应地橡胶垫层一面上容纳减摩层上凸起的凹槽的数量、位置和形状也可以改变。 钢轨小阻力扣件垫板还进一步包括定位装置，所述定位装置与上述非金属减摩层 一体构成，并且该定位装置上设有锁紧装置，所述锁紧装置将至少一部分橡胶垫层周边锁 紧，使减摩层和橡胶垫层有更好连接。减摩层和橡胶垫层的连接还可以是上述三种手段的 组合。 根据本实用新型的进一步特征，减摩层是聚甲醛、超高分子量聚乙烯或润滑性优 异的尼龙板。这些材料具有与钢轨轨底的接触面具有很小的摩擦系数和摩擦阻力、寿命长、 不生锈、耐开裂和脱落，适应性强、承载能力强，从而能够避免采用不锈钢板与橡胶两种材 质的形变系数差异过大以及不锈钢板日久生锈的问题。上述材料的减摩层与橡胶层具有优 异的粘接强度和/或装配强度，同时减摩层还具有耐冲击、耐低温性、耐应力开裂性、卫生 性优良、经济性、适应性、高承载等特点。 也有先有技术的扣件垫板在橡胶垫层表面设置一层二硫化钼减摩层，虽然工艺简 单，造价较低，但二硫化钼在使用中随着时间的推移，其性能有迁移性，硅油会渗出，造成摩 擦系数增大。 在进一步结构中，支撑装置可以包括若干凸起，也可以设若干沟槽。当然，支撑装 置可以包括凸起和沟槽的组合。 根据本实用新型的进一步特征，橡胶垫层在相反面上均设有凸起和/或沟槽。凸 起可以包括方块形凸起、圆形凸起或它们的组合。 所述凸起的高度或槽沟的深度可以是不同的，以适应不同的刚度和支承力的要 求。 为了防止橡胶垫层与减摩层在轨道方向上产生相对移位，可以在减摩层垂直于轨 道方向的两侧上设置侧挡。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中 图1A是本实用新型的扣件垫板的第一实施例的正视图； 图1B是沿图1A中A-A线剖的底视图； 图1C是本实用新型的扣件垫板的第一实施例的左视图； 图2A是本实用新型的扣件垫板的减摩层的第一实施例的正视图； 图2B是本实用新型的扣件垫板的减摩层的第一实施例的底视图； 图3A是本实用新型的扣件垫板的第二实施例的正视图； 图3B是沿图3A中A-A线剖的底视图；[0025] 图4A是本实用新型的扣件垫板的第三实施例的正视图； 图4B是沿图4A中A_A线剖的底视图； 图5A是本实用新型的扣件垫板的第四实施例的正视图； 图5B是沿图5A中A_A线剖的底视图； 图6A是本实用新型的扣件垫板的第五实施例的正视图； 图6B是沿图6A中A-A线剖的底视图； 图6C是本实用新型的扣件垫板的第五实施例的左视图； 图7A是本实用新型的扣件垫板的减摩层的第二实施例的正视图； 图7B是本实用新型的扣件垫板的减摩层的第二实施例的底视图； 图8是本实用新型的扣件垫板的第六实施例的装配图。 图9A是本实用新型的扣件垫板的减摩层的第三实施例的正视图； 图9B是本实用新型的扣件垫板的减摩层的第三式实例的侧视图。
具体实施方式图1A-1C示出了本实用新型的扣件垫板优选的第一实施例。本实用新型的扣件垫 板包括橡胶垫层1、减摩层2和连接装置。在所示的实施例中，橡胶垫层1的至少一面上设 有用于提供规定的弹性和支承力的支撑装置3，该支撑装置3与橡胶垫层1是一体形成。橡 胶垫层1上还可设定位装置IO，通常是挡肩。定位装置10在本例中具有四根凸条，分别位 于橡胶垫层1的四角。或者，定位装置10也可以设置成在与钢轨方向平行的两侧上形成贯 长的结构，即在所述的两侧的整个长度上形成凸条或凸起。当安装扣件垫板时，设置有定位 装置10的一面朝下，定位装置10与相应的装置装配定位，例如与沉轨槽扣合。根据轨道扣 件弹性垫层的弹性(刚度)要求，支撑装置3中包括均布的方块形凸起9。这些方块形凸 起9可以纵横对齐，也可交错布置。在橡胶垫层1与支撑装置所在面相反的面通过连接结 构(胶粘剂层)与减摩层2连接。如图2A与图2B所示，减摩层2可以是超高分子量聚乙 烯板、聚甲醛板或自润滑尼龙板，厚度(例如)为2mm，且长宽与橡胶垫层基本一致。优选 用表面处理剂对减摩层2与橡胶垫层1连接的表面进行处理，并且在减摩层2与橡胶垫层 1连接(胶粘)之后使减摩层与橡胶垫层共同硫化。 现在参考图3A和图3B，示出了本实用新型的扣件垫板的第二实施例。扣件垫板的 第二实施例相对于扣件垫板的第一实施例的不同在于，第二实施例的扣件垫板的支撑装置 3包括均布的椭圆或圆形凸起8。但人们可以理解，方块形凸起和椭圆或圆形凸起的组合、 其它形状的凸起及其组合以及凸起排列位置的变化都是可以想到的，这些均在本实用新型 的思想范围之内。 虽然之前所述的支撑装置包括凸起，但是支撑装置也可以包括沟槽。如图4A和4B 所示，本实用新型的扣件垫板的第三实施例的支撑装置3包括平行排列的截面为圆弧的沟 槽7。人们可以了解，其它结构和排列的沟槽或凹槽也是可以实施的。凸起和/或槽沟设置 还用于满足扣件垫板的弹性(刚度)的要求。 现在参考图5A和图5B，橡胶垫层1的两面设有平行排列沟槽6作为支撑装置，而 且相反面上的沟槽6错开。可以理解，在橡胶垫层1的两面上可以设置其它类型的沟槽，平 行或不平行，或者各种类型的凸起以及它们的组合。橡胶垫层1相反的面上的凸起和/或槽沟设置也用于满足扣件垫板的弹性(刚度)的要求。 为了进一步降低扣件垫板静刚度，各实施例的橡胶垫层1上之凸起的高度或槽沟 的深度可以是不同的。 现在参考图6A-图7B，示出了本实用新型的扣件垫板的第五实施例。其中，扣件 垫板的连接装置包括减摩层朝向橡胶垫层1的一面设置多个凸起4，与之面对的橡胶垫层1 的一面设有配合对应的凹槽5，通过凸起4与凹槽5的配合实现橡胶垫层1与减摩层2的连 接。其中图7A和图7B是减摩层2的第二实施例，其中减摩层2上具有多个相同构型的圆 形的凸起4，这些凸起4基本上呈均匀分布。图中所示的多个凸起的外形、大小和高度均为 一样的，但是人们可以了解，其它构型的凸起(如凸条、凸环或凸块)或不同凸起的组合都 可以使用，而且每个凸起的大小和/或高度都可以变化，相应地在橡胶垫层1上容纳减摩层 2的凸起的凹槽也可以变化，但必须能可容纳、配合相应的凸起。配合优选为紧配合。每个 凸起必须有一个相对应的凹槽，但它们的排列和数目可以改变。 图8示出了本实用新型的扣件垫板的第六实施例。减摩层2与定位装置10 —体 构成，定位装置10的内侧设有锁紧装置ll，在本实施例中以凹槽的形式出现，并且该凹槽 的宽度与橡胶垫层的厚度相等或略小，用于将橡胶垫层1的相应的侧边部分容纳于其中， 从而更好地实现减摩层2与橡胶垫层1的连接。人们可以理解，锁紧装置11也可以为其它 的可以锁紧橡胶垫层l一部分之结构。作为一种选择，本实用新型的扣件垫板还可以采用 前述三种连接手段的组合。 图9A和B示出了本实用新型的扣件垫板的减摩层2的第三实施例。在该实施例 中，减摩层2上的凸起是由两个柱体叠加形成的倒"凸"形凸起12，在橡胶垫层(未示出) 的对应于该凸起12的位置设有相应的凹入，装配扣件垫板时只需把减摩层2压入橡胶垫层 中即可。在该实施例中，为了防止减摩层2与橡胶垫层在沿轨道方向上的相对移位，还在减 摩层2垂直于轨道方向的两侧上设置侧挡13。 本实用新型为实现上述目的而公开了以上优选的具体实施例，但并不是用来限制 本实用新型的构造特征。本领域技术人员应该理解，在本实用新型的技术精神下，任何等同 的变化和改变都是可能的，本实用新型的保护范围由后附的权利要求书所限定。
权利要求一种钢轨小阻力扣件垫板，包括橡胶垫层(1)、在该橡胶垫层(1)的一表面上的非金属减摩层(2)以及连接橡胶垫层(1)与减摩层(2)的连接装置，其特征在于所述橡胶垫层(1)的至少一面上设置通过形状结构来提供规定的弹性的支撑装置(3)，该支撑装置(3)与橡胶垫层(1)是一体形成。
2. 根据权利要求1所述的钢轨小阻力扣件垫板，其特征在于还进一步包括定位装置(IO)，所述定位装置(10)与上述非金属减摩层(2) —体构成，并且该定位装置(10)上设有 锁紧装置(ll)，所述锁紧装置(11)将至少一部分橡胶垫层(1)周边锁紧。
3. 根据权利要求1或2所述的钢轨小阻力扣件垫板，其特征在于所述连接装置包括 若干设置在所述减摩层(2)上的凸起(4， 12)和设在橡胶垫层(1)上与所述凸起(4， 12)对 应配合的凹槽。
4. 根据权利要求1或2所述的钢轨小阻力扣件垫板，其特征在于所述连接装置是胶 粘剂层。
5. 根据权利要求1或2所述的钢轨小阻力扣件垫板，其特征在于所述非金属减摩层(2) 为聚甲醛、超高分子量聚乙烯或尼龙板，所述减摩层(2)接附到橡胶垫层(1)后一起硫 化。
6. 根据权利要求2所述的钢轨小阻力扣件垫板，其特征在于所述支撑装置(3)包括 若干凸起(8，9)。
7. 根据权利要求2所述的钢轨小阻力扣件垫板，其特征在于所述支撑装置(3)设有 若干沟槽(6， 7)。
8. 根据权利要求2所述的钢轨小阻力扣件垫板，其特征在于所述支撑装置(3)包括 设在橡胶垫层(1)两面上的凸起和/或沟槽。
9. 根据权利要求6或8所述的钢轨小阻力扣件垫板，其特征在于所述凸起包括方块 形凸起(9)、圆形凸起(8)或它们的组合。
10. 根据权利要求l所述的钢轨小阻力扣件垫板，其特征在于所述减摩层(2)垂直于 轨道方向的两侧上设置有侧挡(13)。
专利摘要本实用新型提供了一种钢轨小阻力扣件垫板，包括橡胶垫层(1)、在该橡胶垫层(1)表面之一上的非金属减摩层(2)以及连接橡胶垫层(1)与减摩层(2)的连接装置，其特征在于所述橡胶垫层(1)的至少一面上设置用于提供规定的弹性和支承力的支撑装置(3)，该支撑装置(3)与橡胶垫层(1)是一体形成。减摩层(2)是聚甲醛、超高分子量聚乙烯或尼龙板。连接装置可以采用胶粘剂层。作为选择，连接装置也可以由在减摩层上的凸起及在橡胶垫层上与之配合的凹槽组成。
文档编号E01B9/68GK201439580SQ200920105639
公开日2010年4月21日 申请日期2009年2月4日 优先权日2009年2月4日
发明者吴智强, 吴绍利, 毛昆朋, 潘安徽 申请人:中国铁道科学研究院金属及化学研究所