拉伸型轨道扣件的制作方法

本技术涉及钢轨扣件，尤其是涉及一种拉伸型轨道扣件。

背景技术：

1、现有轨道扣件绝大多数都以橡胶类黏弹性材料为主要弹性元件，整个扣件系统起到的是隔振作用，而并非以耗能为主。

2、从隔振角度而言，是将振动能量按照频率成分进行重新分配。隔振频率区间的振动能量只有当材料阻尼有限时才能被更加有效地隔离，因而现有扣件的动静刚度比设有上限值，被有效隔离的振动能量无法被及时有效地耗散；而非隔振频率区间的低频振动能量则被放大传递至扣件节点以下乃至沿线振动环境中。

3、从耗能角度而言，为保证中高频隔振效果而设计有限的材料阻尼，本身就使扣件系统不具备高效的耗能效果。不仅如此，当高频成分较多的振动由轮轨耦合系统传递至扣件节点时，不论是压缩型扣件，还是剪切变形为主的高等级隔振扣件，都会因频率相关的动态表征刚度过大，而导致高频激励下仅产生较小的动态响应幅值，进而导致耗能效果不佳。

4、综上，现有压缩型、剪切型扣件，都存在隔振有余而耗能不足的缺陷，可能引发一系列轨道系统机械病害或振动噪声问题。且在高频成分较多的振动环境下，橡胶类弹性元件的静刚度、动刚度或回弹特性等的匹配设计已成为设计难点。因此，提供一种性能优异的拉伸型轨道扣件是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为解决现有压缩型、剪切型扣件存在的隔振有余而耗能不足的缺陷，本实用新型提供一种拉伸型轨道扣件。

2、本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本实用新型提供一种拉伸型轨道扣件，该扣件包括：阻尼合金耗能组件、橡胶垫板支撑组件和钢轨约束组件；所述橡胶垫板支撑组件与钢轨约束组件接触，所述阻尼合金耗能组件设置在轨枕上，并与钢轨约束组件铰接。

4、在本实用新型的一个实施方式中，所述阻尼合金耗能组件包括支座、阻尼合金拉杆以及锚固螺栓，所述支座通过锚固螺栓固定于轨枕上，所述阻尼合金拉杆一端与支座铰接，另一端与钢轨约束组件铰接。

5、在本实用新型的一个实施方式中，所述阻尼合金拉杆两端分别与支座和钢轨约束组件铰接，根据列车不同的行驶工况可进行阻尼合金拉杆的材料、直径和长度匹配设计，可满足重载、小半径曲线等各种复杂工况下的有效承载与耗能；共有六根阻尼合金拉杆，分布于钢轨两侧，每侧的中间一根为短阻尼合金拉杆，两边为长阻尼合金拉杆，与钢轨约束组件的上表面形成对称三角稳定结构，约束钢轨截面方向的转动自由度。

6、在本实用新型的一个实施方式中，所述阻尼合金拉杆可采用高锰基阻尼合金、复相型阻尼合金、位错型阻尼合金、铁磁性阻尼合金和fe-mn基阻尼合金等具有不同阻尼耗能机制的合金材料。

7、在本实用新型的一个实施方式中，所述支座的整体材质均为铸铁，且表面均匀涂刷防锈涂层。

8、在本实用新型的一个实施方式中，所述锚固螺栓由螺栓、弹簧垫圈和平垫圈组成。

9、在本实用新型的一个实施方式中，所述橡胶垫板支撑组件由轨下橡胶垫板、板下橡胶垫板组成，钢轨内嵌于轨下橡胶垫板中，轨下橡胶垫板内嵌于钢轨约束组件内，板下橡胶垫板置于钢轨约束组件下方。

10、在本实用新型的一个实施方式中，所述板下橡胶垫板的上表面有一定高度的两端凸起结构。

11、在本实用新型的一个实施方式中，所述钢轨约束组件上设置有u型槽，轨下橡胶垫板内嵌于钢轨约束组件的u型槽内。

12、在本实用新型的一个实施方式中，所述钢轨约束组件的整体材质均为弹簧钢，钢轨由上至下通过施加一定推力卡紧于轨下橡胶垫板内，然后轨下橡胶垫板通过施加一定推力卡紧于钢轨约束组件的u型槽内。

13、本实用新型还提供所述拉伸型轨道扣件在三种工况下的运作状态：

14、无列车通过时，板下橡胶垫板的两端有一定高度的两端凸起结构，且钢轨约束组件下表面与板下橡胶垫板的两端凸起结构(非上表面)在无列车通过时存在一定的接触压力；

15、列车经过时，钢轨产生宽频振动。列车正常行驶通过时，不同材料的阻尼合金耗能机理有所差异，如高锰基阻尼合金在周期应力的作用下，与热弹性马氏体相变有关的共格孪晶界面(马氏体/马氏体、母相马氏体)将发生重新排列运动，产生非弹性应变而使应力松弛，从而将轮轨振动能量耗敢，形成对振动的阻尼衰减。不同材料的阻尼合金在产生耗能作用时都始终处于弹性变形范围，不发生塑性变形，且列车正常行驶通过时钢轨约束组件下表面不与板下橡胶垫板上表面接触；

16、列车非正常行驶通过，钢轨承受较大冲击载荷时，阻尼合金拉杆拉伸量较大、钢轨约束组件下降量大于无列车通过时钢轨约束组件下表面与板下橡胶垫板上表面间距，钢轨约束组件下表面与板下橡胶垫板上表面接触，板下橡胶垫板开始产生较大反作用力，防止阻尼合金拉杆超过最大拉伸弹性变形量产生塑性变形，且此时阻尼合金拉杆与轨下橡胶垫板共同参与耗能，保证发生较大瞬时冲击时列车的正常平稳运行。

17、与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

18、一、具有宽频耗能能力：由于采用了阻尼合金，其在拉伸弹性变形状态对低频和高频振动都有很好的耗能作用，有效改善了传统扣件系统中黏弹性材料元件耗能依赖于大变形、而大变形回弹不及时，从而影响其耗能效率的技术瓶颈问题。

19、二、耗能、隔振效果好：通过设计阻尼合金耗能组件表征拉伸刚度，结合考虑杆件截面尺寸与耗能效率、弹塑性区间、强度等力学性能的相关性规律，在保证扣件系统原有隔振等级的基础之上，提高其耗能效率，改善或解决了现有轨道减隔振产品隔振有余、耗能不足的技术现状。

20、三、安全可靠：由于具备阻尼合金耗能组件和橡胶垫板支撑组件两级消能减振结构，能保证在极端环境下列车的安全运行。

21、四、良好的垂向和横向振动耗能效果：由于阻尼合金拉杆的对称三角布置特征，在列车经过时，阻尼合金拉杆产生拉压变形，钢轨发生微小垂向和横向振动，因此扣件同时兼具良好的垂向和横向振动耗能效果。

22、五、适用范围广：可以通过改变阻尼合金拉杆材料、直径或有效长度来改变承载能力和耗能能力，对于重载和轻载铁路都具有很好的适用性。

23、六、维保便捷：如单根阻尼合金拉杆或轨下橡胶垫板失效，可快速更换部件并重新运营。

技术特征：

1.一种拉伸型轨道扣件，其特征在于，该扣件包括：阻尼合金耗能组件(1)、橡胶垫板支撑组件(2)和钢轨约束组件(3)；所述橡胶垫板支撑组件(2)与钢轨约束组件(3)接触，所述阻尼合金耗能组件(1)设置在轨枕上，并与钢轨约束组件(3)铰接。

2.根据权利要求1所述的一种拉伸型轨道扣件，其特征在于，所述阻尼合金耗能组件(1)包括支座(1-1)、阻尼合金拉杆(1-2)以及锚固螺栓(1-3)，所述支座(1-1)通过锚固螺栓(1-3)固定于轨枕上，所述阻尼合金拉杆(1-2)一端与支座(1-1)铰接，另一端与钢轨约束组件(3)铰接。

3.根据权利要求2所述的一种拉伸型轨道扣件，其特征在于，所述阻尼合金拉杆(1-2)两端分别与支座(1-1)和钢轨约束组件(3)铰接，共有六根阻尼合金拉杆(1-2)，分布于钢轨两侧，每侧的中间一根为短阻尼合金拉杆，两边为长阻尼合金拉杆，与钢轨约束组件(3)的上表面形成对称三角稳定结构，约束钢轨截面方向的转动自由度。

4.根据权利要求2所述的一种拉伸型轨道扣件，其特征在于，所述阻尼合金拉杆(1-2)采用高锰基阻尼合金、复相型阻尼合金、位错型阻尼合金、铁磁性阻尼合金或fe-mn基阻尼合金。

5.根据权利要求2所述的一种拉伸型轨道扣件，其特征在于，所述支座(1-1)的整体材质均为铸铁，且表面均匀涂刷防锈涂层。

6.根据权利要求2所述的一种拉伸型轨道扣件，其特征在于，所述锚固螺栓(1-3)由螺栓(1-3-1)、弹簧垫圈(1-3-2)和平垫圈(1-3-3)组成。

7.根据权利要求1所述的一种拉伸型轨道扣件，其特征在于，所述橡胶垫板支撑组件(2)由轨下橡胶垫板(2-1)、板下橡胶垫板(2-2)组成，钢轨内嵌于轨下橡胶垫板(2-1)中，轨下橡胶垫板(2-1)内嵌于钢轨约束组件(3)内，板下橡胶垫板(2-2)置于钢轨约束组件(3)下方。

8.根据权利要求7所述的一种拉伸型轨道扣件，其特征在于，所述板下橡胶垫板(2-2)的上表面有一定高度的两端凸起结构(2-2-1)。

9.根据权利要求7所述的一种拉伸型轨道扣件，其特征在于，所述钢轨约束组件(3)上设置有u型槽(3-1)，轨下橡胶垫板(2-1)内嵌于钢轨约束组件(3)的u型槽(3-1)内。

10.根据权利要求9所述的一种拉伸型轨道扣件，其特征在于，所述钢轨约束组件(3)的整体材质均为弹簧钢，钢轨由上至下通过施加一定推力卡紧于轨下橡胶垫板(2-1)内，然后轨下橡胶垫板(2-1)通过施加一定推力卡紧于钢轨约束组件(3)的u型槽(3-1)内。

技术总结
本技术涉及一种拉伸型轨道扣件，该扣件包括：阻尼合金耗能组件、橡胶垫板支撑组件和钢轨约束组件；所述橡胶垫板支撑组件与钢轨约束组件连接，用于使钢轨嵌设在内，所述阻尼合金耗能组件设置在轨枕上，并与钢轨约束组件铰接。与现有技术相比，本技术具有宽频耗能能力：由于采用了阻尼合金，其在拉伸弹性变形状态对低频和高频振动都有很好的耗能作用，有效改善了传统扣件系统中黏弹性材料元件耗能依赖于大变形、而大变形回弹不及时，从而影响其耗能效率的技术瓶颈问题。本技术安全可靠，由于具备阻尼合金耗能组件和橡胶垫板支撑组件两级消能减振结构，能保证在极端环境下列车的安全运行。

技术研发人员：刘艳,袁贤浦,梁要,熊亚军
受保护的技术使用者：上海材料研究所有限公司
技术研发日：20230118
技术公布日：2024/1/12