专利名称：高弹性轨道扣件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁路轨道钢轨扣件，特别是改变了传统轨道扣件 系统中，弹性材料单一承受压力状态设计思路的轨道扣件装置，属于 铁路交通运输技术领域。
背景技术：
随着铁路列车速度的不断提高，对轨道结构的平顺性和弹性的要 求越来越高，另一方面对轨道结构的强度和刚度要求也在不断的增 加，例如采用重型钢轨、重型轨枕等轨道部件，使得在钢轨扣件的设计中，要求扣件系统能够提供足够的弹性来满足轨道结构的要求；随 着人们对生存环境的要求不断提高，对列车运行下产生的震动与噪音 尽可能的小，对列车运行的舒适性要求也越来越高，尤其是在道岔结 构中，所有这些都要求钢轨扣件有较好的弹性来满足轨道线路的结构 安全、减振降噪、减少列车在振动与冲击和列车运行的平稳性要求。 但是目前干线铁路的扣件的弹性由于结构的特征和强度要求在轨道 扣件系统的弹性设计受到了一定的限制。目前我国干线铁路轨道扣件 的弹性主要依靠工程橡胶或类似的高分子材料作为减振元件，减振材 料在结构中主要是通过压縮变性获得弹性，但是橡胶及类似的材料在 设计中压縮变形有一定的限制，通常要求不得大于25%,这样限制 了轨道扣件弹性参数的设计；另一方面，轨道扣件在安装使用中，是 通过紧固螺栓固定在轨枕或者是轨道基础上，螺栓在紧固中对弹性材 料产生了一定的竖向的预压力，这个预压力是保证轨道扣件系统安全使用所必需的， 一般在2吨 4吨左右，太小了会影响扣件系统的安 全。由于受到以上因素的影响，目前轨道扣件系统的弹性参数设计不 能太小，否则会影响扣件的安全和使用寿命。目前在轨道结构中为了 使轨道结构获得足够的弹性，通常采取特殊设计或采用附加装置来满 足轨道结构的弹性要求。因此设计一种新型的轨道扣件结构，应该是 具有理想弹性，尤其是对高速铁路轨道结构发展有着重要意义。发明内容本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型的高弹性轨道扣 件，改变了目前轨道扣件中结构单一的受压力，而是同时承受受压力 和剪切力状态的扣件结构，克服上述缺陷的钢轨扣件，尤其是在扣件 系统中安装时，轨枕螺栓的垂向受压力对扣件中弹性材料的影响，不 会由于扣件拧紧在轨枕或轨道基础上时，对扣件中的弹性材料产生预 压力，使扣件中的弹性减振材料保持较好的工作和受力状态，改变扣 件中的弹性材料在扣件中以单一承受压力的方式工作，从材料力学性 能角度上发挥材料的减振，使扣件获得较好的弹性。本发明不仅适用 于一般铁路区间轨道的扣件系统，特别适用于高速铁路区间，尤其是 高速道岔区的钢轨扣件，可满足列车运行时的稳定性和舒适性。本发明解决上述技术问题采取的技术方案是 一种高弹性轨道扣 件，由上铁垫板、下铁垫板和弹性材料构成，其中上铁垫板与下铁垫 板接壤处的上铁垫板的下部设有弹性材料，弹性材料通过粘结的方式 与上铁垫板和下铁垫板相互连接，使上铁垫板、弹性材料和下铁垫板 形成一个整体。上铁垫板上部设有一对间隔设置的铁座，钢轨放置在两铁座之间。下铁垫板两端各设有-一通孔，用轨枕螺栓通过通孔与轨枕固定连 接；下铁垫板的中部有一比上铁垫板平面稍大、几何形状与上铁垫板 相似的槽孔，上铁垫板整体被嵌装入下铁垫板中部的槽孔中。上下铁垫板在与弹性材料相连接的一对侧面，结构特征是上宽下 窄的楔形斜面粘结相连，在列车荷载作用下，通过上下铁垫板的相互 位移使得中间的弹性材料产生变形，获得减振效果。上下铁垫板在与弹性材料相连接的另一对侧面，下铁垫板内侧上 部有一水平突出的凸缘，其作用当弹性减振材料与垫板金属的粘结面 出现损坏或脱胶时，可以阻止上铁垫板由于向上运动时从下铁垫板孔 内弹出，同时可以限制上铁垫板向上运动时的位移量。下铁垫板内侧上部水平突出的凸缘，与上铁垫板对应边缘凸缘之 间，嵌有弹性材料，弹性材料通过粘结方法与上下铁垫板连接，起到 了连接和缓冲作用，也不会对上铁垫板产生刚性限制。本发明的有益效果是1、 在钢轨扣件系统中，扣件中的减振材料设置在上铁垫板和下铁垫 板的连接处和下铁垫板的底部，列车荷载通过轨道的钢轨作用在上铁 垫板上，动力通过上铁垫板传至减振材料，再通过减振材料与下铁垫 板连接处传递至下铁垫板，列车载荷不会通过钢轨直接传递到下铁垫 板；2、 在列车载荷的传递中，上铁垫板通过减振材料与下铁垫板的相对 位移，由减振材料提供了所需要的弹性，固定钢轨扣件的轨枕螺栓产 生的垂向预紧力直接作用在下铁垫板上，不会对减振弹性材料直接产 生作用力，也就不会造成减振材料的弹性损失，因此减振材料的弹性 设计也不会由于轨枕螺栓的预紧力受到限制；3、 所述减振弹性材料中一部分嵌入在上铁垫板和下铁垫板的四边之间，在列车载荷作用下这部分的减振弹性材料承受剪切状态，另一部 分在上铁垫板底部的弹条上，在列车载荷作用下，这部分的弹性材料 承受压縮状态，形成了减振材料在工作时承受压縮和剪切的作用状 态，优化了材料的受力环境；4、 所述的钢轨扣件系统，受到了下铁垫板两端的凸缘限位，上铁垫 板不会由于减振材料失效或者橡胶与金属材料粘结处脱开等原因而 与下铁垫板分离，保证了钢轨扣件在各种状态下的一体化和安全可靠性；5、 钢轨扣件中的减振弹性材料设置在下铁垫板内侧面和上铁垫板的 外侧面，设计成楔形斜面，这样改善钢轨扣件水平面的稳定性和弹性；6、 本发明钢轨的扣件刚度设计不受固定钢轨扣件轨枕螺栓产生的垂 向预压力的影响，减振材料也同时承受着压縮和剪切的复合状态，比 单 受压更趋于合理，有利于减振材料性能的充分发挥。在钢轨扣件 设计中可以根据扣件性能要求进行弹性的设定和调整。
图l为本发明的立体结构图。图2为图1的俯视图。图3为图1的A-A剖视图。图4为图3的B-B剖视图。图5为本发明的下铁垫板结构图。附图中标号说明l一上铁垫板 ll一上铁垫板凸缘 2 —铁座3 —下铁垫板 31 —下铁垫板凸缘 4一通孔5 —弹性材料 6， 7 —楔形斜面具体实施方式
以下结合附图对本发明的结构作进- - 步说明。 实施例请参阅图1 4所示，本发明的高弹性轨道扣件，由上铁垫板l、 下铁垫板3和弹性材料5构成，其中，上铁垫板1与下铁垫板3接壤 处的上铁垫板1的下部设置有弹性材料5，弹性材料5通过粘结的方 式与上铁垫板1和下铁垫板3相互连接，使上铁垫板1、弹性材料5 和下铁垫板3形成一整体。本发明的钢轨扣件在工作时，钢轨安放在上铁垫板1上部、铁座 2之间，扣件中的弹条和紧固螺栓扣压住钢轨底部。扣件系统中的上 铁垫板1整体被嵌入在下铁垫板3的中部的槽孔中，上铁垫板1和下 铁垫板3的连接处四周设置有减振弹性材料5，列车荷载通过钢轨传 至上铁垫板l，通过减振弹性材料5的减振，动力得到衰减后再传递 至下铁垫板3，这样列车的载荷不会直接传递到下铁垫板3。轨枕螺 栓贯穿下铁垫板3通孔4与轨枕固定连接，由于弹性材料5以弹性连 接的方法将上铁垫板1和下铁垫板3连接起来，轨枕螺栓在紧固过程 中，不会使上铁垫板1和弹性材料5产生作用力，只会对下铁垫板3 产生作用力。钢轨扣件的减振弹性材料嵌入到下铁垫板3的上铁垫板1两端的 上铁垫板凸缘11，受到了下铁垫板3内侧的下铁垫板凸缘31的限位， 这样上铁垫板1不会由于减振弹性材料5失效或者橡胶与金属材料粘 结处脱开等的任何情况下与下铁垫板3分离，保证了钢轨扣件在各种 状态下的一体化和安全可靠性。下铁垫板凸缘31限位和上铁垫板1 两端结合处之间嵌入了减振弹性材料5，保证了上铁垫板1和下铁垫板3的柔性连接。钢轨扣件系统中的减振弹性材料5嵌入到下铁垫板3的上铁垫板 l另外两端与下铁垫板3对应面的几何形状为上宽—F窄的楔形斜面6， 减振弹性材料5嵌入在上铁垫板1的楔形斜面6和下铁垫板3的楔形 斜面7之间。楔形斜面6， 7的斜度和减振弹性材料5的厚度可根据 扣件系统的弹性要求确定。钢轨扣件的轨距调整可以通过轨距挡板或轨枕螺栓孔加设装置 等标准方法进行。在上铁垫板1下面的减振弹性材料5，可以根据具体的刚度要求， 减振弹性材料5的受压和受剪切分配要求、减振弹性材料的用量和使 用寿命的要求设计成不同的几何形状，例如沟槽形状、圆柱形状或其 他的形状。上述实施例中扣压钢轨的弹条、螺栓、轨距挡板、轨枕螺栓等均 采用铁路标准部件。
权利要求
1、一种高弹性轨道扣件，其特征在于由上铁垫板、下铁垫板和弹性材料构成，其中上铁垫板与下铁垫板接壤处的上铁垫板的下部设有弹性材料，弹性材料通过粘结的方式与上铁垫板和下铁垫板相互连接，使上铁垫板、弹性材料和下铁垫板形成一个整体。
2、 根据权利要求1所述的高弹性轨道扣件，其特征在于上铁垫板 上部设有一对间隔设置的铁座，钢轨放置在两铁座之间。
3、 根据权利要求1所述的高弹性轨道扣件，其特征在于下铁垫板 两端各设有一通孔，轨枕螺栓通过通孔与轨枕固定连接；下铁垫板的 中部有一比上铁垫板平面稍大、几何形状与上铁垫板相似的槽孔，上 铁垫板整体被嵌装入f铁垫板中部的槽孔中。
4、 根据权利要求1所述的高弹性轨道扣件，其特征在于上下铁垫 板在与弹性材料相连接的一对侧面，结构特征是上宽下窄的楔形斜面粘结相连，在列车荷载作用下，通过上下铁垫板的相互位移使得中间 的弹性材料产生变形，获得减振效果。
5、 根据权利要求1所述的高弹性轨道扣件，其特征在于上下铁垫 板在与弹性材料相连接的另一对侧面，下铁垫板内侧上部有一水平突 出的凸缘，其作用当弹性减振材料与垫板金属的粘结面出现损坏或脱 胶时，可以阻止上铁垫板由于向上运动时从下铁垫板孔内弹出，同时 可以限制上铁垫板向上运动时的位移量。
6、 根据权利要求1所述的高弹性轨道扣件，其特征在于下铁垫板 内侧上部水平突出的凸缘，与上铁垫板对应边缘凸缘之间，嵌有弹性 材料，弹性材料通过粘结方法与上下铁垫板连接，起到了连接和缓冲 作用，也不会对上铁垫板产生刚性限制。
全文摘要
一种高弹性轨道扣件，属于交通技术领域，由上铁垫板、下铁垫板和弹性材料构成，上铁垫板间隔设置一对铁座用于固定支承钢轨，下铁垫板有一对贯穿螺栓的通孔，螺栓通过通孔与轨枕连接，上铁垫板嵌装入下铁垫板，通过弹性材料与上下铁垫板粘结的办法，使弹性材料和上下铁垫板相连接成为一整体，弹性材料分布在上下铁垫板的接壤处和上铁垫板的下部，上下铁垫板的一相对接壤面为上宽下窄的结构，在列车载荷作用下，弹性材料承受受压力和剪切力状态；在上下铁垫板的另一相对接壤面中，下铁垫板有一凸缘限制上铁垫板的向上位移和滑出。本发明不仅适用于一般铁路区间轨道的扣件系统，还适用于高速铁路区间，尤其是高速岔区的钢轨扣件。
文档编号E01B9/38GK101250840SQ20081003449
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月12日 优先权日2008年3月12日
发明者莉 李, 罗雁云 申请人:同济大学