刚度可调的剪切型铁路道岔减振扣件及消除轨道波磨的方法技术

本发明专利技术涉及一种刚度可调的剪切型铁路道岔减振扣件及消除轨道波磨的方法，由“顶板+耦合底板”通过两者之间硫化粘结的橡胶层形成可控制3个方面刚度稳定保持的双层“耦合垫板，同时针对以往道岔用铁垫板因岔枕螺栓扭矩过大或松动造成节点刚度不稳定的情况，在岔枕螺栓连接处设置了可调盖板，可调盖板面向垫板一侧设置有可伸入垫板螺栓安装孔的套筒，套筒的端面均布设置有不同高度的凸台；相对应的，耦合底板在岔枕螺栓孔处也设置了对应的套筒，套筒向上的端面凹设有与可调盖板相对应的不同深度的凹槽。可调盖板安装后，由于凸台与凹槽实现了垫板安装的总高度配合，解决了因岔枕螺栓扭矩过大而影响垫板节点刚度的问题。同时，可调盖板通过旋转安装，可实现扣件系统整体刚度的稳定保持以及多级调节。的稳定保持以及多级调节。的稳定保持以及多级调节。

【技术实现步骤摘要】
刚度可调的剪切型铁路道岔减振扣件及消除轨道波磨的方法


[0001]本专利技术涉及一种能够有效地解决既有减振扣件系统在应用后出现轨道波磨问题的刚度可调的剪切型铁路道岔减振扣件及消除轨道波磨的方法，属铁路轨道


技术介绍

[0002]1、如图12所示，车辆在运行过程中，轮轨之间的作用力不断变化，进而产生振动（形成一次噪声），这种振动通过轨道传递到轨道扣件和道床，再传到土壤，通过土壤向四周传播，进而影响附近地下结构或地面建筑物产生振动（形成二次噪声）。影响列车振动的因素主要包括列车、轨道、隧道、建筑物及地质条件等。
[0003]2、如图13所示，城市轨道交通行业中轨道或道岔在投入运营期间，由于铺设初期垫板螺栓扭矩控制过大或过小、垫板垂向与竖向刚度保持不稳定、以及轮轨接触磨耗的作用力耦合造成轨道长波或短波磨损等多种因素影响，造成轨道行车的噪音及振动一定程度会出现因轮轨作用产生的振动，由此引发周期性的长波或短波行车不平顺，以及相应噪声和振动，而且形成轨道波磨。
[0004]为减缓行车过程中的轨道振动与噪声，国内既有铁路普遍采用整体硫化形减振器（如图14所示），利用承轨板与底座之间的硫化胶圈的剪切变形来获得弹性。但是，该扣件形式可提供竖向、横向、纵向三个方向的弹性，竖向荷载加大时，承轨板进入到与其匹配的底板框架内，从而获得较好的动态稳定性。但存在的问题是，由于扣件结构刚度固定，仍从原理上无法消除轨道的波磨影响，仅能通过定期轨道打磨（图15）消除波磨影响，无法通过扣件刚度调整来消除由于轮轨作用力耦合而形成的轨道波磨。
[0005]3、CN207244356U、名称“一种双刚度粘结型减振扣件”，所述减振扣件包括粘接组件，弹条，绝缘轨距块和锚固螺栓，所述粘接组件包括下铁板，弹性支撑块和上铁板，所述粘结组件通过弹性支撑块的粘结作用将下铁板和上铁板联接成一体，所述下铁板通过弹性支撑块将上铁板浮置，使得上铁板与下铁板之间形成空腔。本技术能够在正常行车时提供较好减振效果，又能在超载车辆行驶或是遇到突发事件，载荷急剧增大时保证行车安全。其不足之处：该型结构通过弹性支撑块将下铁垫板与上铁垫板联结形成一个组件，即整体后，其总体的刚度是一定的，即扣件结构刚度固定。扣件系统在上道使用一段时间后，由于轨道状态会因外界因素影响后如出现轨道的“参激振动”与轮轨作用力相耦合时，进一步的，则会逐渐引起轨道轮轨接触面形成周期性的不均匀磨耗，即波磨。该型结构由于扣件系统的刚度固定，对轨道的波磨问题无法调整。

技术实现思路

[0006]设计目的：避免
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中的不足之处，设计一种通过调整垫板螺栓轴向力来获得不同的扣件系统整体刚度的方式，来破坏形成轨道波磨的“轮轨作用力耦合”周期，达到最终根除周期性磨损的刚度可调的剪切型铁路道岔减振扣件及消除轨道波磨的方法。
[0007]设计方案：为了实现上述设计目的。本专利技术与
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不同，可通过“可调盖板”与
耦合底板间的调整连接，将弹性垫层进行不同程度的压紧从而实现刚度的调，进而通过刚度的变化破坏轨道“参激振动”与轮轨作用力的周期性耦合，来达到消除波磨的目的。即本专利技术为解决在既有减振扣件系统应用后出现轨道波磨的问题而设计开发的，通过刚度可调来破坏形成轨道波磨的“轮轨作用力耦合”周期，达到最终根除周期性磨损的目的。
[0008]在发展城市轨道交通中，对于线路穿越居民区及医院、科研单位等对振与噪音敏感地段，对铁路线路尤其针对道岔范围内的减振需求较为迫切。现有技术中既有地铁线路中普遍采用了承轨板与底座之间设置硫化胶圈，类似科隆蛋的结构形式，取得了良好了的减振效果，但铁路线路扣件系统长期应用后，由于轮轨相互耦合作用等多种因素影响,易出现轨面的长、短波磨以及噪音和振动，同时扣件系统在安装与维护过程中，岔枕螺栓安装扭矩不易控制，一定程度上影响了扣件系统的总体刚度。
[0009]（1）轨道波磨的产生原理：按照机械振动和摩擦学的理论，当初始轮或轨表面的几何不平顺达到一定幅度时会发生轮轨间正压力的交变，引发轮轨系统内部参数变化（包括轮轨法向压力、蠕滑力与蠕滑率的关系、轨下刚度阻尼等）的激励，即所谓的“参激激励振动”，当这个“参激振动”与轮轨接触面切向磨耗行为耦合时，就可能发生周期性磨耗。因此轮轨间的任何周期性磨损都可以表达为：“参激振动”与“切向磨损”的耦合。这里的耦合不一定是同频率耦合，而是一种内在的“相互作用”。当这个“相互作用”在相位上能加剧低点磨损大于高点磨损时，周期磨耗便形成和扩展了；反之，周期性磨耗不可能形成和扩展。因此曲线内轨波磨是“参激振动”与“粘滑自激振动磨损”为主的耦合引起；曲线外轨内侧波磨是“参激振动”与“轮轨扭转振动磨损”为主的耦合引起；直线上的波磨是由于“参激振动”与“纵向牵引和制动切向磨损”为主的耦合引起；车轮的不圆顺或多边型磨耗也是由“参激振动”与“纵向牵引和制动纵向磨损交变”引起。由此推论可见，所有的周期性磨损可以通过减振系统的调整，使“相互作用”的相位发生改变，从而使凸起点磨损大于下凹点磨损（图13），最终可根除周期性磨损。因此，针对波磨的形成机理，结合既有减振扣件系统存在的问题，本专利技术设计了一种通过可调盖板与双层耦合垫板相配合的结构及设计方法，实现刚度可调减振扣件的设计与制造。
[0010]（2）扣件系统刚度稳定保持的原理：既有常规扣件系统在垫板与岔枕上表面之间设置有板下橡胶垫层，整体刚度通过板下垫板的固定刚度值来实现，其中轨下橡胶垫板针对钢轨与垫板间的接触起缓冲作用，以避免刚性冲击影响使用寿命。该结构在实际铺设过程中，由于岔枕螺栓一般在现场采用电动扳手或人工施拧，扭矩系数较为离散导致螺栓轴向拉力出现较大差异。为解决此问题，本专利技术设计了双层耦合垫板结构，通过可调盖板与底板的分体连接隔离了对硫化橡胶层的度影响，使岔枕螺栓的轴向力直接传递至垫板底面，从而避免了扣件系统总体刚度受岔枕螺栓扭矩的影响，确保总体刚度的稳定保持。
[0011]（3）可调盖板与耦合底板间的配合设置了不同高度的凸台，通过调整两者间的配合、并旋紧岔枕螺栓来实现耦合垫板硫化层的压紧程度，从而实现刚度可调。
[0012]（4）消除轨道波磨的原理：通过调整刚度，改变轮轨间“相互作用”，达到调整“参激激励振动”的周期和频率，从而彻底解决周期性波磨。
[0013]在结构设计上，由“顶板+耦合底板”通过两者之间硫化粘结的橡胶层形成可控制3个方面刚度稳定保持的双层
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耦合垫板，同时针对以往道岔用铁垫板因岔枕螺栓扭矩过大或松动造成节点刚度不稳定的情况，在岔枕螺栓连接处设置了可调盖板，可调盖板面向垫
板一侧设置有可伸入垫板螺栓安装孔的套筒，套筒的端面均布设置有不同高度的凸台；相对应的，耦合底板在岔枕螺栓孔处也设置了对应的套筒，套筒向上的端面凹设有与可调盖板相对应的不同深度的凹槽。可调盖板安装后，由于凸台与凹槽实现了垫板安装的总高度配合，解决了因岔枕螺栓扭矩过大而影响垫板节点刚度的问题。同时，可调盖板通过旋转安装，可实现扣件系统整体刚度的稳定保持以及多级调节。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刚度可调的剪切型铁路道岔减振扣件，包括轨距块（4）、弹条或扣压钢轨的其它扣件（6）、平垫圈（7）、螺母（8），其特征是：铁路道岔背面与岔枕间设有双层耦合垫板（1），双层耦合垫板（1）两侧开有与岔枕旋接的孔，垫板螺栓（9）穿过弹簧垫圈（5）、可调盖板中心孔将可调盖板（3）及双层耦合垫板（1）与岔枕中的螺栓丝孔固定连接。2.根据权利要求1所述的刚度可调的剪切型铁路道岔减振扣件，其特征是：所述双层耦合垫板（1）由顶板（11）、粘结橡胶层（12）、耦合底板（13）组成，粘结橡胶层（12）位于顶板（11）和耦合底板（13）间。3.根据权利要求2所述的刚度可调的剪切型铁路道岔减振扣件，其特征是：顶板（11）与耦合底板（13）间采用硫化粘结弹性橡胶层（12）成为整体。4.根据权利要求2所述的刚度可调的剪切型铁路道岔减振扣件，其特征是：耦合底板（13）上设有凸起套筒（14）且凸起套筒圆周端面为凹凸结构面。5.根据权利要求1所述的刚度可调的剪切型铁路道岔减振扣件，其特征是：可调盖板（3）由中孔盖板和套筒构成，套筒上端面孔与中孔盖板中的孔相对构成整体结构，套筒下端的圆周端面为凸凹结构面且该凸凹结构面与耦合底板上凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯毅，施庆峰，雍升，王阿利，杨扬，
申请(专利权)人：中铁宝桥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：