本技術涉及鋼軌扣件,尤其是涉及一種拉伸型軌道扣件。
背景技術:
1、現有軌道扣件絕大多數都以橡膠類黏彈性材料為主要彈性元件,整個扣件系統起到的是隔振作用,而并非以耗能為主。
2、從隔振角度而言,是將振動能量按照頻率成分進行重新分配。隔振頻率區間的振動能量只有當材料阻尼有限時才能被更加有效地隔離,因而現有扣件的動靜剛度比設有上限值,被有效隔離的振動能量無法被及時有效地耗散;而非隔振頻率區間的低頻振動能量則被放大傳遞至扣件節點以下乃至沿線振動環境中。
3、從耗能角度而言,為保證中高頻隔振效果而設計有限的材料阻尼,本身就使扣件系統不具備高效的耗能效果。不僅如此,當高頻成分較多的振動由輪軌耦合系統傳遞至扣件節點時,不論是壓縮型扣件,還是剪切變形為主的高等級隔振扣件,都會因頻率相關的動態表征剛度過大,而導致高頻激勵下僅產生較小的動態響應幅值,進而導致耗能效果不佳。
4、綜上,現有壓縮型、剪切型扣件,都存在隔振有余而耗能不足的缺陷,可能引發一系列軌道系統機械病害或振動噪聲問題。且在高頻成分較多的振動環境下,橡膠類彈性元件的靜剛度、動剛度或回彈特性等的匹配設計已成為設計難點。因此,提供一種性能優異的拉伸型軌道扣件是本領域技術人員亟需解決的問題。
技術實現思路
1、為解決現有壓縮型、剪切型扣件存在的隔振有余而耗能不足的缺陷,本實用新型提供一種拉伸型軌道扣件。
2、本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
3、本實用新型提供一種拉伸型軌道扣件,該扣件包括:阻尼合金耗能組件、橡膠墊板支撐組件和鋼軌約束組件;所述橡膠墊板支撐組件與鋼軌約束組件接觸,所述阻尼合金耗能組件設置在軌枕上,并與鋼軌約束組件鉸接。
4、在本實用新型的一個實施方式中,所述阻尼合金耗能組件包括支座、阻尼合金拉桿以及錨固螺栓,所述支座通過錨固螺栓固定于軌枕上,所述阻尼合金拉桿一端與支座鉸接,另一端與鋼軌約束組件鉸接。
5、在本實用新型的一個實施方式中,所述阻尼合金拉桿兩端分別與支座和鋼軌約束組件鉸接,根據列車不同的行駛工況可進行阻尼合金拉桿的材料、直徑和長度匹配設計,可滿足重載、小半徑曲線等各種復雜工況下的有效承載與耗能;共有六根阻尼合金拉桿,分布于鋼軌兩側,每側的中間一根為短阻尼合金拉桿,兩邊為長阻尼合金拉桿,與鋼軌約束組件的上表面形成對稱三角穩定結構,約束鋼軌截面方向的轉動自由度。
6、在本實用新型的一個實施方式中,所述阻尼合金拉桿可采用高錳基阻尼合金、復相型阻尼合金、位錯型阻尼合金、鐵磁性阻尼合金和fe-mn基阻尼合金等具有不同阻尼耗能機制的合金材料。
7、在本實用新型的一個實施方式中,所述支座的整體材質均為鑄鐵,且表面均勻涂刷防銹涂層。
8、在本實用新型的一個實施方式中,所述錨固螺栓由螺栓、彈簧墊圈和平墊圈組成。
9、在本實用新型的一個實施方式中,所述橡膠墊板支撐組件由軌下橡膠墊板、板下橡膠墊板組成,鋼軌內嵌于軌下橡膠墊板中,軌下橡膠墊板內嵌于鋼軌約束組件內,板下橡膠墊板置于鋼軌約束組件下方。
10、在本實用新型的一個實施方式中,所述板下橡膠墊板的上表面有一定高度的兩端凸起結構。
11、在本實用新型的一個實施方式中,所述鋼軌約束組件上設置有u型槽,軌下橡膠墊板內嵌于鋼軌約束組件的u型槽內。
12、在本實用新型的一個實施方式中,所述鋼軌約束組件的整體材質均為彈簧鋼,鋼軌由上至下通過施加一定推力卡緊于軌下橡膠墊板內,然后軌下橡膠墊板通過施加一定推力卡緊于鋼軌約束組件的u型槽內。
13、本實用新型還提供所述拉伸型軌道扣件在三種工況下的運作狀態:
14、無列車通過時,板下橡膠墊板的兩端有一定高度的兩端凸起結構,且鋼軌約束組件下表面與板下橡膠墊板的兩端凸起結構(非上表面)在無列車通過時存在一定的接觸壓力;
15、列車經過時,鋼軌產生寬頻振動。列車正常行駛通過時,不同材料的阻尼合金耗能機理有所差異,如高錳基阻尼合金在周期應力的作用下,與熱彈性馬氏體相變有關的共格孿晶界面(馬氏體/馬氏體、母相馬氏體)將發生重新排列運動,產生非彈性應變而使應力松弛,從而將輪軌振動能量耗敢,形成對振動的阻尼衰減。不同材料的阻尼合金在產生耗能作用時都始終處于彈性變形范圍,不發生塑性變形,且列車正常行駛通過時鋼軌約束組件下表面不與板下橡膠墊板上表面接觸;
16、列車非正常行駛通過,鋼軌承受較大沖擊載荷時,阻尼合金拉桿拉伸量較大、鋼軌約束組件下降量大于無列車通過時鋼軌約束組件下表面與板下橡膠墊板上表面間距,鋼軌約束組件下表面與板下橡膠墊板上表面接觸,板下橡膠墊板開始產生較大反作用力,防止阻尼合金拉桿超過最大拉伸彈性變形量產生塑性變形,且此時阻尼合金拉桿與軌下橡膠墊板共同參與耗能,保證發生較大瞬時沖擊時列車的正常平穩運行。
17、與現有技術相比,本實用新型具有如下優點:
18、一、具有寬頻耗能能力:由于采用了阻尼合金,其在拉伸彈性變形狀態對低頻和高頻振動都有很好的耗能作用,有效改善了傳統扣件系統中黏彈性材料元件耗能依賴于大變形、而大變形回彈不及時,從而影響其耗能效率的技術瓶頸問題。
19、二、耗能、隔振效果好:通過設計阻尼合金耗能組件表征拉伸剛度,結合考慮桿件截面尺寸與耗能效率、彈塑性區間、強度等力學性能的相關性規律,在保證扣件系統原有隔振等級的基礎之上,提高其耗能效率,改善或解決了現有軌道減隔振產品隔振有余、耗能不足的技術現狀。
20、三、安全可靠:由于具備阻尼合金耗能組件和橡膠墊板支撐組件兩級消能減振結構,能保證在極端環境下列車的安全運行。
21、四、良好的垂向和橫向振動耗能效果:由于阻尼合金拉桿的對稱三角布置特征,在列車經過時,阻尼合金拉桿產生拉壓變形,鋼軌發生微小垂向和橫向振動,因此扣件同時兼具良好的垂向和橫向振動耗能效果。
22、五、適用范圍廣:可以通過改變阻尼合金拉桿材料、直徑或有效長度來改變承載能力和耗能能力,對于重載和輕載鐵路都具有很好的適用性。
23、六、維保便捷:如單根阻尼合金拉桿或軌下橡膠墊板失效,可快速更換部件并重新運營。
1.一種拉伸型軌道扣件,其特征在于,該扣件包括:阻尼合金耗能組件(1)、橡膠墊板支撐組件(2)和鋼軌約束組件(3);所述橡膠墊板支撐組件(2)與鋼軌約束組件(3)接觸,所述阻尼合金耗能組件(1)設置在軌枕上,并與鋼軌約束組件(3)鉸接。
2.根據權利要求1所述的一種拉伸型軌道扣件,其特征在于,所述阻尼合金耗能組件(1)包括支座(1-1)、阻尼合金拉桿(1-2)以及錨固螺栓(1-3),所述支座(1-1)通過錨固螺栓(1-3)固定于軌枕上,所述阻尼合金拉桿(1-2)一端與支座(1-1)鉸接,另一端與鋼軌約束組件(3)鉸接。
3.根據權利要求2所述的一種拉伸型軌道扣件,其特征在于,所述阻尼合金拉桿(1-2)兩端分別與支座(1-1)和鋼軌約束組件(3)鉸接,共有六根阻尼合金拉桿(1-2),分布于鋼軌兩側,每側的中間一根為短阻尼合金拉桿,兩邊為長阻尼合金拉桿,與鋼軌約束組件(3)的上表面形成對稱三角穩定結構,約束鋼軌截面方向的轉動自由度。
4.根據權利要求2所述的一種拉伸型軌道扣件,其特征在于,所述阻尼合金拉桿(1-2)采用高錳基阻尼合金、復相型阻尼合金、位錯型阻尼合金、鐵磁性阻尼合金或fe-mn基阻尼合金。
5.根據權利要求2所述的一種拉伸型軌道扣件,其特征在于,所述支座(1-1)的整體材質均為鑄鐵,且表面均勻涂刷防銹涂層。
6.根據權利要求2所述的一種拉伸型軌道扣件,其特征在于,所述錨固螺栓(1-3)由螺栓(1-3-1)、彈簧墊圈(1-3-2)和平墊圈(1-3-3)組成。
7.根據權利要求1所述的一種拉伸型軌道扣件,其特征在于,所述橡膠墊板支撐組件(2)由軌下橡膠墊板(2-1)、板下橡膠墊板(2-2)組成,鋼軌內嵌于軌下橡膠墊板(2-1)中,軌下橡膠墊板(2-1)內嵌于鋼軌約束組件(3)內,板下橡膠墊板(2-2)置于鋼軌約束組件(3)下方。
8.根據權利要求7所述的一種拉伸型軌道扣件,其特征在于,所述板下橡膠墊板(2-2)的上表面有一定高度的兩端凸起結構(2-2-1)。
9.根據權利要求7所述的一種拉伸型軌道扣件,其特征在于,所述鋼軌約束組件(3)上設置有u型槽(3-1),軌下橡膠墊板(2-1)內嵌于鋼軌約束組件(3)的u型槽(3-1)內。
10.根據權利要求9所述的一種拉伸型軌道扣件,其特征在于,所述鋼軌約束組件(3)的整體材質均為彈簧鋼,鋼軌由上至下通過施加一定推力卡緊于軌下橡膠墊板(2-1)內,然后軌下橡膠墊板(2-1)通過施加一定推力卡緊于鋼軌約束組件(3)的u型槽(3-1)內。