[实用新型]一种高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板

说明书

【技术领域】

本实用新型属于铁路轨道技术领域，具体涉及一种铁路轨道用弹性垫板。

【背景技术】

轨道交通铁路轨道系统中，扣件系统是连接及固定钢轨的关键零部件，轨枕或道床是轨下的基础部件，而扣件系统中的弹性垫板是提供弹性、车辆舒适性、隔振及保护钢轨承载面等的主要元件之一。

轨道交通轨道系统中的弹性垫板40安装在钢轨28之下，扣件上铁垫板5之上，紧贴钢轨28的下表面(如图3(a)所示)；或者轨道扣件底板下方(如图3(b)所示的弹性垫板40a),或者轨道扣件上铁板和下铁板之间(如图3(c)及3(d)所示的弹性垫板40b)，或者轨枕与道床之间(如图3(e)所示的弹性垫板40c)。弹性垫板40(或者弹性垫板40a、40b、40c，以下统称“弹性垫板40”)提供的弹性，能够减缓机车运行过程中产生的振动与冲击，吸收振动冲击能量，提高列车运行的安全性与乘坐舒适性，同时隔离钢轨振动向承轨台的传递，保护承轨台及其振动对道床基础的激励。

按照钢轨及扣件系统、轨枕、道床种类的不同，弹性垫板40可以做成各种结构形式，图4是其中的一种。由于受到轨道高度的限制，弹性垫板40的厚度一般较薄，通常不超过16mm。

弹性垫板40一般采用橡胶或塑脂等材料，通过模具及硫化工艺成形或通过机械加工制成。从目前流行的弹性垫板分析，其物理简化模型类似于一个弹簧，由于垂直方向(厚度方向)的限制，弹性垫板40的垂直方向刚度很难做到很小，且刚度不易调整，减振降噪效果受到了很大的限制。

目前，无论是在高速铁路、城际铁路或者城市轨道交通中，弹性垫板的刚度都是根据列车载荷重量及车速被设计成固定的刚度范围，这个刚度仅能在满足机械强度及车辆运行安全要求的条件下采用尽可能低的刚度来提高轨道隔振性能。一般来说，轨道刚度越低隔振频率越低，隔振频率越低其隔振性能在隔振频率以上就越好。

但对于钢轨来说，低的轨道支承刚度往往会引起高的钢轨振动及其噪声辐射，同时低的轨道刚度，其振动随距离的衰减较低，也就是说，低的轨道支承刚度会让钢轨在轮轨相互作用力的激励下产生的振动及其噪声通过钢轨传播得更远，相反高的轨道支承刚度一般钢轨的振动较低，同时钢轨的振动会通过高的支承刚度泄漏到道床基础，从而降低钢轨振动沿钢轨传播及其噪声辐射。

目前，弹性垫板的低刚度设计对钢轨在轮轨相互作用下产生的振动及其噪声不能同时满足轨道的声学减振降噪要求。例如，对于城市轨道交通轨道扣件，其节点刚度范围可根据安全及隔振要求设计在小到几MN/m到几十MN/m(例如5～60MN/m)，但对于控制轨道振动及其噪声辐射要求轨道扣件，其节点刚度范围从几百MN/m到上千MN/m(例如500～1000MN/m)，两种不同的技术性能要求无法同时由一种弹性垫板来满足。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板，既能实现在列车运载条件下的低刚度非线性弹性(低载荷低刚度及高载荷高刚度)需求，又能满足在没有列车车轮载荷下的高刚度(零载荷特高刚度)需求，同一弹性垫板实现多重非线性刚度特性，同时具有结构简单、安装快捷、调节方便等特点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板，包括弹性凸体和包含在弹性凸体内的偏心弹簧。

本实用新型进一步的改进在于：所述高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板在空载时，弹性凸体受到预压，弹性垫板的刚度主要由弹性凸体提供；在轮载即将加载而尚未完全加载时，偏心弹簧处于尚未失稳状态，弹性垫板的刚度主要由偏心弹簧提供；当轮载进一步加载时，偏心弹簧失稳，弹性垫板的刚度由偏心弹簧及弹性凸体并联提供；当轮载加载到满负荷时，弹性凸体承载面积增加到最大而弹性凸体的厚度降到最小使弹性垫板的刚度提高，偏心弹簧与弹性凸体组成并联弹簧。

本实用新型进一步的改进在于：所述高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板还包括弹性基体，弹性凸体设置于弹性基体上；所述高衰减多重非线性刚度减振降噪弹性垫板包括若干弹性凸体，若干弹性凸体间隔设置在弹性基体上。

本实用新型进一步的改进在于：弹性凸体的截面形状为圆形、椭圆形、长圆形或多边形；偏心弹簧的横截面形状为圆形、椭圆形、多边形、变截面形状或者板状；弹性基体在弹性基体之上的上表面和在弹性基体之下的下表面上的几何中心重合。

本实用新型进一步的改进在于：弹性凸体与偏心弹簧为通过硫化或复合工艺制成的一体式结构。