日本双蛋剪切型减振扣件
(1)研发缘由及类型
为降低无碴轨道的振动与噪声,以往大多是利用轨下胶垫的压缩变形来提高轨道的弹性,但要大幅度降低轨下胶垫的刚度是颇为困难的,一般轨下胶垫静刚度是以40kN/mm为限度。
对此,受科隆蛋形扣件的启示,利用弹性材料的剪切变形,并能确保轨道横向稳定性和大幅度降低轨道垂向刚度的双蛋剪切型减振扣件正在日本进行着研发和试验。
38KG铁路扣板
日本双蛋剪切型减振扣件
(1)研发缘由及类型
为降低无碴轨道的振动与噪声,以往大多是利用轨下胶垫的压缩变形来提高轨道的弹性,但要大幅度降低轨下胶垫的刚度是颇为困难的,一般轨下胶垫静刚度是以40kN/mm为限度。
对此,受科隆蛋形扣件的启示,利用弹性材料的剪切变形,并能确保轨道横向稳定性和大幅度降低轨道垂向刚度的双蛋剪切型减振扣件正在日本进行着研发和试验。
目前,为板式轨道用的双蛋剪切型减振扣件主要有2种类型种是板面式用于既有板式轨道;另一种是预埋式用于新建板式轨道。
(2)板面式双蛋扣件
板面式双蛋剪切型减振扣件的外观和组装图。这种扣件结构的基本特征是,考虑到既有轨道板上使用,不能把类似科隆蛋起剪切变形作用的橡胶套其套筒直接放在钢轨下方,这样一是作业困难,二是受隧道限界限制,因而,采取在钢轨的左右两侧各放置一蛋。扣件垂向刚5MN/m,纵向刚度15MN/m,横向刚度20MN/m。作为降低地基振动的对策,用这种扣件取代隧道内板式轨道直结4型扣件,取得了良好的防振效果,根据实测,在25~80Hz频域内,地基振动级降低了10~15dB。
进入21世纪后,铁路发展迅速,特别是高速铁路建设取得了举世瞩目的成就。到“十二五”末,我国铁路运营里程已经超过12万公里,其中高速铁路运营里程超过1.9万公里,位居。铁路发展的趋势也越来越明确,即客车速度越来越快,货车轴重越来越大,这些变化对轨道结构也提出了更高的要求。
钢轨扣件是联结钢轨与支承结构的重要部件。通过扣件,钢轨被牢牢地固定在轨枕或轨道板上。它具有保持和调整轨距和轨向、提供弹性和电绝缘等功能,从而确保列车的安全运行和旅客乘坐舒适度。作为轨道部件重要组成部分的扣件具有与铁路发展同样的历程,从初的木枕道钉扣件到混凝土枕弹性扣件,再到重载扣件和高速扣件,每一次都是铁路发展的具体体现,是设计理论、新型材料、制作水平和实验技术发展的综合体现。
Mckay型扣件在北美重载铁路使用较多,木枕和混凝土枕均有使用。扣件组装的扣压力25~20kN,弹片的弹程相应为17~13mm。该扣件由美国Mckay公司研发。在20世纪80年代生产扣件的车间被美国潘得路公司收购,改称为Saflok扣件。为便于工厂预组装和现场安装,21世纪初做改进,称作SafelokⅢ型扣件2。扣件的绝缘轨距块只供钢轨与预埋铁座绝缘,弹片与钢轨的绝缘靠弹片帽提供。扣件可在轨枕制造厂进行预组装,扣件连同轨枕运至现场铺设轨后将弹片推入到扣压钢轨的终位置即可。
在山阳新干线上使用的无砟轨道扣件为直结4型扣件由混凝土挡肩承受横向力,通过楔形弹片座调整轨距和方向通过在轨下垫板下设置充填式垫板调整钢轨高低。每股钢轨左右位置调整量为±3mm,钢轨高低位置调整量为10mm直结4型扣件分为隧道用和明区间用两种。在明区间为获得所需的扣件纵向阻力,使用在表面粘贴不锈钢板的轨下橡胶垫板(即复合垫板);为提高扣件在暴雨下的绝缘性能,在螺栓与弹片间配置绝缘套环,面在轨温变化小和没有雨水的隧道内,直接采用橡胶垫板,不设置绝缘套环。虽然用于明区间的直结4型扣件设有绝缘套环,但与以后研发的直结5型和直结8型扣件相比绝缘性仍较差,因此在山阳新干线(冈山一博多之间)以后,在明区间不再使用直结4型扣件。
型扣件。
改进前的直结8型扣件,铁垫板的固定方式与直结5型扣件相同,即通过T形螺栓和装有螺栓卡座的预埋套管来紧固铁垫板。这种结构的套管在低温时部分因质量不佳而损坏,另在套管中的防锈油因在某些情况下轨道板开裂而减少。为克服这一问题,用有内螺纹的螺旋套管代替装有螺栓卡座的套管,采用双头螺栓和螺旋套管来紧固铁垫板。新改进的扣件称为直结8k型扣件。
为进一步加大钢轨高低位置和左右位置的调整量,又研制了直结7型扣件。该扣件采用S形弹片,在铁垫板上设置调高垫板,必要时使S形弹片倒转使用,可使钢轨高低调整量达30mm;在绝缘垫板和混凝土表面间放入调高垫板可使钢轨调高20mm,钢轨总调高量0mm。利用在铁垫板上开设的大长圆孔和楔型弹片座,可使钢轨左右位置调整量达士30mm26,15由于该扣件构造复杂、价格较高,仅在板式轨道区段要求钢轨高低和左右位置调整量大的特殊地段使用。
由于铁垫板不设挡肩,只靠S形弹片本身支承钢轨底部边棱来保持轨距,一旦螺栓松弛,就会造成钢轨侧向支承不稳定。因此必须严格控制弹片紧固螺栓的紧固程度。
无论直结4型、5型、7型和8型扣件,单个弹片的扣压力为3kN,在明区间使用时均使用复合轨下垫板。此时,每延米的扣件纵向阻力为5kN。
荷兰早在1963年就研发了无砟无枕梁用的钢轨扣件,即DE型分开式扣件。该扣件用锚入桥面混凝土中的螺栓固定铁垫板,轨下及铁垫板下均设置软木橡胶垫,刚度分别为192kN/mm和63kN/mm。用偏心环调整钢轨的左右置,调整量为±6mm,为无级调整。钢轨高低位置调整量为8m。钢轨扣压件为DE型弹条。我国曾使用过类似的扣件,其缺点是偏心环进行钢轨左右位置调整时,铁垫板不得不同时产生偏转
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