CN1236412A - 一种弹性垫,尤其是钢轨下的弹性垫 - Google Patents

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Abstract

一种尤其是钢轨下的弹性垫,它由弹性的塑料或橡胶制成,这种弹性垫有两个相对的表面。相对的表面中至少有一个表面为一个至少部分被单一和/或复合三角正弦和/或余弦函数所限定的表面,以至少在弹性垫相对的表面中一个表面的一部分上交替设置凸起(3)和空腔(4),并使其相互平滑转化。弹性垫主要作为减震和吸收机车传递给钢轨的动载荷的部件被应用于轨道运输的永久性铁路。

Description

一种弹性垫，尤其是钢轨下的弹性垫
本发明涉及一种弹性垫，尤其涉及一种用于钢轨下的弹性垫，由弹性塑料或橡胶制成的这种弹性垫作为减震和吸收车辆传递给钢轨的动载荷的部件主要应用于轨道运输的永久性铁路。
目前已经公开了许多种一般为矩形平面状的钢轨下弹性垫的技术方案，由塑料或橡胶制成的这些弹性垫作为减震和吸收动载荷的部件被应用于轨道运输的永久性铁路上。每个钢轨下的塑性垫都设置有两个相对的侧面，其中一个侧面设置于路基的上表面或金属支承板的上表面上，而另一侧面则设置于轨脚的下表面或金属垫片的下表面上。弹性垫的一个表面或两个相对的表面可以有不同的型面，例如凹槽、柱体和其它突出部分，以改善钢轨下弹性垫的动载特性，并减少传递给路基的动载余量。
德国专利说明书865147公开了一种钢轨下的弹性垫，这种弹性垫包括一薄的中间板，该中间板在相对的突出部分上规则排列，其中突出部分从薄的中间板的两侧突出，而且该突出部分具有圆形或类似的截面。
法国专利说明书1211567公开了一种钢轨下的弹性垫，在弹性垫的两个主要侧面上设置有许多柱状的凸起或截锥体状的凸起，这些凸起规则地分布在两个侧面上，以使其一个侧面上的凸起恰好正对弹性垫上另一侧面的凸起。
英国专利说明书946936公开了一种钢轨下的弹性垫，该弹性垫设置有多个独立的承载区域，各区域以金字塔式的截头六方体凸起的形式设置于弹性垫两个相对的侧面上，而且彼此间以V形槽隔开。弹性垫相对的两个侧面上的六方体凸起恰好彼此正对。在弹性垫具体的实施例中，弹性垫一个侧面上的凸起为圆形、锥形或平直的。
欧洲专利说明书169685公开了一种钢轨下的弹性垫，这种弹性垫包括一由弹性材料例如天然橡胶制成的膜片和柱状的凸起，这些凸起在弹性垫的两个主要侧面上在两个相对的方向上突出。一般为圆柱形的这些凸起具有相同的尺寸，而且在弹性垫的两侧上均匀分布。
美国专利说明书4648554和欧洲专利说明书279094公开了一种钢轨下的弹性垫，该弹性垫包括许多间隔分布的圆形凹座，这些凹座形成于弹性垫的两个相对的侧面上。形成于钢轨下的弹性垫之一侧的圆形凹座的中心在侧向相对形成于弹性垫对侧上的圆形凹座之中心横向移动，以当沿剖面观看所说的弹性垫时，弹性垫形成互联的弧形桥状网络。弹性垫侧面上的大部分圆形凹座都位于设置于弹性垫对侧的四个凹座之间。
美国专利说明书4971247公开了一种钢轨下的弹性垫，该弹性垫在一侧或相对的两侧设置有独立的岛状凸起，例如人字形凸起。
美国专利说明书5195679公开了一种钢轨下的弹性垫，该弹性垫设置有凸出部分，这些凸出部分可相对弹性垫另一侧面上的凸出部分在弹性垫的一侧横向移动，从而当弹性垫位于水平位置上时，不会有垂直线贯穿多于一个凸出部分。每个凸出部分都是一个独立的区域，而且都具有圆形或矩形的端面。这些凸出部分可以是短圆柱或加长的矩形棱柱。
美国专利说明书5335850也公开了一种钢轨下的弹性垫，这种弹性垫包括一中芯和许多规则分布的柱体，这些柱体在中芯相对的两侧凸出。这些柱体具有两种不同的高度，而且相互偏移，从而使弹性垫第一侧面上较高的柱体与弹性垫另一侧面上较低的柱体对立，弹性垫第一侧面上的较低柱体与另一侧面上较高的柱体对立。所有的柱体都自由直立，而且在所说的中芯之上的柱体间没有互接，这些柱体都具有向外凸出弯曲的周壁。
根据本发明的弹性垫由弹性的塑料或橡胶制成，该弹性垫具有两个相对的侧面，其特征在于：相对的两个表面中至少一个表面为一个至少部分被单一和/或复合的正弦和/或余弦函数所限定的表面，以至少在弹性垫相对的表面中一个表面的一部分上交替设置凸起和空腔，并使其相互平滑转化。
有利的情形是：如果在弹性垫之相对的侧面中至少一个侧面上，至少部分凸起为***，至少部分空腔为凹槽，那么就交替设置***和凹槽，形成一个波状表面。***和凹槽沿直线和/或曲线一起并列延伸。
另一有利的情形是：如果在根据本发明的弹性垫之相对的表面中至少一个表面上，至少部分凸起为圆拱，至少部分空腔为凹盘，那么每个圆拱就会被四个邻近的凹盘和邻近的四个鞍状表面片断所包围，四个凹盘和鞍形的四个表面片断就会交替设置，而且每个凹盘都被四个邻近的圆拱和邻近的四个鞍形表面片断所包围，四个圆拱和鞍形的表面片断也交替排列。
本发明确保得到非常有效的弹性垫，尤其是钢轨下的弹性垫。在火车通过过程中，根据本发明的弹性垫缓慢而平滑地变形，这就是为什么弹性垫能够减震并吸收火车车轮滚动过程中产生的冲击的原因，这种冲击作用于恰好定位于弹性垫之上的局部钢轨上。根据本发明的弹性垫不会相对轨脚的下表面和/或轨枕的上表面移动，因此也就不会滑出轨脚与轨枕之间的间隙，这样就可防止位于钢轨下的轨枕的磨损，并且还可防止根据本发明之弹性垫的磨损。在根据本发明之弹性垫的压缩过程中，任何点都不会存在应力集中，而且凸起部分的材料可平缓、自由地转移，逐渐填满空腔。
下面参照附图，通过实施例说明本发明，附图中：
图1为根据本发明之钢轨下的弹性垫的第一实施例之平面视图；
图2为弹性垫之第一实施例沿图1中剖面线A-A的剖视图；
图3为弹性垫之第一实施例的立体图；
图4为钢轨下的弹性垫之第二实施例的局部平面图及沿图5中剖面线D-D的局部剖视图；
图5为弹性垫之第二实施例沿图4的剖面线B-B的剖视图；
图6为弹性垫之第二实施例沿图4的剖面线C-C的剖视图；
图7为弹性垫之第二实施例的立体视图；
图8为根据本发明之钢轨下的弹性垫的第三实施例的平面图，该图用测地线示出了弹性垫的部分上表面，该表面由复合三角正弦函数所限定；
图9为弹性垫之第三实施例沿图6的剖面线E-E的剖视图；
图10为弹性垫之第三实施例的立体视图。
在根据本发明之弹性垫的第一实施例中，该弹性垫由弹性塑料制成，两个相对的表面之一(上表面)被设计成与轨脚的下表面接触，该表面为一个由简单的三角正弦函数所限定的表面，在直角坐标系(又叫做笛卡儿坐标系)中的等式关系如下：z=a*sinx；y=b，其中a和b为不为零(a≠0)的数字系数，而x、y、z为笛卡儿坐标系的坐标，该坐标系以如下方式产生：坐标轴x和y平行于轨脚的下表面，而坐标轴z垂直于该表面。在根据本发明之弹性垫的上表面形成凸起和空腔，即***1和凹槽2。***1和凹槽2交替设置，而且彼此平缓转化，以形成一个波浪形的柱面。***1和凹槽2一起沿平行直线并列延伸，以在二者之间形成一恒定的距离。根据本发明之钢轨下的弹性垫的另一下表面为一个平直的表面，该表面与路基的上表面接触。
在火车通过过程中，根据本发明之钢轨下的弹性垫缓慢而平缓地变形，这就是为什么弹性垫可以减震和吸收火车车轮在局部钢轨上滚动过程中产生的冲击的原因，其中钢轨直接位于该弹性垫之上。在变形的初始阶段，设置于根据本发明之钢轨下的弹性垫上表面的***1被压碾、挤压，从而使包括于其中的材料平缓、自由地转移，逐渐填充形成于弹性垫之同一表面上的凹槽2。由于***1和凹槽2的正弦形状，使得在***1被周期性的动载荷和火车通过过程中产生的震动挤压时，***1的表面和轨脚的下表面之间不会存在间隙，这样就可有利地防止由摩擦产生的钢轨下弹性垫的磨损。
当由挤压和压碾根据本发明之钢轨下的弹性垫而产生的变形增加时，***1被挤压，以使槽2被填满。由于这种运动，使得根据本发明之钢轨下的弹性垫变得完全平展，这就是弹性垫具有很大刚性的原因，并且当其在更大载荷的作用下时，仅会增加进一步的变形。根据本发明之钢轨下的弹性垫刚度的改变限制了在侧向力的影响下轨道曲线上钢轨的转向。
根据本发明之钢轨下的弹性垫的第二实施例与第一实施例的区别之处在于：***1a和凹槽2a沿同心椭圆的曲线并列延伸，椭圆的长轴位于弹性垫的两个对称轴之一上，而其短轴则位于另一对称轴上。在变形的初始阶段，设置于根据本发明之钢轨下的弹性垫上表面上的***1a被挤压、碾压，以使包括于其中的材料平缓自由地移动，逐渐填满形成于弹性垫同一表面上的凹槽2a。由于***1a和凹槽2a的正弦形状，使得在***1a的挤压过程中，根据本发明之钢轨下的弹性垫不会相对轨脚的下表面移动。由于***1a和凹槽2a沿同心椭圆并列延伸，因此在变形的初始阶段根据本发明之钢轨下的弹性垫之刚度在其上表面的不同片断上都是不同的。
当然，也存在将根据本发明之第一实施例和第二实施例的所有技术特征包括于一个实施例中的可能性。也就是说，在其它的实施例中，***和凹槽可间隔一恒定的距离部分沿直线、部分沿曲线并列延伸。在另一不同的实施例中，***和凹槽可彼此越来越靠近地延伸，和/或彼此远离地延伸。
在根据本发明之钢轨下的弹性垫的第三实施例中，该弹性垫由弹性塑料制成，在其两个相对的侧面中，与轨脚的下表面接触的上表面为一个由复合三角正弦函数所限定的表面，在直角坐标系(又称为笛卡儿坐标系)中存在如下等式关系：z=a*sinx+b*siny，其中a和b为不等于0的系数(a≠0，b≠0)，而x、y、z为以如下方式产生的笛卡儿坐标系的坐标：坐标轴x和y平行于轨脚的下表面，而坐标轴z垂直于轨脚的下表面。在根据本发明之钢轨下的弹性垫的上表面上，形成凸起和空腔，即圆拱3和凹盘4。圆拱3和凹盘4交替设置。每个圆拱3都被邻近的四个凹盘4和邻近的四个鞍状表面片断5所包围，四个凹盘4和四个鞍状表面片断5交替设置。每个凹盘4也被四个邻近的圆拱3和四个鞍状的表面片断5所包围，四个圆拱3和四个鞍状的表面片断5也交替设置。根据本发明之钢轨下的弹性垫的另一下表面被设计成与路基的上表面接触，而且该下表面为一平面。
在火车通过过程中，根据本发明之钢轨下的弹性垫以如下方式变形：形成于弹性垫上表面的圆拱3被挤压、碾压，以使包括于其中的材料平缓、自由地移动，逐渐填满形成于弹性垫同一表面上的凹盘4。由于圆拱3和凹盘4的正弦形状，使得圆拱3在周期性动载荷和火车通过时产生的震动的挤压过程中，不会在圆拱3的表面与轨脚的下表面间产生滑动，这样就可有利地防止由于摩擦而产生的钢轨下弹性垫的磨损。
当由挤压和碾压根据本发明之钢轨下的弹性垫而产生的变形增加时，圆拱3被挤压，以使凹盘4被完全填满。由于这种运动，使得根据本发明之钢轨下的弹性垫完全变平展，这就是其具有更大刚度的原因，而且当有更大的载荷增加时，弹性垫还可进一步产生变形。根据本发明之钢轨下的弹性垫刚度的变化可防止在侧向力影响下轨道曲线的转弯。
当然，根据本发明的弹性垫也可能存在这样的实施例：将单一和复合的三角正弦与/或余弦函数所限定的表面应用于弹性垫的同一表面上。
当限定弹性垫上表面的正弦或余弦函数具有以下特征时：即与限定弹性垫之下表面的正弦或余弦函数相比，具有较小的周期和振幅时，根据本发明的弹性垫还可能存在弹性垫的两个相对的侧面都由单一和/或复合的三角正弦和/或余弦函数来限定的实施例，其特征在于：相同参数或在一个周期内和/或振幅和/或阶段不同的参数最好变换一确定的角度。
当然根据本发明的弹性垫也可能存在这样的实施例：弹性垫之一侧的表面或相对两侧的表面被一单一和/或复合三角正弦和/或余弦函数所限定。

Claims (4)

1、一种弹性垫，尤其是钢轨下的弹性垫，由弹性的塑料或橡胶制成，该弹性垫具有两个相对的侧面，其特征在于：相对的两个表面中至少有一个表面为一个至少部分被单一和/或复合三角正弦和/或余弦函数所限定的表面，以至少在弹性垫相对的表面中一个表面的一部分上交替设置凸起和空腔，并使其相互平滑转化。
2、根据权利要求1所述的弹性垫，其特征在于：在相对的两个表面中至少一个表面上，至少所有凸起中的部分凸起为***(1,1a)，至少所有空腔中的部分空腔为凹槽(2,2a)，所说的***和凹槽交替设置，以形成波浪形的表面。
3、根据权利要求2所述的弹性垫，其特征在于：所说的***(1,1a)和凹槽(2,2a)沿直线和/或曲线并列延伸。
4、根据权利要求1所述的弹性垫，其特征在于：在相对的两个侧面中的一个侧面上，至少部分凸起为圆拱(3)，至少部分空腔为凹盘(4)，每个圆拱(3)都被四个邻近的凹盘(4)和四个鞍形的表面片断(5)所包围，这四个邻近的凹盘(4)和四个鞍形的表面片断(5)交替排列；每个凹盘(4)被四个邻近的圆拱(3)和四个邻近的鞍形表面片断(5)所包围，而且这四个邻近的圆拱(3)和四个邻近的鞍形表面片断(5)交替排列。
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