摘要：目的是研制一種具用較強(qiáng)減振作用的熱塑性聚酯彈性體（TPEE）墊板，用于鐵道的軌道（軌枕）中，用于減弱車輛行進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。文章首先結(jié)合固體振動(dòng)的特性，分析減振的基本原理。然后從墊片采用的材料結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能分析減振的機(jī)理，最后從墊片本身的機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元力學(xué)分析，設(shè)計(jì)出更好減振效果的墊片。通過測(cè)試，墊片滿足現(xiàn)行的鐵道行業(yè)的技術(shù)規(guī)范要求。
　　關(guān)鍵詞：熱塑性聚酯彈性體墊板減振機(jī)理
　　中圖分類號(hào): U213文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：1672-3791(2011)06(c)-0000-00
　　
　　1 前言
　　火車提速的同時(shí)也會(huì)造成輪軌作用力的增大，軌枕與道床振動(dòng)加速。這不僅要求軌枕結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性提高，還會(huì)產(chǎn)生更高分貝的噪音[1]。而軌道減振的基本原理主要是減小激振能級(jí)、減小因激振動(dòng)力引起的振動(dòng)級(jí)和減小傳遞力的振幅級(jí)三個(gè)方面。而軌道交通橡膠減振彈性元件的開發(fā)是高速軌道交通減振降噪研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。應(yīng)用橡膠減振元件可以減輕軌道、車輛、電氣設(shè)備等的磨損、消耗和維修費(fèi)用，同時(shí)也降低沿線居民的噪音污染和建筑物的同頻振動(dòng)危害。
　　熱塑性聚酯彈性具有機(jī)械強(qiáng)度高、彈性好、抗沖擊、耐彎曲疲勞性、耐蠕變、耐油、耐寒、耐化學(xué)藥品和溶劑侵蝕性能優(yōu)良，在汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工業(yè)制造業(yè)的密封件、傳送帶等、防水和透氣優(yōu) 良的薄膜、生物材料、高分子改性劑、彈性纖維、高速公路以及電動(dòng)工具 、體育用品、生活用品等方面都有較為廣泛的應(yīng)用。
　　
　　2 減振機(jī)理分析
　　2.1 軌道振動(dòng)特性
　　振動(dòng)是固體之間相互作用的結(jié)果，而軌道振動(dòng)則是由鋼軌向下傳遞，振動(dòng)周期不斷加長，振幅卻逐漸變小。其振動(dòng)的基本特性如圖1和振動(dòng)頻域與振動(dòng)加速度概值如表1。
　　 振動(dòng)的影響因素主要是列車運(yùn)行速度、輪軌間的凹凸不平和車輛的重量。而軌道的減振的基本措施是保持軌頭表面的平滑、增大軌道各部件振動(dòng)體的質(zhì)量或抗彎剛性，而在軌道各組成部件之間設(shè)置彈性支承材料，以期隔斷振動(dòng)的傳遞無疑是經(jīng)濟(jì)性較高的措施和方法。在鐵道線路中的軌道墊、沙石地板、混凝土板墊、枕墊、軌道制振材料、干涉型消音材料等，采用橡膠進(jìn)行隔振措施是經(jīng)常采用的技術(shù)手段和措施。因此開發(fā)性能優(yōu) 良的優(yōu)良橡膠材料和鐵道用元件的減振功能設(shè)計(jì)研究的就顯得尤為重要。而地鐵和軌道交通目前也一直有新材料和新結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品在應(yīng)用，其中TPEE墊板是目前應(yīng)用增幅最大的一種材料，許多新地鐵及軌道交通工程都指定采用聚酯材料。
　　2.2 熱塑性聚酯彈性體墊板減振機(jī)理
　　2.2.1 熱塑性聚醋彈性體減振機(jī)理
　　熱塑性聚醋彈性體（TPEE）是一類以聚對(duì)苯二甲酸二醇醋（如PBT 和PTT等）為硬段結(jié)晶相，以聚醚或聚醋為軟段的嵌段共聚物非晶相，也稱聚醋橡膠。
　　（1）構(gòu)成減振:熱塑性聚醋彈性體由DMT、PTMG、BG通過酯交換反應(yīng)得到的是長鏈的無規(guī)則嵌段共聚物。硬段彈性體構(gòu)成物理交聯(lián)點(diǎn)，承受應(yīng)力；軟段彈性體則是自由分布的高彈性鏈段，貢獻(xiàn)彈性。而硬段和軟段的比例則決定了熱塑性聚醋彈性體的硬度和物理機(jī)械性能。改變兩相的比例，則可調(diào)整其硬度、熔點(diǎn)、模量、耐化學(xué)性和氣密性。從而形成一種高性能工程級(jí)彈性體，兼具橡膠的柔軟性、彈性和熱塑性塑料的剛性、易加工性。根據(jù)不同使用要求，可以合成多種不同的軟硬段結(jié)構(gòu)。其中硬段有聚對(duì)苯二甲酸丙二醇醋、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇醋等，軟緞?dòng)芯垡叶?、聚四氫峽喃醚、環(huán)氧乙烷改性的聚丙二醇等，可以合成多種結(jié)構(gòu)、性能各異的嵌段共聚醋。
　?。?）力學(xué)性能[2-3]減振:熱塑性聚醋彈性體具有極高的拉伸強(qiáng)度，相比于聚氨酯(TPU)，其壓縮模量與拉伸模量要高出得多。如果用相同硬度的TPEE和TPU 制作同一元件，則前者可以承受更大的負(fù)載。室溫以上，TPEE彎曲模量很高；低溫時(shí)，TPEE柔順性好，其缺口沖擊強(qiáng)度優(yōu)于其他TPE，而耐磨耗性與TPU相當(dāng)，且而又不過于堅(jiān)硬。低應(yīng)時(shí)，TPEE能具有優(yōu)異的耐疲勞性能，滯盾損失少。這種特點(diǎn)與高彈性相結(jié)合，使得該材料成為多次循環(huán)負(fù)載使用條件下的理想減振材料。
　　2.2.2 墊4KMXl/ak5c+CFoU9cPAaYICK6EuxGyvsdSF3O2n7ZoQ=片結(jié)構(gòu)減振
　　材料采用優(yōu)質(zhì)的熱塑性聚醋彈性體作為材料，具有材料本身的高彈性，可以充分起到減振的功能，同時(shí)，元件采用有限元分析，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得元件盡可能承擔(dān)壓縮和剪切變形，而避免承受拉伸和彎曲變形。
　　
　　3 熱塑性聚酯彈性體墊板應(yīng)用設(shè)計(jì)
　　墊板外觀設(shè)計(jì)根據(jù)有限元結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化受力控制，并結(jié)合噪音控制的流體力學(xué)原理，在上下表面才采用十字縱橫向正向交叉排列的柱狀體結(jié)構(gòu)，其間用溝槽進(jìn)行連接，溝槽與槽壁的交界面采用弧形圓滑連接。槽深5~8mm，槽寬14~18mm，槽間距離30~35mm，其剖面圖如圖2所示。墊板經(jīng)過設(shè)備檢測(cè)，符合鐵路減振元件的使用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。
　　 4 結(jié)語
　　由于熱塑性聚酯彈性體具有驚人的回彈力，出眾的韌性及強(qiáng)度，廣泛的適用溫度范圍以及優(yōu)異的加工性能，而在鐵路橡塑件上的使用也日益增多。其制成產(chǎn)品的壽命周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于傳統(tǒng)的橡膠墊、EVA 墊或 TPU墊，從而使長期成本大大降低，從而具有較好經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用價(jià)值。使用熱塑性聚酯彈性體設(shè)計(jì)的墊片能夠滿足鐵道行業(yè)的各項(xiàng)使用要求的技術(shù)規(guī)范，從而可以在鐵道軌道進(jìn)行應(yīng)用。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]