轨道结构的吸能减振装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是在轨道结构上设计一种具有能量吸附功能的辅助装置，在轨道道床上两根钢轨之间，设置吸能减振装置，所述吸能减振装置包括质量块物体,刚度物体和阻尼器，所述吸能减振装置的固有诣振频率，与轨道上的轮轨振动频率相同。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及轨道交通中的轨道结构，特别是有关于轨道结构的吸能减振装置。
技术介绍
在目前振动传播的控制方法中，大多采用调整系统刚度、阻尼和质量参数来实现，其中阻尼主要的功能是将振动能量转换为热能，其转换能力除了和材料有关之外，还与转换时间关联，阻尼越大，它的转换周期也越慢，转换越多由于其材料发热，使用寿命也会受到影响；质量的功能是通过运动消耗动能来实现振动控制，在相同的运动条件下，质量越大，消耗的动能也越大，由于系统阻尼和质量参数调整受到了诸多因素影响，应用范围有较大的局限性，因此通过采用降低受振部件的结构连接刚度来减小振动能量向外传递应用最为普遍，例如在地铁中普遍采用通过减小轨道结构轨下刚度来控制由于列车运行所产生的振动对周边影响。但是采用减小振动源的支承结构刚度虽然可以较好地减小了振动能量向外传播，由于能量并没有被转换消耗，而是集中在被隔振体的前端，通常造成该部分结构振动加剧，并产生不利的影响。例如在地铁中普遍采用了刚度较小的扣件往往会对钢轨磨耗甚至车辆部件的使用寿命带来不利影响。
技术实现思路
本技术的目的是在轨道结构上设计一种具有能量吸附功能的辅助装置，通过该装置，可以把轮轨振动产生的振动能量吸收到该装置中，目的使轨道结构中的其它部件振动都得到相应降低，由于辅助装置不承担轨道结构中的其它受力作用，因此不会对轨道结构系统带来不利影响。本技术的是这样实现的：在轨道道床上两根钢轨之间，设置吸能减振装置，所述吸能减振装置包括质量块物体,刚度物体和阻尼器，所述吸能减振装置的固有诣振频率，与轨道上的轮轨振动频率相同。所述质量块物体,为轨道结构道床系统质量的10%至5%，所述刚度物体和阻尼器参数按下式算得：F为动态作用力静态基数。本技术的优点是，目前采用的减振方法是，列车运行通过轨道结构时，车轮碾压钢轨，由于轮轨相互作用产生振动通过钢轨、扣件系统、轨枕、整体道床向四周传播，传统方法是将扣件刚度降低，或者是在整体道床底部设置弹簧降低整体道床的支承刚度，或者是增加道床的质量，即所谓浮置板轨道系统，其结果是虽然整体道床的振动得到了降低，在整体道床中的振动能量得到了减少，但是，整体道床减少的能量大多聚集在钢轨和车辆中，对钢轨和车辆带来了不利影响。而本技术核心是将轮轨相互作用产生振动能量吸附在辅助子系统中，使其产生较大的振动，其效果是在减小整体道床中的振动能量的同时，不会对钢轨乃至车辆产生不利影响。附图说明图１是一个主系统和子系统的振动系统示意图图２是阻尼系统示意图图３是圆形断面地铁轨道结构示意图图中标号说明：１－质量块物体；２－刚度物体（一般是弹簧）；３－阻尼器；４－轨道道床；５－钢轨。具体实施方式本技术在轨道道床４上两根钢轨５之间，设置吸能减振装置，所述吸能减振装置包括质量块物体１,刚度物体２和阻尼器３，所述吸能减振装置的固有诣振频率，与轨道上的轮轨振动频率相同。所述质量块物体,为轨道结构道床系统质量的10%至5%，所述刚度物体和阻尼器参数按下式算得：F为动态作用力静态基数。一个稳定系统在激励作用下产生振动，其能量通常是一定守恒的，例如列车运行通过轨道，对线路产生的振动能量也是一定的，采用减振轨道后，轮轨作用力产生的振动能量传到轨道基础结构得到了减小，但是由于能量被积聚在钢轨扣件以上部分，因此在钢轨和车辆等部件上的振动加剧。本技术是在轨道结构上设置一个具有吸附振动能量的装置，达到在减小轨道结构基础振动的同时，也会使钢轨和车辆等部件上的振动减小。请参阅附图１所示，本技术的原理是，如果一个包含主系统和子系统的振动系统，如图1所示，其动力学响应可以表达为以下公式：从公式中可以看出，在系统中虽然系统的外荷载没有变化，如果子系统振动加剧必然会导致主系统的振动下降，当子系统中参数：即子系统的振动频率逼近其共振频率时，子系统的振幅急剧增加，这时主系统的振幅会明显减小，甚至达到振幅为零。其原理是在一个系统中，如果外力对系统的作用没有发生改变，即系统中动能在总量上没有发生改变，如果其中一个子系统中所承受的能量增加了，必然在其它系统中的能量会发生减小。如果我们在原有的系统中增加一个辅助子系统，并对辅助子系统的参数进行调整，使得子系统的参数在我们需要的范围之内，使其`产生较大的振动，导致子系统产生了较大的动能，这样在整个系统振动时，我们就可以在所需要的频率范围内对主系统的其它部分进行振动控制，达到了我们对系统的减振目的。根据以上分析，辅助子系统通常是由质量、刚度和阻尼构成。根据这一原理，我们在轨道结构中，在道床的适当部位，以不侵入车辆限界为要求，安置一个或若干个弹簧质量子系统，作为轨道结构的辅助系统，并按照要求设计，达到列车通过时，该子系统产生最大振动为目标，达到使原系统振动能量最大限度地被转移到辅助子系统中，使原系统振动减小的目的。请参阅图２所示，对于一个如图2所示有阻尼的系统，我们也可以通过对以下公式进行优化达到相应效果：F为动态作用力静态基数。本技术根据列车运行通过轨道结构时在轨道结构中产生的主振频率，该数值可以通过现场测试或进行仿真计算得到，根据该参数进行辅助子系统的设计，它是由质量、刚度和阻尼参数组成，辅助系统的质量一般不超过轨道结构道床主系统质量的10%，以5%为宜，以免由于重量增加对系统产生不利影响。刚度、阻尼参数，可以根据公式（2）来计算求得，辅助子系统中的质量块一般采用金属或混凝土等材料构成，刚度元件可以由钢弹簧构成，阻尼元件通常是电磁阻尼器，辅助系统的安装位置一般在轨道中部的道床上部。这样当列车运行通过轨道结构时，车轮运行通过钢轨使轨道结构中的道床４产生振动，同时也使辅助系统（吸能减振装置）产生振动，通过以上设计，可以使列车运行通过轨道结构时，辅助系统振动加剧，产生较大的振动能量，由于辅助子系统本身没有振动能量产生，因此在整个系统中，总的振动能量没有增加，辅助子系统的振动能量增加后，道床４的振动相对减小，从而达到了对道床４的振动控制目的，由于辅助系统吸收了振动能量，因此不会造成轨道和车辆其它部分的振动加剧。本技术是通过在轨道结构上设置一个能够有效吸收振动能量的辅助子系统（吸能减振装置），它主要由质量元件１、刚度元件２和阻尼元件３构成，辅助系统放置在钢轨５之间或钢轨两侧的轨道板上，安装位置和空间不能影响列车车辆限界，辅助系统的相关元件参数应根据轨道结构参数、列车参数来确定。在安装了吸能辅助系统的轨道结构，列车运行通过时，由轮轨相互作用产生的振动传递到轨道结构中，导致轨道结构产生振动，其中辅助子系统的振动大大高于轨道结构本身的振动，吸收了可观的振动能量，从而导致了轨道结构的主部件振动明显降低，也不会对车辆等其它部件的振动产生明显影响，达到了对轨道结构减振的目的。由于辅助子系统在系统中并不承担其它的受力或承载功能，因此其振动不会对整个轨道结构系统的承载功能带来任何不利影响，其主要作用就是吸收由轮轨相互作用产生的振动能量，减少轨道结构其它部分所承受和传播的振动能量比例。在轨道结构中设置吸能子系统可以根据振动响应频率分布的具体情况设置1个或多个组成的多重辅助吸能子系统，辅助系统的设置数量应根据列车运行通过轨道结构时在轨道结构中产生的主振频率的范围和个数，通常是一个辅助系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道结构的吸能减振装置，其特征在于，在轨道道床上两根钢轨之间，设置吸能减振装置，所述吸能减振装置包括质量块物体,刚度物体和阻尼器，所述吸能减振装置的固有诣振频率，与轨道上的轮轨振动频率相同。

【技术特征摘要】
1.一种轨道结构的吸能减振装置，其特征在于，在轨道道床上两根钢轨之间，设置吸能减振装置，所述吸能减振装置包括质量块物体,刚度物体和阻尼器，所述吸能减振装置的固有诣振频率，与轨道上的轮轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：周力，
申请(专利权)人：上海铁院轨道交通科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31