一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器制造技术

本发明专利技术属于轨道技术领域，一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，包括两个以上谐振质量块(2)和弹性阻尼层(3)形成的多阶谐振组合体(4)，所述的两个以上谐振质量块(2)平行排列于弹性阻尼层(3)内，所述的多阶谐振组合体(4)沿钢轨(1)的钢轨轨脚上面(10)及钢轨轨腰面(11)设置，并与钢轨轨脚上面(10)及钢轨轨腰面(11)形成密切连接。与现有技术相比，本发明专利技术多个谐振质量块(2)振动时除了在横向及垂向方向的运动外，各个谐振质量块(2)之间同时形成剪切变形。剪切振动变形沿轨道方向形成波动相位差与钢轨振动沿轨道方向波动振动方向相反形成不同谐振的波动动力阻尼吸振器。

A multi stage shear type rail dynamic damping absorber

The invention belongs to the technical field of track, a multi order shear type rail vibration damping vibration absorber, including more than two resonant mass (2) and the elastic damping layer (3) formed the multi-mode resonance assembly (4), the more than two resonant mass (2) arranged in parallel. Damping layer (3), multi order resonant assembly (4) along the rail (1) feet above the rail (10) and rail surface (11) and the above settings, and the rail (10 feet) and rail surface (11) formed a close connection. Compared with the existing techniques, the shear deformation is formed between the resonant mass blocks (2) in addition to the movement in the transverse and vertical directions when the plurality of resonant mass blocks (2) are vibrating. The vibration phase of the shear vibration changes along the track. The phase difference is opposite to the vibration of the rail vibration along the track. The vibration damping absorber with different resonance forms is formed.

【技术实现步骤摘要】
一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器
本专利技术属于轨道
，具体涉及一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器。
技术介绍
由于轨道交通的普及，其所带来的振动噪声问题也日益突出。在人口密集的城市，地铁、轻轨及城际铁路还有高铁等轨道交通系统的建设和运营不可能避免住宅、商业、办公、医院及学校等环保敏感区域，而轨道交通在环境振动噪声污染中占有很大的份额。轨道交通中的振动噪声问题，不仅影响周围的居住和工作环境，而且会影响铁路系统的有效运营。为了满足环境标准的要求，有些列车只能降低运行速度，同时在有些区域还需要减少或取消有些班次，结果是不能完全达到其设计能力，从而降低了轨道运输的经济效益。轨道交通所引起的环境振动噪声污染的主要源头之一是轨道和车轮接触时的激励力而产生振动和噪音，其影响不只限于轨道附近，而且会通过路基传播到周围的建筑物，或通过车轮传递到火车车厢内，引起车体振动并进一步产生噪声。轨道因受运载车辆的冲击及轮轨接触面粗糙不平顺的激励会产生强烈的振动，特别在轨道系统的特征频率或其附近的振动往往更强烈。振动噪声控制的最有效的方法是从振源上采取措施或阻断振动噪声的传播途径。由于轨道结构及运行车辆的不同工况，轨道系统的振动及其噪声有宽频段、多频段的特征。采用具有多阶谐振功能的阻尼减振器是从轨道入手从源头上解决/降低轨道系统的振动噪声问题的方法之一。阻尼减振器的使用能够减低钢轨的振动幅值从而降低振动引起的噪声辐射。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，其特征在于，包括两个以上谐振质量块和弹性阻尼层形成的多阶谐振组合体，所述的两个以上谐振质量块平行排列于弹性阻尼层内，所述的多阶谐振组合体沿钢轨的钢轨轨脚上面及钢轨轨腰面设置，并与钢轨轨脚上面及钢轨轨腰面形成密切连接。所述的两个以上谐振质量块之间由柔性连接件相连，柔性连接件的等效刚度小于弹性阻尼层的等效刚度的1/2。谐振质量块是由弹性阻尼层连接的多个独立质量块，沿钢轨长度方向排列，形成沿轨道方向的多自由度弹簧质量系统的多阶谐振组合体；这种设计是沿轨道方向形成了多自由度弹簧质量系统，具备两个或两个以上刚度质量比或不少于两个模态的谐振系统；在针对轨道横向和垂向振动的同时，各个质量块之间产生相对的剪切振动变形；所述的剪切振动变形沿轨道方向形成波动相位差与钢轨振动沿轨道方向波动振动方向相反形成波动动力阻尼吸振器。沿轨道方向排列的多个谐振质量块的布置方式形成多阶谐振频率及同时多阶谐振频率的振动能量消耗，各阶谐振频率ω和弹性阻尼层的等效模态刚度k及谐振质量块的等效模态质量m的关系为各谐振质量块的谐振质量m与钢轨的振动峰值相对应的模态质量mm之比μ＝m/mm满足0.1<μ<1；每单个谐振质量块的谐振质量m在其谐振频率ω以下增加钢轨的参振质量，降低钢轨的振动峰值。所述的弹性阻尼层为连接多个谐振质量块的弹性弹簧，其刚度的等效模态刚度k＝ω2m，m是谐振质量块的等效模态质量，ω是谐振频率；所述的弹性阻尼层同时提供动力阻尼吸振器的阻尼功能，其弹性阻尼层的阻尼损耗因子范围为0.05-0.5；弹性阻尼层支撑谐振质量块并在谐振频率以上的频率将谐振质量块与钢轨的振动隔离，弹性阻尼层与谐振质量块形成多自由度的弹簧质量谐振系统。所述的弹性阻尼层与钢轨的轨脚上面及钢轨轨腰面的接触为非全部覆盖的局部接触方式，实际接触面与可接触面的比率为10％-100％，接触面带有沟槽或网状或钉柱型。谐振质量块和弹性阻尼层组成的多阶谐振组合体的谐振频带范围是一个宽频带或多个一定带宽的分段频带。所述的多阶谐振组合体的外侧布置有限位约束件，该限位约束件通过弹性扣件与钢轨连接定位。限位约束件其作用是限制质量块的垂向和横向振动位移量以保证不会对车轮和轨道的运行产生影响，但也不会影响本阻尼吸振器的减振效果，同时也为阻尼器的在钢轨上的安装提供方便，另外也对多阶谐振组合体的外表面起保护作用。所述的限位约束件的材料是金属或其它有一定强度的弹性复合材料，限位约束件的截面是板形、网状、圆形或长方形。所述的谐振质量块是一个单质量整体或者是由多个子质量体与子弹性体组成的质量单元，子质量体的几何形状是球体或圆柱体或长方体或多边体等。谐振质量块由多个子质量体放在在密封的箱体中，在子质量体之间的空隙填充有弹性阻尼层，弹性阻尼层为液体或黏性介质。所述的谐振质量块为高密度材质，其材料密度大于钢轨的材料密度，截面形状为圆形、椭圆形、长方形或多边形。所述的弹性阻尼层为由橡胶制成的弹性体或土工布或其它具有阻尼弹性特质的金属材料或非金属材料。所述的多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器通过弹性弹性扣件固定在钢轨上，或采用粘接的方式与钢轨连接。与现有技术相比，本专利技术从产生问题的源头入手，达到控制或降低轨道系统的振动噪声，本专利技术提供了一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，该阻尼吸振器由通过弹性阻尼层连接的多个独立的多阶谐振质量块，组成多阶谐振组合体，谐振质量块则沿钢轨的长度方向排列形成波动动力阻尼吸振器。这种设计的最大优点是沿轨道系统形成了多自由度弹簧质量系统，构成的频带范围是一个宽频带或多个一定带宽的分段频带。在针对轨道横向和垂向振动的同时，由于各个质量块之间相对的剪切振动变形，进一步提高了钢轨振动能量的消耗，同时抑制振动能量沿轨道方向的传递。本专利技术适用的频率范围是：钢轨横向振动300Hz-800Hz，钢轨垂向振动300Hz-1600Hz。预期的钢轨振动速度水平降低10dB-20dB，相应钢轨振动引起的噪声辐射水平降低3dB(A)-8dB(A)。附图说明图1是本专利技术实施例1的结构截面视图；图2是图1的A-A剖视图；图3是图2中B-B剖面图；图4实施例1的弹性扣件结构示意图；图5是图4的C侧视图；图6是实施例3的截面图；图7是实施例4的示意截面图；图8是实施例5的示意截面图；图中：1、钢轨；2、谐振质量块；3、弹性阻尼层；4、多阶谐振组合体；5、限位约束件；6、柔性连接件；7、弹性扣件；8、组合体外侧；9、连接底板；10、钢轨轨脚上面；11、钢轨轨腰面；20、子质量体；30、子弹性体；31、沟槽；32、弹簧支架；33、弹簧支架固定螺栓组件；33、点焊连接铆钉。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1：如图1～3所示的是本专利技术“一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器”的截面示意图。本阻尼吸振器的主要部分是多阶谐振质量块2和弹性阻尼层3的组成的谐振组合体4；谐振质量块2沿钢轨1的长度方向排列形成波动动力阻尼吸振器。这种设计的最大优点是沿轨道系统形成了多自由度弹簧质量系统，构成的频带范围是一个宽频带或多个一定带宽的分段频带。在针对轨道横向和垂向振动的同时，由于各个质量块之间相对的剪切振动变形，进一步提高了钢轨振动能量的消耗，同时抑制振动能量沿轨道方向的传递。其中的谐振组合体4中包括3个沿轨道方向排列的谐振质量块2。3个谐振质量块2是相互独立的并镶嵌在高阻尼橡胶材料中即弹性阻尼层3中，各谐振质量块与高阻尼橡胶材料用硫化的方式形成组合体。橡胶材料提供弹性支撑和阻尼效应，同时起到保护固定谐振质量块的作用。3个谐振质量块2在与弹性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，其特征在于，包括两个以上谐振质量块(2)和弹性阻尼层(3)形成的多阶谐振组合体(4)，所述的两个以上谐振质量块(2)平行排列于弹性阻尼层(3)内，所述的多阶谐振组合体(4)沿钢轨(1)的钢轨轨脚上面(10)及钢轨轨腰面(11)设置，并与钢轨轨脚上面(10)及钢轨轨腰面(11)形成密切连接。

【技术特征摘要】
1.一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，其特征在于，包括两个以上谐振质量块(2)和弹性阻尼层(3)形成的多阶谐振组合体(4)，所述的两个以上谐振质量块(2)平行排列于弹性阻尼层(3)内，所述的多阶谐振组合体(4)沿钢轨(1)的钢轨轨脚上面(10)及钢轨轨腰面(11)设置，并与钢轨轨脚上面(10)及钢轨轨腰面(11)形成密切连接。2.根据权利要求1所述的一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，其特征在于，所述的两个以上谐振质量块(2)之间由柔性连接件(6)相连，柔性连接件(6)的等效刚度小于弹性阻尼层(3)的等效刚度的1/2。3.根据权利要求1所述的一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，其特征在于，所述的两个以上谐振质量块(2)沿钢轨长度方向排列并由弹性阻尼层(3)连接，形成沿轨道方向的多自由度弹簧质量系统的多阶谐振组合体(4)；钢轨(1)横向和垂垂直方向振动时，各个谐振质量块(2)之间产生相对的剪切振动变形，该剪切振动变形沿轨道方向形成波动相位差与钢轨振动沿轨道方向波动振动方向相反，形成不同谐振的波动动力阻尼吸振器。4.根据权利要求1所述的一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，其特征在于，所述的两个以上谐振质量块(2)形成多阶谐振频率，各阶谐振频率ω和弹性阻尼层(3)的等效模态刚度k及谐振质量块(2)的等效模态质量m的关系为5.根据权利要求4所述的一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，其特征在于，各谐振质量块(2)的谐振质量m与钢轨(1)的振动峰值相对应的模态质量mm之比μ＝m/mm满足0.1<μ<1；每单个谐振质量块(2)的谐振质量m在其谐振频率ω以下增加钢轨(1)的参振质量，降低钢轨(1)的振动峰值。6.根据权利要求1所述的一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，其特征在于，所述的弹性阻尼层(3)为连接多个谐振质量块(2)的弹性弹簧，其刚度的等效模态刚度k＝ω2m，m是谐振质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王安斌，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31