组合式钢轨调谐减振降噪装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及组合式钢轨调谐减振降噪装置及调整其系统固有频率的方法，属于轨道交通的振动及噪声控制领域。本实用新型专利技术包括约束阻尼结构和调谐质量减振装置，所述约束阻尼结构包括约束板、阻尼层和连接板；所述调谐质量减振装置包括弹性材料制成的弹性体，弹性体内设置至少一个质量振子，所述调谐质量减振装置还包括均压板和调频弹簧夹具，弹性体的非贴合侧局部设置均压板，所述均压板的刚度大于弹性体的刚度，所述调频弹簧夹具包覆局部钢轨的轨底。本实用新型专利技术防止弹性体直接曝露在外部环境中，可以减轻外界环境对弹性体高分子材料物理性能的影响，避免弹性体被外部物体划伤损坏，有利于保证调谐质量减振装置的减振降噪性能，延长产品使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
组合式钢轨调谐减振降噪装置
本技术属于轨道交通的振动及噪声控制领域，尤其涉及一种设置于钢轨非工作表面、用于减轻轨道车辆运行过程中钢轨受迫产生的振动及噪声的减振装置。
技术介绍
近年来，我国轨道交通飞速发展，给人们提供了快捷、安全的出行方式的同时，其产生的振动和噪声问题也严重影响了周边居民的生活质量，危及周边建筑安全，并且使轨道本身的稳定性、安全性和使用寿命也受到影响。研究表明列车运营时形成的铁路噪声中，轮轨噪声占很高的比重，而其中钢轨振动辐射的中、高频噪声对最终噪声总量的贡献尤其明显，因此，进行钢轨的振动及噪声治理对城市轨道交通减振降噪具有重要意义。为控制钢轨的振动及噪声，工程人员研发了多种类型的减振降噪产品，其中调谐减振器较为常见，其利用质量——弹簧构成的调谐装置在钢轨振动时产生反作用力作功耗能使得钢轨的振动减小，例如专利申请号200480019707.1中公开的铁轨调谐减振器，此类产品可以实现一定的减振降噪效果。但是工程应用中发现，由于现有的此类技术方案中普遍利用橡胶等弹性材料制成弹性元件，然后在弹性元件中内置质量块，而轨道交通地域分布广阔，外界环境条件千差万别，长期直接曝露在外部环境中以后，橡胶等弹性材料的物理性能易受到外界环境的影响，也容易被外部物体划伤损坏，进而对调谐减振器的减振降噪性能和使用寿命造成不良影响。受结构和材料限制，此类轨道用调谐减振器的适用频率范围较小，例如，对于低频控制，需要弹性体具有很高的弹性，材料较软，容易蠕变或被撕裂；对于高频控制，需要弹性体具备较大的弹性模量和硬度，容易接触不均匀，需要较大的扣压力。市场上现有产品的固定件直接作用于弹性体，大的扣压力会导致扣压接触区弹性体局部下陷、蠕变或开裂，影响减振效果和使用寿命。再有，此类钢轨调谐减振器还普遍存在下列不足：(1)调谐减振器的固有频率是固定的，无法根据工程实际情况进行调节；(2)一旦材料开裂，内部会形成裂缝，弹性元件的刚度和调谐减振器的工作频率就发生变化；(3)弹性材料一旦开裂，TMD质量块会脱落，对列车运行带来安全隐患；(4)利用弹簧夹具从两侧夹持后，各方向扣压力平衡欠稳定，TMD容易翻出脱落。综上可以看出，现有调谐减振器存在减振降噪效果有限，性能不稳定，适用频域窄，使用寿命短，安全性不足等缺陷。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述问题，提供一种减振降噪效果好、耐候性强、性能稳定、适用频域宽、使用安全、寿命长的组合式钢轨调谐减振降噪装置。本技术组合式钢轨调谐减振降噪装置是这样实现的，包括约束阻尼结构和调谐质量减振装置，所述约束阻尼结构包括约束板、阻尼层和连接板；所述调谐质量减振装置包括弹性材料制成的弹性体，弹性体内设置至少一个质量振子，弹性体的贴合侧与约束板或/和钢轨的非工作表面配合，弹性体贴合侧的形状与约束板或/和钢轨非工作表面的形状相对应，其特征在于所述调谐质量减振装置还包括均压板和调频弹簧夹具，弹性体的非贴合侧局部设置均压板，所述均压板的刚度大于弹性体的刚度，所述调频弹簧夹具包覆局部钢轨的轨底，工作时调频弹簧夹具扣压在均压板上，调频弹簧夹具与均压板配合从而将均压板连同弹性体一起压紧固定在钢轨表面，均压板与调频弹簧夹具配合对弹性体在钢轨垂向和横向同时施加预紧力。其中，可以将均压板与弹性体设置成一体，以方便安装和增强对弹性体的保护作用。此外，为了优化阻尼性能或者便于同时控制多个频率的振动，所述弹性体还可以至少包括不同刚度弹性材料制成的二个子弹性体。质量振子设置在二个子弹性体内，或者每个子弹性体中分别设置质量振子。本技术中质量振子的具体形状可以多种多样，其可以是圆柱体、长方体、球体等各种形状，包括各种不规则形状；此外，质量振子还可以为颗粒状散料，所述颗粒状散料空间布置于弹性体中。一般来说，需要选择具有较大重量的颗粒状散料，以满足质量调谐减振的需求，例如铁砂、碎石、砂粒、重金属矿渣等。本技术中调频弹簧夹具的结构也可以多种多样，除了可以利用弹簧钢片或弹簧钢丝等材料一体化制成外，调频弹簧夹具还可以采用分体式结构。另外，本技术组合式钢轨调谐减振降噪装置中还可以包括防护连接板，所述防护连接板设置在弹性体的贴合侧，防护连接板与弹性体设置成一体，弹性体通过防护连接板与钢轨的非工作表面配合。作为一种特例，所述防护连接板还可以与约束板一体化设置。为了增加接触面积，提高阻尼效果，还可以在防护连接板与弹性体接触的一侧设置凸凹结构。为了避免使用过程中调频弹簧夹具从均压板上滑脱或移位，调频弹簧夹具和均压板上还可以对应设置用于彼此限位的凸凹结构。此外，为了保证弹性体与约束板之间的相对稳定，约束板上也可以对应弹性体设置限位条。所述均压板至少设置一块，均压板的宽度至少是调频弹簧夹具宽度的二倍，以便于安装和提高安装的可靠性。此外，均压板上还可以设置用于增加抗弯刚度的凸凹结构，所述凸凹结构的具体形式可以多种多样，例如，其可以是沿钢轨纵向在均压板表面水平连续设置的凸楞，或波浪状设置的凸楞等等。本技术的第二个目的在于提供一种调整前述组合式钢轨调谐减振降噪装置的系统固有频率的方法，其通过改变所使用调频弹簧夹具的数量、或改变所使用调频弹簧夹具的尺寸、或改变所使用调频弹簧夹具的材质的方式实现调整系统固有频率的目的。本技术组合式钢轨调谐减振降噪装置中设置的约束阻尼结构的具体形式可以多种多样，其可以是平板结构的连接板和约束板夹持阻尼层构成的“三明治式”结构；也可以采用“迷宫式”的约束阻尼结构，该约束阻尼结构中，连接板和约束板上分别对应地间隔设置凸凹结构，阻尼层设置在连接板上凸凹结构与约束板上凸凹结构配合形成的曲折腔室内。本技术组合式钢轨调谐减振降噪装置通过同时设置约束阻尼结构和调谐质量减振装置，利用调谐质量减振装置可以有效抑制对钢轨振动能量贡献大的特定频率的振动，显著降低钢轨的振动和噪声水平，利用约束阻尼结构可以有效阻隔钢轨表面的噪声辐射，从而在运营过程中实现显著的减振降噪效果。与现有技术相比，本技术组合式钢轨调谐减振降噪装置通过在调谐质量减振装置中弹性体的非贴合侧局部设置均压板，可以实现如下有益技术效果：(1)利用均压板对弹性体及质量块形成有效的保护，防止弹性体直接曝露在外部环境中，可以减轻外界环境对弹性体高分子材料物理性能的影响，避免弹性体被外部物体划伤损坏，有利于保证调谐质量减振装置的减振降噪性能，延长产品使用寿命；(2)利用调频弹簧夹具扣压装夹后，除了质量调谐减振外，当质量振子和均压板大于一个模态频率的1/2波长时，质量振子和均压板会对弹性体产生约束作用，二者之间的相对变形会剪切二者之间的阻尼材料，实现额外的剪切变形耗能，因此减振效果更显著；(3)利用调频弹簧夹具安装固定后，调频弹簧夹具扣压均压板为弹性体提供一个均匀的预压力，一方面，可以降低接触区的压强，有效防止弹性体材料局部蠕变或开裂，其阻尼性能更加稳定，系统固有频率也更加稳定，因此本技术中弹性体的选材更宽泛，适用频率范围更大，产品减振性能更加稳定，安全性更佳；(4)各向扣压力平衡，不易脱落；(5)与现有技术相比，本技术最大的技术优势在于，通过改变调频弹簧夹具的弹性，就可以实现改变本技术组合式钢轨调谐减振降噪装置的系统固有频率，调整弹性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合式钢轨调谐减振降噪装置，包括约束阻尼结构和调谐质量减振装置，所述约束阻尼结构包括约束板、阻尼层和连接板；所述调谐质量减振装置包括弹性材料制成的弹性体，弹性体内设置至少一个质量振子，弹性体的贴合侧与约束板或/和钢轨的非工作表面配合，弹性体贴合侧的形状与约束板或/和钢轨非工作表面的形状相对应，其特征在于，所述调谐质量减振装置还包括均压板和调频弹簧夹具，弹性体的非贴合侧局部设置均压板，所述均压板的刚度大于弹性体的刚度，所述调频弹簧夹具包覆局部钢轨的轨底，工作时调频弹簧夹具扣压在均压板上，调频弹簧夹具与均压板配合从而将均压板连同弹性体一起压紧固定在钢轨表面，均压板与调频弹簧夹具配合对弹性体在钢轨垂向和横向同时施加预紧力。

【技术特征摘要】
1.一种组合式钢轨调谐减振降噪装置，包括约束阻尼结构和调谐质量减振装置，所述约束阻尼结构包括约束板、阻尼层和连接板；所述调谐质量减振装置包括弹性材料制成的弹性体，弹性体内设置至少一个质量振子，弹性体的贴合侧与约束板或/和钢轨的非工作表面配合，弹性体贴合侧的形状与约束板或/和钢轨非工作表面的形状相对应，其特征在于，所述调谐质量减振装置还包括均压板和调频弹簧夹具，弹性体的非贴合侧局部设置均压板，所述均压板的刚度大于弹性体的刚度，所述调频弹簧夹具包覆局部钢轨的轨底，工作时调频弹簧夹具扣压在均压板上，调频弹簧夹具与均压板配合从而将均压板连同弹性体一起压紧固定在钢轨表面，均压板与调频弹簧夹具配合对弹性体在钢轨垂向和横向同时施加预紧力。2.根据权利要求1所述的组合式钢轨调谐减振降噪装置，其特征在于，均压板与弹性体设置成一体。3.根据权利要求1所述的组合式钢轨调谐减振降噪装置，其特征在于，弹性体至少包括不同刚度弹性材料制成的二个子弹性体。4.根据权利要求3所述的组合式钢轨调谐减振降噪装置，其特征在于，子弹性体中分别设置质量振子。5.根据权利要求1所述的组合式钢轨调谐减振降噪装置，其特征在于，质量振子为颗粒状散料，所述颗粒状散料空间布置于弹性体中。6.根据权利要求1所述的组合式钢轨调谐减振降噪装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继军，尹学军，刘伟斌，孔祥斐，刘海涛，刘永强，王梦，陈常福，李会超，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，青岛科而泰环境控制技术有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11