钢轨减振垫制造技术

本实用新型专利技术提供了一种钢轨减振垫，其厚度方向由若干个层状周期单元组成，单个层状周期单元由若干层周期性子结构相互叠合组成，相邻的周期性子结构的材料不同；在周期性子结构的长度和/或宽度方向设置若干周期性从结构，周期性从结构与周期性子结构的组合形式为挖切关系；周期性从结构包括孔洞和凸状填充体，凸状填充体嵌入孔洞内，且凸状填充体露出于周期性子结构的表面上；钢轨减振垫置于混凝土轨枕或轨道板承轨台与钢轨轨底之间，通过扣件系统将其固定；本实用新型专利技术通过引入具有球凸状的周期性从结构，并结合层状周期结构从而达到增强钢轨减振垫的减振性能的目的，特别有助于城市轨道交通、高速铁路、重载铁路和普通铁路的减振降噪控制。

Rail damping pad

【技术实现步骤摘要】
钢轨减振垫
本技术属于轨道交通
，具体涉及一种钢轨减振垫。
技术介绍
随着轨道交通技术的不断发展，当前轨道交通的环境保护问题受到越来越多的关注，特别是其产生的噪声与振动问题。目前轨道交通的减振降噪措施主要从三方面入手：在振源/声源上控制(钢轨打磨等措施)、在传播途径上控制(通过采用弹性扣件和浮置板轨道等)和在受振体/受声体上控制。轮轨系统产生的振动通常采用弹性扣件来实现隔振，从而实现轨下基础振动的降低。对于扣件减振措施，资料表明，轨道减振器扣件和先锋型扣件等弹性扣件在我国地铁中的应用并不理想，诱发了严重的钢轨异常波磨，而波磨加剧反而会引起轮轨的高频振动，导致车辆的共振。主要原因是弹性扣件由于胶垫刚度太软致使轮轨振动能量与轨下结构隔离而滞留在钢轨内，对钢轨和扣件弹条的损伤均较大，甚至胶垫刚度太软会导致钢轨垂向动位移增大，使列车面临脱轨危险。
技术实现思路
本技术针对现有技术中的不足，目的是提供一种钢轨减振垫。周期性结构即物体的基本组成单元按照相同的方式堆积的一种结构形式。近年来，人们在天然晶体电子能带理论的启发下，发现周期性结构中存在能够禁止某种经典波传播的频率范围，这种频率范围称为带隙。频率在带隙之内的弹性波通过此种结构时其传播会大大衰减，而在带隙之外的弹性波则能够顺利通过该结构。受周期性结构带隙特性的启发，本技术提出一种钢轨减振垫，其通过合理的几何参数和材料参数的设计，能够产生50-3000Hz频带范围内的带隙，并且能够覆盖各类振动的主频，从而使被保护或环境影响结构的整体振动极大衰减。相比其他减振形式，本技术的钢轨减振垫具有以下优势：(1)利用周期结构本身的带隙特性减振，而不改变结构刚度。(2)周期结构带隙具有一定的宽度，而不是单一的频率。因此，周期结构能隔离一定频带范围内的振动，从而具备较高的综合减振性能。(3)钢轨减振垫的层状周期结构使用刚性层和柔性层的组合，提高了钢轨减振垫的刚度，从而提升了结构的安全性。(4)钢轨减振垫的球凸状周期性从结构增大了减振垫与接触物体表面间的摩擦力，并可根据需要选择刚性材料或柔性材料，均可增强减振垫的减振性能。为达到上述目的，本技术的解决方案具体为：一种钢轨减振垫，其厚度方向由若干个层状周期单元组成，单个层状周期单元由若干层周期性子结构相互叠合组成，相邻的周期性子结构的材料不同，以使该结构产生带隙特性，形成一定的消振频带；在周期性子结构的长度和/或宽度方向设置若干周期性从结构，其材料硬度可根据实际情况进行选择，周期性从结构与周期性子结构的组合形式为挖切关系；周期性从结构包括孔洞和凸状填充体，凸状填充体嵌入孔洞内，且凸状填充体露出于周期性子结构的表面上。优选地，在周期性子结构的至少一侧设置周期性从结构，凸状填充体的上端、下端均露出于周期性子结构的上表面、下表面，也可仅使凸状填充体的上(下)端露出于周期性子结构的上(下)表面。优选地，孔洞的孔隙率为15-25％，孔洞的直径为20-30mm，孔洞的深度为6-10mm。优选地，凸状填充体为圆台体，即两端呈球台状的物体，凸状填充体的上表面的直径为10-15mm，凸状填充体的下表面的直径为20-30mm，其在周期性子结构的表面的轴向长度为10-20mm。优选地，层状周期单元的厚度的尺寸应相同，单个层状周期单元根据其组成的周期性子结构可形成2周期单元、3周期单元或多周期单元，各周期单元内相对应的周期性子结构的尺寸与材料应该相同。优选地，层状周期单元内各层的周期性子结构的厚度与所关注的振动波长一致以提高减振效果，周期性子结构的长度、宽度与钢轨轨下铁垫板的承轨部位的尺寸相匹配。优选地，周期性子结构的形状为长方体，其厚度远小于长度与宽度；其中，周期性子结构的长度为200-210mm，周期性子结构的宽度为110-120mm，周期性子结构的总厚度为6-10mm。优选地，周期性子结构的组成材料选自刚性材料和弹性材料中的一种以上，具体地，刚性材料选自合金材料和金属材料中的一种以上，弹性材料选自橡胶材料和树脂材料中的一种以上。优选地，周期性从结构的形状、尺寸和材料应相同，其在周期性子结构的长度和/或宽度方向呈一定等间隔周期布置。一种钢轨减振垫的使用方法，钢轨减振垫置于混凝土轨枕或轨道板承轨台与钢轨轨底之间，通过扣件系统将其固定；钢轨减振垫与轨枕或轨道板承轨台之间也可设置铁垫板，从而提高其支承强度。由于采用上述方案，本技术的有益效果是：第一、本技术通过改变钢轨胶垫的形式，利用周期性结构的带隙特性，在保证轨道下部结构的刚度以及不附加其他结构的条件下，从而达到了减振效果。第二、本技术通过引入具有球凸状的周期性从结构增大了钢轨减振垫与接触物体表面间的摩擦力，并可根据需要选择周期性从结构的材料硬度，从而达到增强钢轨减振垫的减振性能的目的。第三、本技术采用结构减振的思路，利用具有层状周期结构的钢轨胶垫能隔离一定频率范围内的振动，具备较高的综合减振性能，进而降低了传统减振思路中存在的列车运行安全性和平稳性的隐患；另外，具有层状周期结构的钢轨胶垫结构的形式简单和维护方便灵活。总之，本技术利用具有层状周期结构和球凸状周期性从结构的钢轨减振垫，其不仅结构简单，而且与弹性扣件和浮置板轨道等通过降低下部结构刚度的方法来减振的思路不同，本技术通过将周期结构引入钢轨减振垫内，在保证轨道结构的刚度足够高的同时，采用固体物理学中周期性结构对弹性波的带隙原理实现减振的目的，同时在此基础上引入具有球凸状周期性从结构，从而增大了钢轨减振垫与接触物体间的摩擦力，同时根据球凸状周期性从结构的材料的硬度不同，对钢轨减振垫的整体减振性能有不同机理的增强作用。本技术的钢轨减振垫有助于轨道交通、高速铁路和重载铁路减振降噪的控制，促进社会和谐发展，特别是适用于城市轨道交通、高速铁路、重载铁路和普通铁路，也可用于其他机械和建筑的基础减振。附图说明图1为本技术的实施例1中具有2周期单元的钢轨减振垫的空间结构示意图。图2为本技术的实施例1中具有2周期单元的钢轨减振垫的侧视图。图3为本技术的实施例2中周期性子结构中仅一侧有周期性从结构的示意图。图4为本技术的实施例3中钢轨减振垫在凸状填充体的材料硬度较大时的受压效果示意图。图5为本技术的实施例4中钢轨减振垫在凸状填充体的材料硬度较小时的受压效果示意图。附图标记：钢轨减振垫1、弹性材料2、刚性材料3、孔洞4、凸状填充体5和接触物体6。具体实施方式本技术提供了一种钢轨减振垫。<钢轨减振垫>一种钢轨减振垫，其厚度方向由至少2个层状周期单元组成，单个层状周期单元由至少2层周期性子结构相互叠合组成，相邻的周期性子结构的材料不同，以使该结构产生带隙特性，形成一定的消振频带；在周期性子结构的长度和/或宽度方向设置至少3个周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢轨减振垫，其厚度方向由若干个层状周期单元组成，单个所述层状周期单元由若干层周期性子结构相互叠合组成，相邻的所述周期性子结构的材料不同，在所述周期性子结构的长度和/或宽度方向设置若干周期性从结构，所述周期性从结构与所述周期性子结构的组合形式为挖切关系，所述周期性从结构包括孔洞和凸状填充体，其特征在于：所述凸状填充体嵌入所述孔洞内，且所述凸状填充体露出于所述周期性子结构的表面上；/n所述凸状填充体为圆台体，所述凸状填充体的上表面的直径为10-15mm，所述凸状填充体的下表面的直径为20-30mm，所述凸状填充体在所述周期性子结构的表面的轴向长度为10-20mm。/n

【技术特征摘要】
20180730 CN 20182121530201.一种钢轨减振垫，其厚度方向由若干个层状周期单元组成，单个所述层状周期单元由若干层周期性子结构相互叠合组成，相邻的所述周期性子结构的材料不同，在所述周期性子结构的长度和/或宽度方向设置若干周期性从结构，所述周期性从结构与所述周期性子结构的组合形式为挖切关系，所述周期性从结构包括孔洞和凸状填充体，其特征在于：所述凸状填充体嵌入所述孔洞内，且所述凸状填充体露出于所述周期性子结构的表面上；
所述凸状填充体为圆台体，所述凸状填充体的上表面的直径为10-15mm，所述凸状填充体的下表面的直径为20-30mm，所述凸状填充体在所述周期性子结构的表面的轴向长度为10-20mm。


2.根据权利要求1所述的钢轨减振垫，其特征在于：在所述周期性子结构的至少一侧设置所述周期性从结构。


3.根据权利要求1所述的钢轨减振垫，其特征在于：所述孔洞的孔隙率为15-25％，所述孔洞的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨新文，沈剑罡，臧景超，卢畅选，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：新型
国别省市：上海;31