一种钢轨动力吸振器及其应用制造技术

一种钢轨动力吸振器，包括装配式声子晶体结构，所述装配式声子晶体结构由若干装配式元件组成，每个装配式元件在其基体结构中分布排列声子晶体单元以组成声子晶体周期性结构；所述基体结构组成声子晶体单元分布排列的骨架基础，所述声子晶体周期性结构利用其带隙特性吸收一定频带的振动和噪声。所述钢轨吸振器产生50～3000Hz频带范围内的带隙，能够覆盖各类振动的主频，使钢轨的振动快速衰减。本发明专利技术可以提高吸振器的安装或拆卸效率，并通过改变周期性结构的参数调整减振降噪效果；利用声子晶体结构的带隙特性，增强减振降噪作用。本发明专利技术可以广泛应用于城市轨道交通、高速铁路、重载铁路、普通铁路和城际铁路的有砟和无砟轨道线路。路。路。

【技术实现步骤摘要】
一种钢轨动力吸振器及其应用


[0001]本专利技术属于轨道交通
，涉及一种钢轨动力吸振器及其应用。

技术介绍

[0002]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。在轨道交通线路上采取减振降噪措施，对于轨道交通发展具有重要意义。
[0003]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、在传播途径上控制和在受振体/受声体上控制。在振源/声源上直接控制振动和噪声是最直接有效的方式；而钢轨是轮轨噪声主要的辐射源，在钢轨上采取减振降噪措施是主要的轨道交通减振降噪方法。
[0004]目前可用的钢轨减振降噪措施有：钢轨重载化、无缝化和型面优化，阻尼钢轨，钢轨动力吸振器等。其中钢轨动力吸振器是采用动力吸振技术原理、安装于钢轨轨腰或轨底的一种减振降噪装置，具有结构简单、安装养护方便、可随时拆卸调整、适用性强、可与其它减振降噪设施共同搭配、可针对特定频带减振降噪等优点，可以广泛应用于城市轨道交通、高速铁路、重载铁路、普通铁路和城际铁路的有砟和无砟轨道线路。但是许多钢轨动力吸振器的设计思路基于整体结构，吸振器结构不方便调整。且大部分的传统钢轨动力吸振器为二自由度或者三自由度的“阻尼弹簧
‑
质量”单元动力吸振器，仅能降低较窄的频段范围内的钢轨振动和噪声，限制了其减振降噪效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中的不足，目的是提供一种新型的钢轨动力吸振器，具有声子晶体结构和装配式结构两个技术特征。
[0006]声子晶体结构即物体的基本组成单元按照相同的方式组合的一种结构形式。近年来，人们在天然晶体电子能带理论的启发下，发现声子晶体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。根据声子晶体在空间存在周期性的维数，可分为一维、二维、三维声子晶体，不同的声子晶体结构表现出了不同的带隙特性。
[0007]装配式结构是以预制构件为主要受力构件，经装配、连接而成的结构。在工厂预制结构部件，在现场进行装配和拼接，有助于施工计划和运输组织安排，提高生产效率节约能源。对于钢轨动力吸振器来说，装配式结构的优势还在于因地制宜，可以采用“通用部件+特殊部件”的结构组成，提高钢轨动力吸振器的适应性，也有利于发挥其针对特定频带减振的特点。
[0008]基于声子晶体结构带隙特性和装配式结构设计方法，本专利技术提出一种装配式声子晶体结构的钢轨动力吸振器，其通过对吸振器内置声子晶体结构层的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，可以使钢轨的振动极大衰减，进一步减少传递到轨下结构和周边建筑物的振动能量，保护相关结构；还可以根据不同的线路要求采用不同的配件结构因地制宜地针对性减振，或者在安装完成后方便地根据需要改进吸振效果。
[0009]为达到上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0010]一种钢轨动力吸振器，包括装配式声子晶体结构，所述装配式声子晶体结构由若干装配式元件组成，每个装配式元件在其基体结构中分布排列声子晶体单元以组成声子晶体周期性结构；所述基体结构组成声子晶体单元分布排列的骨架基础，所述声子晶体周期性结构利用其带隙特性吸收一定频带的振动和噪声。
[0011]进一步，所述钢轨动力吸振器产生50～3000Hz频带范围内的带隙，能够覆盖各类振动的主频，使钢轨的振动衰减。
[0012]可选地，每个装配式元件的结构完全相同，包括外形尺寸、对接口位置、声子晶体单元形状、数量和排列方式。
[0013]可选地，元件的形状为带有局部凸起和凹槽的长方体，同一个方向的两个面上的凸起或凹槽位置完全对应，使装配式元件可以在1个方向或2个方向上相互拼接。凸起或凹槽在纵向可以连续或间断分布。
[0014]可选地，装配式元件的横向宽度为10～35mm，垂向高度为10～50mm，纵向长度根据需要在100～600mm之间。
[0015]可选地，元胞的声子晶体单元形状和数量可以根据需要的减振降噪频带进行调整，二维声子晶体单元柱体的横截面可以为圆形、矩形、正多边形及其他合适的形状，柱体材料可以是根据减振作用需要设计为中空的或实心的。元胞内晶体单元的数量可以是1个单元，也可以均布多个单元。
[0016]可选地，元胞内的声子晶体单元排列方式可以根据需要变化。二维声子晶体单元柱体的排列形式可以是正方形、三角形、六边形排列等，三维声子晶体单元球体可以采用的排列组合方式有简单立方、体心立方、面心立方等。
[0017]可选地，元胞基体结构的主要材料是树脂或塑胶，根据设计要求选择合适的弹性和阻尼，组成了维持声子晶体单元排列形式的骨架基础。声子晶体为包覆橡胶的金属芯体或球体。可以根据需要设计元胞的尺寸和合适的材料。
[0018]可选地，橡胶底座结构底部曲面与轨底上部及侧部形状完全贴合，使装配式元件可以通过与底座拼接稳定在钢轨上。底座根据工程条件可以选择整体式或者拼接式，根据轨腰和轨底吸振器的不同改变相应的结构以保证结构稳定。
[0019]可选地，刚性弹条内侧对应元件的外部凸起位置设计了相应的凹槽，增大了两者接触面积，弹条可以将吸振器主体结构紧密夹持于钢轨上。
[0020]上述的钢轨动力吸振器在城市轨道交通、高速铁路、重载铁路、普通铁路、城际铁路的有砟和无砟轨道线路的应用。
[0021]根据实际需要采用不同的结构形式、材料，通过改变声子晶体单元的形状、数量、排列方式和元胞的结构，或者纵向不连续，针对性地进行减振降噪。
[0022]进一步，钢轨动力吸振器的底座结构的底部曲面与轨底上部及侧部形状完全贴合，使装配式元件可以通过与底座拼接稳定在钢轨上。
[0023]可选地，钢轨动力吸振器的底座结构根据工程条件选择整体式或者拼接式，根据轨腰和轨底吸振器的不同改变相应的结构以保证结构稳定。
[0024]具体地，本专利技术可以是：
[0025]一种钢轨动力吸振器，其主体结构由可以在1个或者2个方向上进行拼接的装配式元件以及橡胶底座组成，各个部件之间采用相对应的凸起和凹槽形成拼接。每个元件结构相同，在其基体结构中按照一定的形式排列声子晶体单元，组成二维或者三维声子晶体周期性结构。基体结构的主要材料是树脂或橡胶，具有合适的弹性和阻尼，组成了维持声子晶体单元排列形式的骨架基础。声子晶体单元为外覆橡胶的金属芯体，可以根据需要设计元胞的尺寸和材料。底座由底部曲面与轨底上部及侧部形状贴合的橡胶材料组成，一方面通过外侧各自的连接加固不同装配式元件之间的连接，另一方面使吸振器整体紧贴钢轨，保证减振降噪作用。吸振器外部由包含凸起的弹条与各个部件配合，稳定夹持在钢轨的轨腰和轨底上，可根据实际稳定性要求沿纵向布置合适数量的弹条。
[0026]优选地，为了保证声子晶体结构的周期性，每个装配式元件的结构完全相同，包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢轨动力吸振器，其特征在于：包括装配式声子晶体结构，所述装配式声子晶体结构由若干装配式元件组成，每个装配式元件在其基体结构中分布排列声子晶体单元以组成声子晶体周期性结构；所述基体结构组成声子晶体单元分布排列的骨架基础，所述声子晶体周期性结构利用其带隙特性吸收一定频带的振动和噪声。2.根据权利要求1所述的钢轨动力吸振器，其特征在于：所述钢轨动力吸振器产生50～3000Hz频带范围内的带隙，能够覆盖各类振动的主频，使钢轨的振动衰减。3.根据权利要求1所述的钢轨动力吸振器，其特征在于：所述钢轨动力吸振器主体结构由可以在1个或2个方向上连续拼接的装配式元件以及底座组成，各个装配式元件之间设置相对应的凸起和凹槽以便拼接。4.根据权利要求3所述的钢轨动力吸振器，其特征在于：所述底座由底部曲面与轨底上部及侧部形状贴合的材料组成；吸振器外部由带有对应凹槽的弹条与各个部件贴合，稳定夹持在钢轨的轨腰和轨底上。5.根据权利要求1所述的钢轨动力吸振器，其特征在于：所述每个装配式元件的外形尺寸、对接口位置、声子晶体单元形状、数量和排列方式相同。6.根据权利要求1所述的钢轨动力吸振器，其特征在于：所述装配式元件的形状为带有局部凸起和凹槽的长方体，同一个方向的两个面上的凸起或凹槽位置完全对应，使装配式元件可以在1个方向或2个方向上相互拼接；所述凸起或凹槽在纵向连续或间断分布。7.根据权利要求1所述的钢轨动力吸振器，其特征在于：每个装配式元件内具有至少一个声子晶体单元。8.根据权利要求1所述的钢轨动力吸振器，其特征在于：所述装配式元件尺寸可根据钢轨类型和减振作用需要设计，横向宽度为10～35mm，垂向高度为10～50mm，纵向长度为100～600mm。9.根据权利要求1所述的钢轨动力吸振器，其特征在于：所述声子晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨新文，赵治钧，马骙骙，张昭，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：