一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器，包括弹性结构两端连接的减震盘，所述减震盘上设有若干个声学黑洞结构，该声学黑洞结构呈周期性排列，每个周期内包含两个声学黑洞结构，且同一周期内的两个声学黑洞结构呈对称设置，两个声学黑洞结构之间设有减震带，所述减震盘上还设有固定装置将整个减震器固定在铁轨上。本发明专利技术利用周期结构的带隙特性以及声学黑洞结构的能量聚集效应，实现了振动的隔离与耗散。实现了振动的隔离与耗散。实现了振动的隔离与耗散。

【技术实现步骤摘要】
一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器


[0001]本专利技术涉及轨道交通减振降噪
，具体属于一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器。

技术介绍

[0002]尖轨是铁路道岔系统中的重要部件，在服役过程中，由于受到材料特性、环境温度及轮轨之间复杂应力的影响，长期使用通常会出现压溃、侧磨、波磨、剥离、裂纹等不同程度的损伤。随着列车运行速度的提高，高速列车与轨道结构的动态相互作用显著加剧，由于轮轨之间的复杂应力引起的轨道结构的振动问题日益突出，这也会进一步导致尖轨处的缺陷扩展更加迅速，从而损坏尖轨，甚至断裂，产生列车脱轨等事故，造成人员伤亡和巨大的经济损失。因次，针对尖轨的振动控制设计显得尤为重要，而目前针对道岔尖轨的减振措施主要是采用减振型扣件，然而效果并不理想。
[0003]声学黑洞(ABH)是通过幂律裁剪结构来实现结构阻抗的渐变，引起结构弯曲波相速度与群速度的变化，从而实现波的能量聚集与操控。而近年来，结合周期结构带隙理论进行声学黑洞结构的设计成为了减振设计研究的一个热点。近代固体物理学研究表明，周期结构具有一些特殊的波动特性，其中最重要的一个特性就是带隙特性：弹性波在声子晶体中传播时，受其内部周期结构的作用，形成特殊的色散关系即能带结构，色散关系曲线之间的频率范围称为带隙，在这个频率范围内弹性波无法传播。利用周期结构的带隙特性，设计出全新的周期性声学黑洞型隔振、降噪装置，在工程领域有着广泛的应用前景。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器，其针对现有技术的不足，利用周期结构的带隙特性以及声学黑洞结构的能量聚集效应，实现了振动的隔离与耗散。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器，包括弹性结构两端连接的减震盘，所述减震盘上设有若干个声学黑洞结构，该声学黑洞结构呈周期性排列，每个周期内包含两个声学黑洞结构，且同一周期内的两个声学黑洞结构呈对称设置，两个声学黑洞结构之间设有减震带，所述减震盘上还设有固定装置将整个减震器固定在铁轨上。
[0007]进一步地，所述弹性结构为多根平行设置的弹簧。
[0008]进一步地，所述弹性结构为大阻尼弹性材料制成。
[0009]进一步地，所述减震盘为上下两个平行设置的圆盘，所述声学黑洞结构分别设置在上方圆盘的上表面和下方圆盘的下表面。
[0010]进一步地，所述声学黑洞结构呈四分之一球状凹坑，且同一周期内的两个声学黑洞结构的球心面靠近。
[0011]进一步地，一个所述周期的尺寸为(6
±
0.2)mm
×
(6
±
0.2)mm。
[0012]进一步地，所述减震带为若干个孔槽，该孔槽内设有可自由转动的小球。
[0013]进一步地，所述小球为大阻尼橡胶材料制成。
[0014]进一步地，所述减震盘由铝材料制成。
[0015]进一步地，所述固定装置为真空吸盘。
[0016]综上所述，由于本专利技术采用了上述技术方案，本专利技术具有以下技术效果：
[0017]1.本专利技术结合周期结构理论将声学黑洞结构引入到轨道交通减隔振领域，利用周期结构的带隙特性以及声学黑洞结构的能量聚集效应，实现了振动的隔离与耗散。
[0018]2.本专利技术的减震器结构简单，易于制作，通过真空吸盘吸附式安装在钢轨上，确保整个减震器能够牢固吸附在钢轨上，易于安装和拆卸。
[0019]3.本专利技术通过幂律裁剪圆盘获得声学黑洞结构，圆盘上的声学黑洞为周期性排列的形式，以确保它能产生带隙的效果。
[0020]4.本专利技术通过每个周期内的圆形声学黑洞结构设置孔槽并放置有橡胶小球，可以消耗掉利用声学黑洞的特性聚集的振动能量，而且连接的弹簧采用大阻尼橡胶材料制成，起到连接上下圆盘作用的同时也能起到一定的消耗由上下圆盘上的声学黑洞结构聚集的振动能量。
附图说明
[0021]图1是本专利技术吸附式声学黑洞减振器整体结构示意图；
[0022]图2是减振器减震盘的结构示意图；
[0023]图3是对称布置的半圆形双声学黑洞结构典型周期单元的俯视结构示意图；
[0024]图4是本专利技术的半圆形双声学黑洞结构的有限元模型；
[0025]图5是对称布置的周期性半圆形双声学黑洞结构弯曲振动频散曲线。
[0026]图标：上圆盘1、连接弹簧2、下圆盘3、声学黑洞结构4、安装孔5、声学黑洞结构6、安装孔7、孔槽8。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本专利技术进一步详细说明。然而，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义
[0029]如图1所示，一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器，包括弹性结构两端连接的减震盘，所述减震盘上设有若干个声学黑洞结构，该声学黑洞结构呈周期性
排列，每个周期内包含两个声学黑洞结构，且同一周期内的两个声学黑洞结构呈对称设置，两个声学黑洞结构之间设有减震带，所述减震盘上还设有固定装置将整个减震器固定在铁轨上。
[0030]弹性结构为多根平行设置的弹簧，该弹簧为阻尼材质，减震盘为铝材质。减震盘由铝材料制成，弹簧采用大阻尼橡胶材料制成，起到连接上下圆盘作用的同时也能起到一定的消耗由上下圆盘上的声学黑洞结构聚集的振动能量。
[0031]其中减震盘为上下两个平行设置的圆盘，声学黑洞结构分别设置在上方圆盘的上表面和下方圆盘的下表面。声学黑洞结构呈四分之一球状凹坑，且同一周期内的两个声学黑洞结构的球心面靠近。一个周期的尺寸为(6
±
0.2)mm
×
(6
±
0.2)mm。设置的声学黑洞形式为圆形，是通过幂律裁剪圆盘获得的，且圆盘上的声学黑洞为周期性排列的形式，以确保它能产生带隙的效果。其中圆盘的半径为25mm，圆盘厚度为20mm，吸振器整体尺寸厚度为100mm，周期声学黑洞单元尺寸为6mm
×
6mm，圆形声学黑洞半径为2.5mm每个周期内的圆形声学黑洞结构采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器，其特征在于：包括弹性结构两端连接的减震盘，所述减震盘上设有若干个声学黑洞结构，该声学黑洞结构呈周期性排列，每个周期内包含两个声学黑洞结构，且同一周期内的两个声学黑洞结构呈对称设置，两个声学黑洞结构之间设有减震带，所述减震盘上还设有固定装置将整个减震器固定在铁轨上。2.根据权利要求1所述的一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器，其特征在于：所述弹性结构为多根平行设置的弹簧。3.根据权利要求2所述的一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器，其特征在于：所述弹性结构为大阻尼弹性材料制成。4.根据权利要求1所述的一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器，其特征在于：所述减震盘为上下两个平行设置的圆盘，所述声学黑洞结构分别设置在上方圆盘的上表面和下方圆盘的下表面。5.根据权利要求3所述的一种用于尖轨振动控制的吸附式周期性声学黑洞减振器...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭勋，李建平，黄坤亮，黄龙正，冯青松，刘庆杰，唐报，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：