CN101092142A - 高速车辆浮置地板的等固有频率的非线性刚度隔振器 - Google Patents
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Abstract
一种高速车辆浮置地板的等固有频率的非线性刚度隔振器，属于车辆噪声振动控制技术领域。本发明由减振橡胶和骨架底板硫化为一体而成，具有刚度随载荷增大而增大的非线性渐硬刚度特性，系统固有频率低，载荷对固有频率的影响较小的特点，用作高速车辆浮置地板的隔振场合，空车和满员时本发明隔振器与上层地板及负载构成的隔振系统的固有频率都处于最佳频率范围之内，使其具有相同的减振效果，可以保证乘员较少的时候，内车噪声也比较低。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种噪声振动控制技术领域的隔振器，特别是一种高速车辆浮置地板的高速车辆浮置地板的等固有频率的非线性刚度隔振器。
背景技术
车内噪声的控制问题已越来越受到人们的重视，尤其是高速轮轨车辆和高速磁悬浮车辆的车内噪声是乘用舒适性的重要指标，甚至关系到高速车辆能否正常营运。对于高速轮轨车辆，轮轨振动和噪声通过悬架传递给车厢地板，激发车厢地板振动，从而向车内辐射噪声，通过地板传递进车内的噪声是车内噪声的最主要部分。对于高速磁悬浮车辆，虽然没有轮轨的振动激励，但是由于地板以下车体结构远比两侧和车顶复杂，距离轨道梁的间隙又小，在高速行驶时，高速磁悬浮车辆的车底噪声远高于两侧和车顶的噪声，因此车底噪声通过地板透射进入车厢的噪声也是车内的最主要部分。为了降低车内噪声，尤其为了减少地板的振动和辐射声，研究者和工程师提出了阻尼地板、复合地板等技术，分别通过增大地板材料的阻尼、提高地板刚度等措施来减小地板振动。近年来，又有研究者和工程师提出了浮置地板技术，即在原有的车厢地板上，再安装一层地板，形成双层地板，双层地板的隔声量通常高于单层地板，可以减少地板向车厢内的振动辐射声，从而达到降低车内噪声的目的，国内外已有多款高速列车采用了双层地板设计，取得了一定的降噪效果。由于上地板要承载乘客、行李和座椅的重量，必须与下地板之间有支撑连接，而上下地板之间的连接方式是影响双层地板降噪效果的最重要因素之一。如果连接刚度过大，就不能起很好的隔振作用，下层地板的振动仍然能够传递给上层地板，激发上层地板振动并向车厢内辐射噪声，但满载乘客后，如果地板的沉降过大，会引起地板不平等其他问题。因此，支承上层地板的隔振器是双层地板的关键技术，开发等固有频率的低频隔振器是很有必要的。
目前常见的双层地板之间用橡胶减振垫连接，即在下层地板的上表面安装橡胶减振垫，再将上层地板安装在橡胶减振垫上。这种方式的隔振垫设计通常根据隔声、隔振要求，设定地板上的负载质量和隔振器构成振动系统的最佳固有频率范围，再根据地板、座椅、乘客和行李的总质量确定隔振器刚度。由于乘客和行李的重量和分布都是随机的，可以从空载到超载，而且它们是负载质量的主要组。目前通常按照满载工况的期望固有频率设定隔振器刚度，在空载或半载的时候，由于总质量远小于满载，固有频率就高得多，空载车辆双层地板的隔振效果就不如满载，即空车或乘客很少时候，车厢内的噪声会比较大。因此，为了设计隔声效果好的车辆双层地板，就要求隔振器的刚度是随负载而变化的，既能保证在不同的负载下系统的固有频率都在设定的最佳固有频率范围之内，即所谓“等频”的隔振系统。
经对现有技术的文献检索发现，在《噪声与振动控制》2003年第6期发表的论文“客车浮筑地板设计及座椅对乘坐舒适度的影响”中，作者介绍了高速客车浮筑地板的设计，其中的隔振器采用剪切型减振器和压缩型减振器两种形式，两种减震器并联安装，其中压缩型减振器安装在座椅的支点位置。隔振器与地板、座椅、乘客和行李的总质量构成的系统的固有频率设定为20Hz，并根据满员工况的总重量设计隔振器刚度。因此，该型隔振的浮置地板在空载或乘客较少的情况下，固有频率将远高于设计值20Hz，隔振效果就不如满员的设计工况好，地板振动就增大，地板振动向车内辐射噪声也会比较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供高速车辆浮置地板的高速车辆浮置地板的等固有频率的非线性刚度隔振器，应用时，可以使高速车辆浮置地板的上层地板在车辆空载和满载的时候，系统的固有频率都在最佳范围内，因此，车内噪声和振动不会因为空载和满载的差异而变化。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括减振橡胶、骨架底板，两者硫化固结为一体。所述的减振橡胶，或其上表面设有装配槽口，装配槽口可与上层地板支承梁配合，使得上层地板支承梁可以卡入本发明的隔振器，安装便利。所述的减振橡胶，或其上表面通过硫化粘接设有一块金属板。金属板通过粘接或机械的连接形式，分别与地板支承和基础相连接。
所述的减振橡胶，其中央设有两个孔，通过设计孔的位置、形状和尺寸，可以进一步调节本发明隔振器载荷与刚度的关系曲线，以满足不同的刚度特性要求。孔越大，隔振器的刚度总体就越小；孔的中心距离越小，隔振器的刚度随载荷增加的变化率就越大。孔越接近圆形，隔振器橡胶材料的应力就越均匀。
所述的减振橡胶的底边呈弧形。在轻载条件下，减振橡胶只有双孔之间的中心区域受压缩变形，减振橡胶主要区域的变形形式为剪切变形，刚度很小，系统的固有频率低；随着载荷增加，减振橡胶受压变形，其弧形底与骨架底板的接触面积也随之增加，减振橡胶压缩变形的部分逐渐增加，刚度也随之增大。本发明的减振器具有刚度随载荷增大而增大的渐硬刚度特性，载荷变化对系统固有频率的影响较小。因此，本发明隔振器与上层地板构成的隔振系统，在满载和空载时可以具有相近的固有频率，也即具有相同的减振效果，可以保证乘员较少的时候，内车噪声也比较低。
所述的骨架底板中设有垂直骨架。所述垂直骨架不仅可以增大橡胶与金属件粘接面积，提高粘接强度和可靠性，还具有限位作用，可以限制本发明隔振器在过大的非正常载荷作用下产生变形和损坏。在本发明隔振器受到过大的非正常载荷，如局部超载、偏载作用下，能够被限位保护，既可防止本发明隔振器因过载而损坏，更不会因地板下沉位移过大导致其他牵连部件的损坏。
所述的垂直骨架，其顶端是一圆柱体，下部是一倒置的T型材，二者为一体。顶端形状为圆柱体，可以减少该区域橡胶与金属粘接面上的应力集中，提高隔振器的寿命。
所述的骨架底板，其材料为专用铝型材。
经测试表明，本发明的隔振器分别受到载荷150N(相当于车辆空载)、300N(相当于车辆半载)、480N(相当于车辆满载)、550N(相当于车辆超载20％)时，刚度分别为170N/mm、220N/mm、270N/mm、300N/mm，固有效频率分别为：16.8Hz、13.4Hz、11.8Hz、11.6Hz；本发明的隔振器满载时候最大位移小于2mm。系统固有频率随载荷的变化很小，且都在最佳的低频率范围之内，可以使得高速车辆的浮置地板在轻载和满员的时候都具有很好的隔振效果，满足高速车辆的降噪要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明横剖面结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本实施例由减振橡胶1与骨架底板2硫化为一体而成，其中，减振橡胶2的装配槽口3用于与上层地板支承梁配合，使得上层地板4的支承梁5可以卡入本发明隔振器，安装便利。骨架底板2为专用铝型材，其顶端是一圆柱体，下部是一倒置的T型材，二者是一体，共同成形。骨架底板2的下底板可以采用粘接剂或机械连接的形式与基础7连接。
所述的减振橡胶1，或其上表面通过硫化粘接设有一块金属板6。金属板6通过粘接或机械的连接形式，分别与上层地板4的支承梁5和基础7相连接。减振橡胶1，其中央设有两个孔，通过设计孔的位置、形状和尺寸，可以进一步调节本发明隔振器载荷与刚度的关系曲线，以满足不同的刚度特性要求。减振橡胶1的底边呈弧形。在轻载条件下，减振橡胶只有双孔之间的中心区域受压缩变形，减振橡胶主要区域的变形形式为剪切变形，刚度很小，系统的固有频率低；随着载荷增加，减振橡胶受压变形，其弧形底与骨架底板的接触面积也随之增加，减振橡胶压缩变形的部分逐渐增加，刚度也随之增大。本实施例的减振器具有刚度随载荷增大而增大的渐硬刚度特性，载荷变化对系统固有频率的影响较小。因此，本实施例的隔振器与上层地板构成的隔振系统，在满载和空载时可以具有相近的固有频率，也即具有相同的减振效果，可以保证乘员较少的时候，内车噪声也比较低。
所述的骨架底板2中设有垂直骨架。垂直骨架不仅可以增大橡胶与金属件粘接面积，提高粘接强度和可靠性，还具有限位作用，可以限制本发明隔振器在过大的非正常载荷作用下产生变形和损坏。在实施例隔振器受到过大的非正常载荷，如局部超载、偏载作用下，能够被限位保护，既可防止本发明隔振器因过载而损坏，更不会因地板下沉位移过大导致其他牵连部件的损坏。
Claims (7)
1.一种高速车辆浮置地板的等固有频率的非线性刚度隔振器，其特征在于，包括减振橡胶(1)、骨架底板(2)，两者硫化固结为一体，所述的减振橡胶(1)或其上表面设有装配槽口(3)，装配槽口与上层地板(4)的支承梁(5)配合；或其上表面通过硫化粘接设有金属板(6)，金属板通过粘接或机械连接形式，分别与地板的支承梁(5)和基础(7)相连接。
2.如权利要求1所述的高速车辆浮置地板的等固有频率的非线性刚度隔振器，其特征是，所述的减振橡胶(1)，其中央设有两个孔。
3.如权利要求2所述的高速车辆浮置地板的等固有频率的非线性刚度隔振器，其特征是，所述的孔，为圆形。
4.如权利要求1所述的高速车辆浮置地板的高速车辆浮置地板的等固有频率的非线性刚度隔振器，其特征是，所述的减振橡胶(1)的底边呈弧形。
5.如权利要求1所述的高速车辆浮置地板的等固有频率的非线性刚度隔振器，其特征是，所述的骨架底板(2)中设有垂直骨架。
6如权利要求5所述的高速车辆浮置地板的等固有频率的非线性刚度隔振器，其特征是，所述的垂直骨架，其顶端是一圆柱体，下部是一倒置的T型材，二者为一体。
7.如权利要求1所述的高速车辆浮置地板的等固有频率的非线性刚度隔振器，其特征是，所述的骨架底板(2)，其材料为铝型材。
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