CN104989773B - 基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器 - Google Patents

基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，包括能量存储装置与阻尼调节装置，基座与底板之间固定弹簧，弹簧用于存储振动能量，缸筒上方固定阻尼调节装置，阻尼调节装置是利用对磁流变材料的挤压工作模式而设计，圆盘活塞固定于活塞杆上，弹簧在释放存储能量时通过活塞杆向圆盘活塞传递运动，圆盘活塞被磁流变材料包围，通过对线圈中通以不同的电流改变磁流变材料处的磁场强度，控制磁流变材料的流变特性，实现阻尼调节功能，衰减轨道列车运动过程中所产生的振动能量。

Description

基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器
技术领域
本发明属于轨道交通隔振领域，特别涉及一种基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器。
背景技术
轨道交通的发展已经成为新一轮城市建设的热点。北京、上海、广州、深圳、重庆、武汉和长春已有多条新建的地铁、轻轨和高架轨道交通线路投入运营，另有多个城市已经规划或正在建造城市轨道交通线路。在解决大城市交通问题和提高城市生活质量方面轨道交通起着重要作用，具有其他交通工具无法替代的优点。但与此同时，城市轨道交通的发展也带来了振动和噪声问题，对沿线的居民区、办公楼、学校和医院等造成很大的噪声污染，成为市民和社会关注的焦点。
可用于轨道交通降噪隔振的方法有很多，如：浮置板轨道、弹性轨枕、高弹性隔振扣件和声屏障等。其中的浮置板轨道虽造价较高，但其隔振效果最好，多应用于关键路段。目前，浮置板轨道按照隔振的类型不同主要分为橡胶支承式和钢弹簧支承式两种，这两类均为被动隔振模式，当振动处于高频状态时，这两类隔振方式起到了良好的隔振效果，当振动频率低于20Hz以下，难以实现预期的隔振效果，从而限制了浮置板的推广应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，本浮置板轨道隔振器利用磁流变材料的阻尼力可由磁场控制的特点，实现隔振效果的进一步提升。
本发明的目的是采用下述方案实现的：一种基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，包括固定套筒，所述固定套筒内固定有上、下两个内铁芯，在固定套筒内形成一个密封空间，位于上内铁芯与下内铁芯之间，该密封空间内充满磁流变材料，所述固定套筒外壁上套有上外铁芯、下外铁芯，分别与固定套筒内的上内铁芯、下内铁芯对应，所述上外铁芯、下外铁芯固定在固定套筒上，使上外铁芯与下外铁芯之间形成凹槽，该凹槽内绕制线圈，所述上外铁芯、下外铁芯外套有一铁芯外套，与上外铁芯、下外铁芯固定，形成阻尼调节装置，线圈的引线从阻尼调节装置中引出，一活塞杆穿过阻尼调节装置的上、下两个内铁芯分别向上、下两端延伸，所述活塞杆上固定有活塞，所述活塞位于磁流变材料中，活塞与固定套筒之间设置间隙作为磁流变材料流动通道，活塞杆的顶端固定连接有用于与浮置板相连的连接板，活塞杆的底端支撑在一弹簧上。弹簧用于存储振动能量。所述弹簧固定在基座中，所述基座与阻尼调节装置固定连接。
所述固定套筒的中心部分尺寸比两端部分厚，在固定套筒内壁、外壁均形成定位止口。
所述上内铁芯、下内铁芯通过固定套筒内壁的定位止口分别定位，上内铁芯、下内铁芯外侧设有上固定环和下固定环，通过固定套筒两端卷边将上固定环与下固定环包围固定，将上内铁芯、下内铁芯固定在固定套筒中。
所述上外铁芯与下外铁芯通过固定套筒外壁的定位止口分别定位，通过铁芯外套两端卷边将上外铁芯、下外铁芯固定在固定套筒上。
所述活塞杆的底端设有底板，所述底板与弹簧固定连接。
所述基座包括基板和缸筒，所述基板设有固定孔，所述弹簧位于缸筒中，弹簧与基板固定连接，所述固定套筒下端伸入缸筒上端口，通过固定螺栓将固定套筒与缸筒固定，所述固定套筒上设有径向螺孔。
所述缸筒为上小下大的阶梯形，缸筒顶部的内壁上设有缓冲垫，缸筒的小径段设有径向螺孔与固定套筒的径向螺孔相对应。
所述活塞为圆盘状结构。
上内铁芯、下内铁芯的内壁、外壁均设有凹槽，凹槽内安装密封圈。
本发明具有的优点是：本发明的阻尼调节装置是利用对磁流变材料的挤压工作模式而设计，弹簧在释放存储能量时通过活塞杆向圆盘活塞传递运动，圆盘活塞被磁流变材料包围，通过对线圈中通以不同的电流改变磁流变材料处的磁场强度，控制磁流变材料的流变特性，实现阻尼调节功能，衰减轨道列车运动过程中所产生的振动能量，隔振效果大大提升。且当振动频率低于20Hz以下，也可以实现预期的隔振效果，从而推广了浮置板的应用。
附图说明
图1为本发明的基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器的结构示意图；
图2本发明的磁路结构示意图。
附图中，1为基板，2为缸筒，3为弹簧，4为底板，5为缓冲垫，6为引线，7为铁芯外套，8为线圈，9为上内铁芯，10为下固定环，11为下内铁芯，12为下外铁芯，13为磁流变材料，14为固定套筒，15为活塞，16为上外铁芯，17为上固定环，18为活塞杆，19为连接板。
具体实施方式
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：
参见图1和图2，一种基于磁流变材料13的浮置板轨道隔振器，包括固定套筒14，所述固定套筒14内固定有上、下两个内铁芯，在固定套筒14内形成一个密封空间，位于上内铁芯与下内铁芯11之间。该密封空间内充满磁流变材料13。所述的磁流变材料13为一种公知的磁控智能材料，如专利CN201210495593.4中所述的材料。上内铁芯、下内铁芯11的内壁、外壁均设有凹槽，凹槽内安装密封圈，以防止磁流变材料13在工作过程中渗出。所述固定套筒14外壁上套有上外铁芯16、下外铁芯12，分别与固定套筒14内的上内铁芯、下内铁芯11对应，所述上外铁芯16、下外铁芯12固定在固定套筒14上，使上外铁芯16与下外铁芯12之间形成凹槽，该凹槽内绕制线圈8，所述上外铁芯16、下外铁芯12外套7有一铁芯外套7，与上外铁芯16、下外铁芯12固定，形成阻尼调节装置。所述固定套筒14的中心部分尺寸比两端部分厚，在固定套筒14内壁、外壁均形成定位止口。所述上内铁芯、下内铁芯11通过固定套筒14内壁的定位止口分别定位，上内铁芯、下内铁芯11外侧设有上固定环17和下固定环10，通过固定套筒14两端卷边将上固定环17与下固定环10包围固定，将上内铁芯、下内铁芯11固定在固定套筒14中。所述上外铁芯16与下外铁芯12通过固定套筒14外壁的定位止口分别定位，通过铁芯外套7两端卷边将上外铁芯16、下外铁芯12固定在固定套筒14上。线圈8的引线6从阻尼调节装置中引出。铁芯外套7上设置通孔，线圈8的引线6从通孔穿过引出。一活塞杆18穿过阻尼调节装置的上、下两个内铁芯的中心孔分别向上、下两端延伸，所述活塞杆18上固定有活塞15。活塞15可跟随活塞杆18做上下垂直运动。所述活塞15为圆盘状结构。本实施例活塞15通过螺纹连接方式固定在活塞杆18上。所述活塞15位于磁流变材料13中，使封装于固定套筒14内的磁流变材料13将圆盘活塞15包围。活塞15与固定套筒14之间设置间隙作为磁流变材料13流动通道，活塞杆18的顶端固定连接有用于与浮置板相连的连接板19，活塞杆18的底端支撑在一弹簧3上。所述活塞杆18的底端设有底板4，所述底板4与弹簧3固定连接。所述弹簧3固定在基座中。本实施例弹簧3的两端端部通过焊接方法固定于底板4下方及基板1之间，底板4的上端部分和活塞杆18焊接固定。所述基座包括基板1和缸筒2，所述基板1设有固定孔，基座的上端面设置缸筒2，活塞杆18下端伸入缸筒2中。所述弹簧3位于缸筒2中，缸筒2将整个弹簧3包围，弹簧3与基板1固定连接，所述固定套筒14下端伸入缸筒2上端口，通过固定螺栓将固定套筒14与缸筒2固定连接。所述固定套筒14上设有径向螺孔。所述缸筒2为上小下大的阶梯形，缸筒2顶部的内壁上设有缓冲垫5。缓冲垫5的缓冲作用可以防止大行程的振动过程中底板4与缸筒2的刚性碰撞。本实施例在缸筒2顶部的内壁应用胶结的方式粘结环形的缓冲垫5。缸筒2的小径段设有径向螺孔与固定套筒14的径向螺孔相对应。在固定套筒14与下固定环10上分别设置3到5个对心螺纹孔。
利用本发明的浮置板轨道隔振器，在列车通过浮置板轨道产生振动后，弹簧3将在瞬间存储振动能量；圆盘活塞15的上下两端与上内铁芯、下内铁芯之间分别留有间距，该间距之间充满磁流变材料13，圆盘活塞15的圆周壁与固定套筒之间设置间隙，该间隙充满磁流变材料13，使两端阻尼调节装置中的圆盘活塞15被磁流变材料13包围，当线圈8中的通以电流，阻尼调节装置将产生磁场，整个磁场回路如图2中虚线所示，本发明中形成了双磁场回路，若电流大小改变将改变磁流变材料13处的磁场强度，磁流变材料13的流变特性发生变化，从而实现利用隔振器的阻尼调节来衰减轨道列车运动过程中所产生的振动能量。
本发明的浮置板轨道隔振器由能量存储装置与阻尼调节装置两部分构成，上部分为阻尼调节装置，下部分为能量存储装置。弹簧3是能量存储装置的核心部件。本发明针对低频隔振效果不明显及磁流变材料13的阻尼可控特性，设计新型的浮置板隔振器提升隔振效果对推动城市轨道交通的发展意义重大。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，其特征在于：包括固定套筒，所述固定套筒内固定有上、下两个内铁芯，在固定套筒内形成一个密封空间，位于上内铁芯与下内铁芯之间，该密封空间内充满磁流变材料，所述固定套筒外壁上套有上外铁芯、下外铁芯，分别与固定套筒内的上内铁芯、下内铁芯对应，所述上外铁芯、下外铁芯固定在固定套筒上，使上外铁芯与下外铁芯之间形成凹槽，该凹槽内绕制线圈，所述上外铁芯、下外铁芯外套有一铁芯外套，与上外铁芯、下外铁芯固定，通过铁芯外套、上内铁芯、下内铁芯、下外铁芯、磁流变材料、活塞、上外铁芯构成闭合磁场回路，形成阻尼调节装置，线圈的引线从阻尼调节装置中引出，一活塞杆穿过阻尼调节装置的上、下两个内铁芯分别向上、下两端延伸，所述活塞杆上固定有活塞，所述活塞位于磁流变材料中，活塞与固定套筒之间设置间隙作为磁流变材料流动通道，活塞杆的顶端固定连接有用于与浮置板相连的连接板，活塞杆的底端支撑在一弹簧上，所述弹簧固定在基座中，所述基座与阻尼调节装置固定连接。
2.根据权利要求1所述的基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，其特征在于：所述固定套筒的中心部分尺寸比两端部分厚，在固定套筒内壁、外壁均形成定位止口。
3.根据权利要求2所述的基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，其特征在于：所述上内铁芯、下内铁芯通过固定套筒内壁的定位止口分别定位，上内铁芯、下内铁芯外侧设有上固定环和下固定环，通过固定套筒两端卷边将上固定环与下固定环包围固定，将上内铁芯、下内铁芯固定在固定套筒中。
4.根据权利要求2所述的基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，其特征在于：所述上外铁芯与下外铁芯通过固定套筒外壁的定位止口分别定位，通过铁芯外套两端卷边将上外铁芯、下外铁芯固定在固定套筒上。
5.根据权利要求1所述的基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，其特征在于：所述活塞杆的底端设有底板，所述底板与弹簧固定连接。
6.根据权利要求1所述的基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，其特征在于：所述基座包括基板和缸筒，所述基板设有固定孔，所述弹簧位于缸筒中，弹簧与基板固定连接，所述固定套筒下端伸入缸筒上端口，通过固定螺栓将固定套筒与缸筒固定，所述固定套筒上设有径向螺孔。
7.根据权利要求6所述的基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，其特征在于：所述缸筒为上小下大的阶梯形，缸筒顶部的内壁上设有缓冲垫，缸筒的小径段设有径向螺孔与固定套筒的径向螺孔相对应。
8.根据权利要求1所述的基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，其特征在于：所述活塞为圆盘状结构。
9.根据权利要求1所述的基于磁流变材料的浮置板轨道隔振器，其特征在于：上内铁芯的内壁、外壁均设有凹槽，凹槽内安装密封圈，下内铁芯的内壁、外壁也设有凹槽，凹槽内安装密封圈。
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