CN105952837B - 一种基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置，包括空气弹簧部件、颗粒阻尼部件和金属弹簧。颗粒阻尼部件包括带有节流孔的颗粒盛放室和颗粒，空气弹簧部件包括注气孔、顶板、气囊层和底板。弹性部件上部和下部通过焊接或螺栓等工艺分别与顶板和颗粒盛放室相连；颗粒盛放室下部通过粘接或螺栓连接在底板上，形成了基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置整体。本发明通过将颗粒盛放室变成附加气室，相对于带外加气室的空气弹簧，大大减小了整体体积；同时将空气弹簧部件、颗粒阻尼部件、金属弹簧结合在一起，集附加气室空气弹簧的隔振功能、颗粒的耗能功能以及金属弹簧的隔振功能于一体，更好地缓冲上部荷载动力冲击，耗散振动能量并降噪，在激振频率低于20Hz时具有极佳隔振效果。

Description

一种基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置

技术领域

本发明涉及一种基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置，属于振动及噪声控制领域。

背景技术

浮置板轨道就是通过弹性体把轨道结构上部建筑与基础完全隔离，使其处于悬浮状态，建立质量-弹簧的单自由度系统，利用整个道床在弹性体上进行惯性运动来隔离和衰减列车运行产生的振动。其中，钢弹簧浮置板轨道减振性能是目前已有轨道减振形式中隔振效果比较突出的，当线路周围为住宅、音乐厅、医院、学校、宾馆等隔振要求较高的建筑时，该隔振方式被广泛采用。

虽然钢弹簧浮置板轨道浮置板在高频隔振中取得良好的效果，但对于20Hz以下频率，由于自身频率的原因，很难起到理想的隔振效果，甚至会造成振动放大现象。空气弹簧是在柔性的封闭气室内充入压缩空气，利用空气的可压缩性实现弹性作用的一种非金属弹簧。与普通的钢制弹簧和橡胶弹簧相比，空气弹簧自振频率很低，能够在20Hz以下保持很好的隔振性能。颗粒阻尼装置是通过颗粒之间以及与容器壁之间的非弹性碰撞，产生附加阻尼，消耗能量的装置，与普通的橡胶隔振器相比，其耐久性好，可靠度高，易用于恶劣环境中。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置。

本发明通过将颗粒盛放室周围开节流孔，把颗粒盛放室作为附加气室，同时利用颗粒阻尼耗能以及金属弹簧的弹性，实现外界激励下的宽频特别是低频隔振功能。本发明相对已有的钢弹簧隔振器，不仅提高了隔振频率范围，而且极大提高了低频激励下的隔振效果。

一种基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置，包括空气弹簧部件、颗粒阻尼部件和金属弹簧2；其中：

空气弹簧部件包括注气孔1、顶板6、气囊层7和底板10，气囊层７的上圈和下圈分别设置顶板6和底板10，顶板6上开有注气孔1，由顶板6、气囊层7和底板10组成的空间为空气弹簧气室9；

颗粒阻尼部件包括颗粒盛放室3、颗粒8和节流孔4，颗粒盛放室3表面开有若干节流孔4，颗粒８位于颗粒盛放室3内，颗粒盛放室3下部通过粘接或螺栓连接在底板10上；颗粒阻尼部件位于空气弹簧气室9内

金属弹簧2位于空气弹簧气室9内，其上部与顶板6底部连接，下部和颗粒盛放室3上部相连；

通过颗粒盛放室3表面开有的节流孔4，把颗粒盛放室3作为附加气室，同时利用颗粒阻尼耗能以及金属弹簧的弹性，实现外界激励下的宽频特别是低频隔振功能。

本发明中，顶板6和底板10包住气囊层7的上圈和下圈，且顶板6与气囊层7接触处的横截面积大于气囊层7的上圈的横截面积，底板10与气囊层7接触处的横截面积大于气囊层7的下圈的横截面积，使顶板6和底板10相对于气囊层7的上圈和下圈向外突出一段距离。

本发明中，颗粒盛放室3可为单室或多室，颗粒盛放室的截面可为圆形、椭圆形、半圆形、半椭圆形、长方形或其他多边形中任一种，材料可为金属或陶瓷，颗粒盛放室的内壁涂阻尼材料或橡胶层。

本发明中，对于颗粒盛放室3截面是长方形结构，节流孔4设置于颗粒盛放室3的前面、后面、左面或右面上，所述节流孔4为通孔，孔径小于颗粒8的直径，前面、后面、左面或右面上至少开有一个通孔，使空气弹簧气室9与颗粒盛放室连通，从而使颗粒盛放室3同时起到附加气室的作用。

本发明中，颗粒8为球体材料，材质为钢或陶瓷，颗粒8外表面外裹橡胶层。

本发明的有益效果是：

（1）颗粒阻尼室代替外加气室，大大减小了隔振装置系统的整体体积。

（2）空气弹簧自振频率很低，而且基本不变，吸收振动能力和降噪的性能好。

（3）与现有钢弹簧隔振装置相比，通过将空气弹簧部件、颗粒阻尼部件、弹性部件结合在一起，可以更好的缓冲上部荷载动力冲击，耗散更多能量，在频率低于20Hz时具有极佳隔振效果。

（4）装置中的节流孔和颗粒阻尼能在很宽的频带范围内特别是低频下提供附加阻尼，集减振与耗能阻尼于一体，能有效抑制共振峰值，极大提升了隔振效果。

（5）即使空气弹簧暂时出现故障，弹性部件和颗粒阻尼部件仍然能够支撑上部结构发挥隔振和阻尼耗能功能。

（6）可广泛应用轨道交通减振降噪要求较高和特殊减振地段。

附图说明

图1是本发明基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置立体图；

图2是本发明基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置剖面图；

图3是本发明顶板的立体图；

图4是本发明气囊层的剖面图；

图5是本发明弹性部件弹簧的立体图；

图6是本发明颗粒阻尼部件阻尼颗粒盛放室的立体图；

图7是本发明颗粒阻尼部件阻尼颗粒盛放室的剖面图；

图8是本发明颗粒阻尼部件阻尼颗粒的立体图；

图9是本发明底板的立体图；

图10是本发明钢环片的立体图；

图中标号：1为注气孔、2为螺旋钢弹簧、3为颗粒盛放室、4为节流孔、5为螺栓孔、6为顶板、7为气囊层、8为外裹软橡胶的钢珠、9为空气弹簧气室、10为底板、11为带螺栓孔的钢环片。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：

如图1~9所示，本发明为一种基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置，包括注气孔1、螺旋钢弹簧2、阻尼颗粒盛放室3、节流孔4、螺栓孔5、顶板6、气囊层7、外裹软橡胶的钢珠8、空气弹簧气室9、底板10、钢环片11。

先将数块长方形钢板焊成4室，然后将各室内壁粘结橡胶层，并将外裹软橡胶的钢珠8放入，再将1块矩形板在截面正向通过角焊缝焊接形成阻尼颗粒盛放室3，所述颗粒盛放室3为长方体结构，然后在其周围4个面上（前面、后面、左面和右面）均打2个通孔，所述通孔为节流孔4。

将颗粒盛放室3底部通过焊接固定于底板10中心，再通过焊接与螺旋钢弹簧2下部连接；首先将带有4个螺栓孔的钢环片11环住气囊层7下圈，然后将气囊层7下圈向外卷起一定长度，卷起的长度应大于钢环片11的内外半径之差，再将这4个分别螺栓穿过钢环片11和气囊层7卷边，拧紧在底板10上使底板10封住气囊7的底面；同理将圆形的顶板6通过螺栓封住气囊层7的上圈（即顶面），并使螺旋钢金属弹簧2顶部卡在顶板6底部中心。顶板6、气囊层7和底板10围成的空间为空气弹簧气室9。最后，通过注气孔1向空气弹簧气室9内充入惰性气体，形成基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置总体。

以上是本发明的典型实例，本发明的实施不限于此。

Claims (5)

1.一种基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置，包括空气弹簧部件、颗粒阻尼部件和金属弹簧(2)；所述复合隔振装置用于处理频率低于20Hz的振动，其特征在于：

空气弹簧部件包括注气孔(1)、顶板(6)、气囊层(7)和底板(10)，气囊层(7)的上圈和下圈分别设置顶板(6)和底板(10)，顶板(6)上开有注气孔(1)，由顶板(6)、气囊层(7)和底板(10)组成的空间为空气弹簧气室(9)；

颗粒阻尼部件包括颗粒盛放室(3)、颗粒(8)和节流孔(4)，颗粒盛放室(3)表面开有若干节流孔(4)，颗粒(8)位于颗粒盛放室(3)内，颗粒盛放室(3)下部通过粘接或螺栓连接在底板(10)上；颗粒阻尼部件位于空气弹簧气室(9)内

金属弹簧(2)位于空气弹簧气室(9)内，其上部与顶板(6)底部连接，下部和颗粒盛放室(3)上部相连；

通过颗粒盛放室(3)表面开有的节流孔(4)，把颗粒盛放室(3)作为附加气室，同时利用颗粒阻尼耗能以及金属弹簧的弹性，实现外界激励下的低频隔振功能。

2.根据权利要求1所述的基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置，其特征在于：顶板(6)和底板(10)包住气囊层(7)的上圈和下圈，且顶板(6)与气囊层(7)接触处的横截面积大于气囊层(7)的上圈的横截面积，底板(10)与气囊层(7)接触处的横截面积大于气囊层(7)的下圈的横截面积，使顶板(6)和底板(10)相对于气囊层(7)的上圈和下圈向外突出一段距离。

3.根据权利要求1所述的基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置，其特征在于：颗粒盛放室(3)为单室或多室，颗粒盛放室的截面为圆形、椭圆形、半圆形、半椭圆形、长方形或其他多边形中任一种，材料为金属或陶瓷，颗粒盛放室的内壁涂阻尼材料。

4.根据权利要求1所述的基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置，其特征在于：节流孔(4)设置于颗粒盛放室(3)的前面、后面、左面或右面上，所述节流孔(4)为通孔，孔径小于颗粒(8)的直径，前面、后面、左面或右面上至少开有一个通孔，使空气弹簧气室(9)与颗粒盛放室连通，从而使颗粒盛放室(3)同时起到附加气室的作用。

5.根据权利要求1所述的基于空气弹簧和颗粒阻尼材料的复合隔振装置，其特征在于：颗粒(8)为球体材料，材质为钢或陶瓷，颗粒(8)外表面外裹橡胶层。