CN109944119A - 吸振装置、道床及道床制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种吸振装置、道床及道床制造方法，涉及轨道减振技术领域。吸振装置包括金属壳体、金属线圈、第一永磁体和第二永磁体，金属线圈缠绕于金属壳体，第一永磁体和第二永磁体设置于金属壳体内，第一永磁体连接于金属壳体，第二永磁体受第一永磁体的斥力悬浮于第一永磁体的上方。吸振装置能够在较宽的频域范围内实现吸振效果。

Description

吸振装置、道床及道床制造方法

技术领域

本申请涉及轨道减振技术领域，具体而言，涉及一种吸振装置、道床及道床制造方法。

背景技术

铁路轨道施工中需要考虑振动对轨道的不利影响，常规的轨道减振手段是将混凝土道床板浮置于隔振器上，隔振器采用橡胶或者钢弹簧制成，利用隔振器的弹性减振原理，通过浮置板的大质量惯性平衡轨道上运行的列车引起的动荷载。

由于橡胶或钢弹簧的弹性模量、振动频率等与减振相关的参数是不变的，导致常规的隔振器只能在较窄的低频范围内实现轨道的隔振效果。

发明内容

本申请提供了一种吸振装置、道床及道床制造方法，能够在较宽的频域范围内实现吸振效果。

第一方面，提供了一种吸振装置，吸振装置包括金属壳体、金属线圈、第一永磁体和第二永磁体，金属线圈缠绕于金属壳体，第一永磁体和第二永磁体设置于金属壳体内，第一永磁体连接于金属壳体，第二永磁体受第一永磁体的斥力悬浮于第一永磁体的上方。

上述技术方案，振动由上传递至金属壳体后使金属壳体振动，从而带动第一永磁体振动；当振动频率不足以使金属壳体振动时(即达不到金属壳体的固有频率)，由于第一永磁体和第二永磁体的非线性效应，使得第一永磁体和第二永磁体的固有频率并不固定，因此第一永磁体和第二永磁体具有非常宽的共振频域，也能够使得第一永磁体振动。第一永磁体与第二永磁体之间因振动发生位置变化，导致第一永磁体与第二永磁体之间的磁通量发生变化，从而让缠绕有金属线圈的金属壳体因电磁感应现象产生电流，这个过程中将振动的机械能转化为电能，由于金属壳体具有电阻，使得通过金属壳体的电流发热，从而让电能转化为热能，最终热能与周围环境热交换而耗散。其中金属壳体外围缠绕的金属线圈可以调整振动系统的阻尼特性，根据系统需求添加或减少金属线圈数量，可以增大或减少第二永磁体在振动过程机械能转换为电能的效率，增大或减少振动时受到的阻力。整个过程将有害的振动能量最终转化为热能耗散，达到吸振的效果；由于第一永磁体和第二永磁体的非线性效应，使得第一永磁体和第二永磁体的固有频率并不固定，因此第一永磁体和第二永磁体具有非常宽的共振频域，从而能够在较宽的频域范围内实现吸振效果。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的实现方式中，金属壳体包括壳筒和壳盖，壳盖可拆卸地连接于壳筒；金属线圈缠绕于壳筒的外壁。

上述技术方案，金属壳体包括壳筒和壳盖，壳盖可拆卸地连接于壳筒，便于金属壳体的安装和拆卸；金属线圈缠绕于壳筒的外壁，使得感应电流流经金属线圈和壳筒时产生的热能，能够直接与外部环境进行热交换。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在本申请的第一方面的第二种可能的实现方式中，金属壳体具有安装柱，安装柱连接于壳筒的底座，第一永磁体和第二永磁体套设于安装柱。

上述技术方案，第一永磁体和第二永磁体套设于安装柱，便于第一永磁体的安装固定；同时能够对第二永磁体进行限位，防止因振动导致第二永磁体改变悬浮位置，致使第二永磁体与第一永磁体变成相邻端为异极后受磁吸力的作用吸在一起，不再具备发生电磁感应的条件。

结合第一方面的第一种可能的实现方式或第一方面的第二种可能的实现方式，在本申请的第一方面的第三种可能的实现方式中，第一永磁体可拆卸地连接于壳筒的底座。

上述技术方案，第一永磁体可拆卸地连接于壳筒的底座，便于第一永磁体的安装拆卸。

第二方面，提供了一种道床，道床包括第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式中的吸振装置；道床还包括基体，多个吸振装置阵列设置于基体内。

上述技术方案，道床内阵列设置多个吸振装置，当轨道振动传递至道床后，由于道床内阵列设置多个吸振装置，从而能够在较宽的频域范围内实现吸振功能，提高轨道交通的减振降噪效果。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的实现方式中，多个吸振装置在竖直方向上依次弹性连接形成吸振单元；多个吸振单元阵列设置于基体内。

上述技术方案，一个吸振单元由多个吸振装置组成，从而提高道床内每一处位置上的吸振效果；同时一个吸振单元中的多个吸振装置依次弹性连接，能够起到弹性缓冲减振的辅助效果。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在本申请的第二方面的第二种可能的实现方式中，多个吸振装置在竖直方向上依次通过钢弹簧或橡胶连接。

上述技术方案，一个吸振单元中的多个吸振装置通过钢弹簧或橡胶连接实现缓冲减振的辅助效果。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第三种可能的实现方式中，基体为混凝土板。

上述技术方案，基体为混凝土板，能够为道床提供稳定牢固的支撑。

第三方面，提供了一种道床制造方法，道床制造方法用于制造第二方面或第二方面的任意一种可能的实现方式中的道床；道床制造方法包括以下步骤：加工及铺设钢筋焊接网形成基体的框架；将吸振装置阵列设置于基体的框架内；对基体的框架进行混凝土浇筑及养护形成道床。

上述技术方案，由于采用吸振装置代替传统的隔振器，能够有效提高道床的吸振效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请第一个可选实施例中吸振装置的结构示意图；

图2为本申请第一个可选实施例中吸振装置的内部结构示意图；

图3为本申请第二个可选实施例中吸振装置的结构示意图；

图4为本申请第二个可选实施例中吸振装置的内部结构示意图；

图5为本申请第三个可选实施例中道床的结构示意图。

图标：10-吸振装置；10a-吸振装置；110-金属壳体；112-壳筒；114-壳盖；110a-金属壳体；112a-壳筒；116-安装柱；120-金属线圈；130-第一永磁体；140-第二永磁体；140a-第二永磁体；20-道床；210-基体。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”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，或者是该申请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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请的第一个可选实施例提供了一种吸振装置10，吸振装置10能够在较宽的频域范围内实现吸振效果。

请参考图1-图2，图1示出了本申请第一个可选实施例提供的吸振装置10的具体结构，图2示出了本申请第一个可选实施例提供的吸振装置10的内部具体结构。

吸振装置10包括金属壳体110、金属线圈120、第一永磁体130和第二永磁体140。其中金属壳体110的材质可以是镍铁合金或者不锈钢，金属线圈120可以是铜芯线圈或铁芯线圈，第一永磁体130和第二永磁体140的材质可以是铝镍钴或钕铁硼。

金属壳体110包括壳筒112和壳盖114，壳筒112为长方体形状，壳筒112的顶端具有安装开口，壳盖114通过螺纹配合可拆卸地连接于壳筒112的顶端。金属线圈120缠绕于壳筒112的外壁，并且与壳筒112组成闭合的回路。壳盖114与壳筒112可拆卸的连接方式，便于金属壳体110的安装和拆卸；金属线圈120缠绕于壳筒112的外壁，使得感应电流流经金属线圈120和壳筒112时产生的热能，能够直接与外部环境进行热交换。

需要说明的是，本申请实施例中，描述位置关系的“顶端”、“外壁”等词语是基于说明书附图中的位置关系来决定的，后文不再赘述。

第一永磁体130与第二永磁体140均为长方体形状，并且长宽大小略小于壳筒112的安装开口的长宽大小。第一永磁体130通过螺栓可拆卸地连接于壳筒112的底座上，便于第一永磁体130的安装拆卸。第二永磁体140放置于壳筒112内，并使第二永磁体140的下端面的磁极异于第一永磁体130的上端面的磁极，从而使得第二永磁体140能够在磁斥力的作用下悬浮于第一永磁体130的上方。由于第二永磁体140的长宽大小略小于壳筒112的安装开口的长宽大小，这样能够确保第二永磁体140不会受外力轻易地翻转后，导致下端的磁极面换成与第一永磁体130同级从而吸附在第一永磁体130上。

需要说明的是，本申请实施例并不限定第一永磁体130与壳筒112的底座的可拆卸连接方式，也不限定壳盖114与壳筒112的可拆卸连接方式，在其他一些可选实施例中，也可以通过卡扣连接或其他方式实现第一永磁体130与壳筒112的底座可拆卸连接，以及壳盖114与壳筒112的可拆卸连接。

使用时，振动传递至金属壳体110后会使金属壳体110振动，从而带动第一永磁体130振动；当振动频率不足以使金属壳体110振动时(即达不到金属壳体110的固有频率)，由于第一永磁体130和第二永磁体140的非线性效应，使得第一永磁体130和第二永磁体140的固有频率并不固定，因此第一永磁体130和第二永磁体140具有非常宽的共振频域，也能够使得第一永磁体130振动。由于第一永磁体130与第二永磁体140之间因振动发生位置变化，导致第一永磁体130与第二永磁体140之间的磁通量发生变化，从而让缠绕有金属线圈120的金属壳体110因电磁感应现象产生电流，这个过程中将振动的机械能转化为电能；由于金属壳体110具有电阻，使得通过金属壳体110的电流发热，从而让电能转化为热能；最终热能通过金属壳体110的壳筒112与周围环境热交换而耗散。整个上述过程中将有害的振动能量最终转化为热能耗散，达到吸振的效果；由于第一永磁体130和第二永磁体140的非线性效应，使得第一永磁体130和第二永磁体140的固有频率并不固定，因此第一永磁体130和第二永磁体140具有非常宽的共振频域，从而能够在较宽的频域范围内实现吸振效果。金属壳体110外围缠绕的金属线圈120可以调整整个吸振装置10振动系统的阻尼特性，根据系统需求添加或减少金属线圈120数量，可以增大或减少第二永磁体140在振动过程机械能转换为电能的效率，增大或减少振动时受到的阻力。

本申请的第二个可选实施例提供了一种吸振装置10a，吸振装置10a能够在较宽的频域范围内实现吸振效果。

请分别参考图3-图4所示，图3示出了本申请第二个可选实施例提供的吸振装置10a的具体结构，图4示出了本申请第二个可选实施例提供的吸振装置10a的内部具体结构。

吸振装置10a与第一个可选实施例中的吸振装置10的结构大致相同，均采用同一种金属线圈120，并且材质一样，不同的是，吸振装置10a采用结构不同的金属壳体110a、第一永磁体(图中未示出)和第二永磁体140a。

金属壳体110a包括壳筒112a和壳盖(图4中未画出)，壳筒112a为圆柱体形状，壳筒112a的顶端具有安装开口，壳盖通过螺纹配合可拆卸地连接于壳筒112a的顶端。金属线圈120缠绕于壳筒112a的外壁，并且与壳筒112a组成闭合的回路。金属壳体110a具有安装柱116，安装柱116连接于壳筒112a的底座，安装柱116与壳筒112a的底座可以是一体成型制成或者焊接连接。第一永磁体与第二永磁体140a均为圆柱体形状，并且第一永磁体和第二永磁体140a的中心具有通孔，通孔的大小略大于安装柱116的直径大小，第一永磁体和第二永磁体140a分别通过通孔套设于安装柱116，第一永磁体通过螺栓可拆卸地连接于壳筒112a的底座上，并使第二永磁体140a的下端面的磁极异于第一永磁体的上端面的磁极，从而使得第二永磁体140a能够在磁斥力的作用下悬浮于第一永磁体的上方。第一永磁体和第二永磁体140a套设于安装柱116，便于第一永磁体的安装固定；同时能够对第二永磁体140a进行限位，防止因振动导致第二永磁体140a改变悬浮位置，致使第二永磁体140a与第一永磁体变成相邻端为异极后受磁吸力的作用吸在一起，不再具备发生电磁感应的条件。

本申请的第三个可选实施例提供了一种道床20，道床20能够在较宽的频域范围内实现吸振功能，提高轨道交通的减振降噪效果。

请参考图5所示，图5示出了本申请第三个可选实施例提供的道床20的具体结构。

道床20包括基体210和多个吸振装置10(吸振装置10的具体数量可依据实际施工地形及区域设置；另外，道床20也可以采用吸振装置10a)。基体210为混凝土板，基体210的上方铺设轨道，从而为道床20提供稳定牢固的支撑。多个吸振装置10以两排阵列设置于基体210内，阵列的方式也可以是扇形阵列或其他阵形。道床20内阵列设置多个吸振装置10，当轨道振动传递至道床20后，由于道床20内阵列设置多个吸振装置10，从而能够在较宽的频域范围内实现吸振功能，提高轨道交通的减振降噪效果。

需要说明的是，多个吸振装置10也可以在竖直方向上依次通过钢弹簧或者橡胶层叠地弹性连接形成吸振单元，多个吸振单元阵列设置于基体210内。一个吸振单元由多个吸振装置10组成，从而提高道床20内每一处位置上的吸振效果；同时一个吸振单元中的多个吸振装置10依次弹性连接，能够起到弹性缓冲减振的辅助减振效果。

此外，本申请一个可选实施例还提供了一种道床制造方法，道床制造方法用于制造道床20；道床制造方法包括以下步骤：加工及铺设钢筋焊接网形成基体210的框架；将吸振装置10或吸振装置10a阵列设置于基体210的框架内；对基体210的框架进行混凝土浇筑及养护形成道床20。

道床制造方法是为轨道施工服务的，轨道施工主要包括以下步骤：以道床制造方法制成道床20；在道床20上预铺设轨道板后并进行精确调整，使轨道板的安装符合设计要求。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种吸振装置，其特征在于，包括：

金属壳体；

金属线圈，所述金属线圈缠绕于所述金属壳体；

第一永磁体；以及

第二永磁体；

所述第一永磁体和所述第二永磁体设置于所述金属壳体内，所述第一永磁体连接于所述金属壳体，所述第二永磁体受所述第一永磁体的斥力悬浮于所述第一永磁体的上方。

2.根据权利要求1所述的吸振装置，其特征在于：

所述金属壳体包括壳筒和壳盖，所述壳盖可拆卸地连接于所述壳筒；

所述金属线圈缠绕于所述壳筒的外壁。

3.根据权利要求2所述的吸振装置，其特征在于：

所述金属壳体具有安装柱，所述安装柱连接于所述壳筒的底座，所述第一永磁体和所述第二永磁体套设于所述安装柱。

4.根据权利要求2或3所述的吸振装置，其特征在于：

所述第一永磁体可拆卸地连接于所述壳筒的底座。

5.一种道床，其特征在于：

所述道床具有权利要求1-4中任一项所述的吸振装置；

所述道床还包括基体，多个所述吸振装置阵列设置于所述基体内。

6.根据权利要求5所述的道床，其特征在于：

多个所述吸振装置在竖直方向上依次弹性连接形成吸振单元；

多个所述吸振单元阵列设置于所述基体内。

7.根据权利要求6所述的道床，其特征在于：

多个所述吸振装置在竖直方向上依次通过钢弹簧或橡胶连接。

8.根据权利要求5所述的道床，其特征在于：

所述基体为混凝土板。

9.一种道床制造方法，其特征在于，所述道床制造方法用于制造权利要求5-8中任意一项的所述道床，所述道床制造方法包括以下步骤：

加工及铺设钢筋焊接网形成所述基体的框架；

将所述吸振装置阵列设置于所述基体的框架内；

对所述基体的框架进行混凝土浇筑及养护形成所述道床。