CN110593025B - 一种用于波磨钢轨的动力吸振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于波磨钢轨的动力吸振器,包括两个相对设置的第一质量部件和两个相对设置的第二质量部件,两个第二质量部件之间用于设置钢轨,每个第二质量部件与钢轨之间设置一个第一质量部件,每个第一质量部件通过第一阻尼部件和第一弹性部件连接于钢轨轨腰,每个第二质量部件通过第二阻尼部件和第二弹性部件连接于对应的第一质量部件。运用本发明的一种用于波磨钢轨的动力吸振器,针对钢轨波磨引起的特定振动频率进行吸振降噪,避免单一动力吸振器与钢轨之间的共振现象,提高钢轨对波磨引起的特定频率振动的衰减率,能有效降低钢轨振动的平均能量水平,减少钢轨振动振幅及加速度。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通工程技术领域,特别涉及一种用于波磨钢轨的动力吸振器。
背景技术
随着我国高速铁路和城市轨道交通建设的跨越式发展,列车的运行环境变得复杂和多样化,这使得列车和轨道各部件的损伤问题越来越严重,轮轨接触损伤尤其是钢轨波浪形磨耗,是其中一个非常显著的问题。
钢轨的波磨现象不仅在高速轨道上会出现,在地铁等中低速轨道交通中也普遍存在。当列车通过钢轨的波磨区段时,不仅会引起轮轨力急剧增大,而且还会导致轨道和机车车辆的剧烈振动以及噪声的加剧,这严重影响到了列车的运行品质,并加大了脱轨的风险。因此,有必要采用新技术对钢轨波磨区段的减振性能做进一步的研究。
中国专利CN1807756A公布了一种动力吸多层约束阻尼钢轨消声器,其结构是在钢轨的轨腰和轨翼上粘贴多层约束阻尼,其由内向外为高弹性能耗材料层:第一质量层,第一阻尼层,第一约束层,第二阻尼层,第二约束层,第三阻尼层,第三约束层和保护层。该项技术存在一些不足之处:仅通过多层阻尼约束的结构,原理上属于阻尼吸振,其虽然可以吸收掉一部分钢轨振动的能量,但不能够根据实际问题的振动频谱特性,在需要控制振动水平的频率范围内实现降低振动的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有的多层阻尼钢轨消声装置,原理上属于阻尼吸振,其虽然可以吸收掉一部分钢轨振动的能量,但不能够根据实际问题的振动频谱特性,难以在需要控制振动水平的频率范围内实现降低振动的上述不足,提供一种用于波磨钢轨的动力吸振器。
为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
一种用于波磨钢轨的动力吸振器,包括两个相对设置的第一质量部件和两个相对设置的第二质量部件,两个所述第二质量部件之间用于设置钢轨,每个所述第二质量部件与所述钢轨之间设置一个所述第一质量部件,每个所述第一质量部件通过第一阻尼部件和第一弹性部件连接于所述钢轨轨腰,每个所述第二质量部件通过第二阻尼部件和第二弹性部件连接于对应的所述第一质量部件;
其中,所述第一质量部件和所述第二质量部件的质量值、结构形式、尺寸及材质能够调整,所述第一阻尼部件、所述第一弹性部件、所述第二阻尼部件和所述第二弹性部件的动力参数能够调整。
所述第一质量部件和所述第二质量部件根据实际安装空间和减振需求设置不同质量值、不同结构形式、不同材料属性及尺寸,所述第一阻尼部件和所述第二阻尼部件的阻尼值、所述第一弹性部件和所述第二弹性部件的刚度值根据所述钢轨波磨引起的频率计算设置。
由于所述钢轨波磨是有一定规律的周期性波浪形不平顺,特定位置处波长较为单一,轨道车辆以一定速度经过时所激起的振动其频率也是较为单一的,采用本发明所述的一种用于波磨钢轨的动力吸振器,基于尼动力吸振器原理,通过在所述钢轨轨腰两侧设置以弹簧阻尼部件相连的质量部件吸收来自所述钢轨的振动,所述第一质量部件及其连接的所述第一阻尼部件和所述第一弹性部件主要用于所述钢轨的吸振减振,所述第二质量部件及其连接的所述第二阻尼部件和所述第二弹性部件主要用于减少所述第一质量部件对所述钢轨的反馈振动,避免所述第一质量部件与所述钢轨发生共振,通过合理选择质量部件的质量大小及结构形式、弹簧及阻尼的动力参数,便可在所述钢轨波磨频率段上实现质量部件的振动相位与所述钢轨的振动相位相反,有效地消除所述钢轨在该频段的有害振动,实现减小所述钢轨主体的振动成分的目的。
优选地,所述第一质量部件和所述第二质量部件位于同一轴线上。
优选地,所述第一阻尼部件和所述第二阻尼部件位于同一轴线上。
优选地,所述第一弹性部件和所述第二弹性部件位于同一轴线上。
优选地,所述第一质量部件和所述第二质量部件均为质量块。
优选地,所述质量块上设有槽或者孔,用于调整质量大小。
优选地,所述第一阻尼部件和所述第二阻尼部件均为阻尼器。
优选地,所述第一弹性部件和所述第二弹性部件均为弹簧。
优选地,所述第一阻尼部件和所述第一弹性部件替换为具有阻尼的弹性元件,所述第二阻尼部件和所述第二弹性部件替换为所述具有阻尼的弹性元件。
优选地,所述具有阻尼的弹性元件为橡胶结构件。
优选地,所述橡胶结构件为橡胶块或者橡胶垫。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、运用本发明所述的一种用于波磨钢轨的动力吸振器,针对所述钢轨波磨引起的特定振动频率进行吸振降噪,避免单一动力吸振器与所述钢轨之间的共振现象,提高所述钢轨对波磨引起的特定频率振动的衰减率,能有效降低所述钢轨振动的平均能量水平,减少所述钢轨振动振幅及加速度;
2、运用本发明所述的一种用于波磨钢轨的动力吸振器,有效实现所述钢轨波磨区段特定频率减振降噪的同时,可大幅减小轮轨系统的摩擦自激振动强度以及轮轨间法向接触力的波动幅度,抑制波磨形成趋势,可在一定程度上减少波磨的形成和发展,减少所述钢轨打磨次数,降低所述钢轨打磨成本,提高所述钢轨使用寿命;
3、运用本发明所述的一种用于波磨钢轨的动力吸振器,结构简单实用,安装快速简便,成本低廉。
附图说明
图1为本发明所述的用于波磨钢轨的动力吸振器的立体结构示意图;
图2为图1的局部放大示意图;
图3为图1的俯视图;
图4为图1的侧视图。
图中标记:1-钢轨,2-第一质量部件,3-第二质量部件,4-第一阻尼部件,5-第一弹性部件,6-第二阻尼部件,7-第二弹性部件。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-4所示,本发明所述的一种用于波磨钢轨的动力吸振器,包括两个相对设置的第一质量部件2和两个相对设置的第二质量部件3。
两个所述第二质量部件3之间用于设置钢轨1,每个所述第二质量部件3与所述钢轨1之间设置一个所述第一质量部件2,每个所述第一质量部件2通过第一阻尼部件4和第一弹性部件5连接于所述钢轨1轨腰,每个所述第二质量部件3通过第二阻尼部件6和第二弹性部件7连接于对应的所述第一质量部件2,所述第一质量部件2和所述第二质量部件3位于同一轴线上,所述第一阻尼部件4和所述第二阻尼部件6位于同一轴线上,所述第一弹性部件5和所述第二弹性部件7位于同一轴线上。
具体地,所述第一质量部件2为第一质量块,所述第二质量部件3为第二质量块,所述第一阻尼部件4为第一阻尼器,所述第一弹性部件5为第一弹簧,所述第二阻尼部件6为第二阻尼器,所述第二弹性部件7为第二弹簧。
其中,所述第一质量部件2和所述第二质量部件3的质量值、结构形式、尺寸及材质能够调整,所述第一阻尼部件4、所述第一弹性部件5、所述第二阻尼部件6和所述第二弹性部件7的动力参数能够调整,所述第一质量部件2及其连接的所述第一阻尼部件4和所述第一弹性部件5主要用于所述钢轨1的吸振减振,所述第二质量部件3及其连接的所述第二阻尼部件6和所述第二弹性部件7主要用于减少所述第一质量部件2对所述钢轨1的反馈振动,避免所述第一质量部件2与所述钢轨1发生共振。
所述第一质量部件2和所述第二质量部件3的质量值根据实际安装空间和减振需求选择合理的质量比,进而确定所述第一质量部件2的质量值,再由具体质量比计算确定所述第二质量部件3的质量值。
所述第一阻尼部件4和所述第二阻尼部件6的阻尼值、所述第一弹性部件5和所述第二弹性部件7的刚度值根据所述钢轨1波磨引起的频率计算设置;由于所述钢轨1波磨是有一定规律的周期性波浪形不平顺,特定位置处波长较为单一,可假设其波长为λ,轨道车辆以速度V经过时所激起的所述钢轨1的振动频率可由如下公式计算得到:
f=V/λ
根据常规小质量比(一般小于0.1)动力吸振器经典设计公式确定所述钢轨1与所述第一质量部件2之间所述第一阻尼部件4的连接刚度值k及所述第一弹性部件5的阻尼值c,如下公式所示:
K=M(2πf)2
μ=m/M
其中,m为所述第一质量部件2的质量,M为纵向两相邻吸振器之间所述钢轨1的等效模态质量,K为纵向两相邻吸振器之间所述钢轨1的等效模态刚度,f为要降低的所述钢轨1波磨频率,μ为质量比。
同理,所述第二阻尼部件6的刚度值和所述第二弹性部件7的阻尼值同样可根据上述公式计算得到。
所述第一质量部件2、所述第一阻尼部件4以及所述第一弹性部件5相对所述钢轨1组成了一套动力吸振器系统,所述第二质量部件3、所述第二阻尼部件6以及所述第二弹性部件7相对所述第一质量部件2组成了另一套动力吸振系统,其具体的动力参数特性可根据所述钢轨1波磨引起的特定振动频率进行合理匹配设计,将已出现波磨区段的所述钢轨1横向两侧设置特定动力参数的阻尼动力吸振器系统,在纵向上等间距设置一系列同型阻尼动力吸振器,可有效降低所述钢轨1由于波磨引起的振动及噪声,减少所述钢轨1振动振幅及加速度,提高车辆运行安全性和平稳性。
作为本实施例的一个优选方案,所述第一质量块和所述第二质量块上设有槽或者孔,用于调整质量大小。
运用本发明所述的一种用于波磨钢轨的动力吸振器,针对所述钢轨1波磨引起的特定振动频率进行吸振降噪,避免单一动力吸振器与所述钢轨1之间的共振现象,提高所述钢轨1对波磨引起的特定频率振动的衰减率,能有效降低所述钢轨1振动的平均能量水平,减少所述钢轨1振动振幅及加速度,有效实现所述钢轨1波磨区段特定频率减振降噪的同时,可大幅减小轮轨系统的摩擦自激振动强度以及轮轨间法向接触力的波动幅度,抑制波磨形成趋势,可在一定程度上减少波磨的形成和发展,减少所述钢轨1打磨次数,降低所述钢轨1打磨成本,提高所述钢轨1使用寿命,该用于波磨钢轨的动力吸振器,结构简单实用,安装快速简便,成本低廉。
实施例2
本发明所述的一种用于波磨钢轨的动力吸振器,与实施例1的不同之处在于,本实施例中,将所述第一阻尼部件4和所述第一弹性部件5替换为第一具有阻尼的弹性元件,将所述第二阻尼部件6和所述第二弹性部件7替换为第二具有阻尼的弹性元件,所述第一具有阻尼的弹性元件和第二具有阻尼的弹性元件均为橡胶结构件,具体地,所述橡胶结构件为橡胶块或者橡胶垫。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于波磨钢轨的动力吸振器,其特征在于,包括两个相对设置的第一质量部件(2)和两个相对设置的第二质量部件(3),两个所述第二质量部件(3)之间用于设置钢轨(1),每个所述第二质量部件(3)与所述钢轨(1)之间设置一个所述第一质量部件(2),每个所述第一质量部件(2)通过第一阻尼部件(4)和第一弹性部件(5)连接于所述钢轨(1)轨腰,每个所述第二质量部件(3)通过第二阻尼部件(6)和第二弹性部件(7)连接于对应的所述第一质量部件(2);
其中,所述第一质量部件(2)和所述第二质量部件(3)的质量值、结构形式、尺寸及材质能够调整,所述第一阻尼部件(4)、所述第一弹性部件(5)、所述第二阻尼部件(6)和所述第二弹性部件(7)的动力参数能够调整,所述第一阻尼部件和所述第二阻尼部件的阻尼值、所述第一弹性部件和所述第二弹性部件的刚度值根据所述钢轨波磨引起的频率计算设置。
2.根据权利要求1所述的用于波磨钢轨的动力吸振器,其特征在于,所述第一质量部件(2)和所述第二质量部件(3)位于同一轴线上。
3.根据权利要求1所述的用于波磨钢轨的动力吸振器,其特征在于,所述第一阻尼部件(4)和所述第二阻尼部件(6)位于同一轴线上。
4.根据权利要求1所述的用于波磨钢轨的动力吸振器,其特征在于,所述第一弹性部件(5)和所述第二弹性部件(7)位于同一轴线上。
5.根据权利要求1所述的用于波磨钢轨的动力吸振器,其特征在于,所述第一质量部件(2)和所述第二质量部件(3)均为质量块。
6.根据权利要求5所述的用于波磨钢轨的动力吸振器,其特征在于,所述质量块上设有槽或者孔。
7.根据权利要求1所述的用于波磨钢轨的动力吸振器,其特征在于,所述第一阻尼部件(4)和所述第二阻尼部件(6)均为阻尼器。
8.根据权利要求1所述的用于波磨钢轨的动力吸振器,其特征在于,所述第一弹性部件(5)和所述第二弹性部件(7)均为弹簧。
9.根据权利要求1-8任一项所述的用于波磨钢轨的动力吸振器,其特征在于,所述第一阻尼部件(4)和所述第一弹性部件(5)替换为具有阻尼的弹性元件,所述第二阻尼部件(6)和所述第二弹性部件(7)替换为所述具有阻尼的弹性元件。
10.根据权利要求9所述的用于波磨钢轨的动力吸振器,其特征在于,所述具有阻尼的弹性元件为橡胶结构件。
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