CN112360917A - 一种用于轨道交通的减震装置 - Google Patents

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刘锦强
侯树民
郑伟健
刘松运
康强
乔海峰
梁浩
孙建丰
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B19/00—Protection of permanent way against development of dust or against the effect of wind, sun, frost, or corrosion; Means to reduce development of noise
    • E01B19/003—Means for reducing the development or propagation of noise

Abstract

本发明公开了一种用于轨道交通的减震装置，包括摩擦弹簧、支撑机构、盖板，其中，支撑机构和摩擦弹簧固定安装后，整体安装于轨道设施安装孔的下方，并由支撑部来支撑轨道设施，支撑机构上设置有若干个支撑部，盖板和支撑机构的外形与轨道设施安装孔相适配，盖板安装于轨道设施安装孔内来将其封盖。本发明用于轨道交通的减震装置，结构简单，通过摩擦弹簧的高效率减振耗能，将振动或冲击能量耗散为热能，同时结合了弹簧和减振器的优点，同时具有产品免维护，对环境不敏感，安装方式多样等优点。

Description

一种用于轨道交通的减震装置
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，尤其是一种用于轨道交通的减震装置。
背景技术
轨道交通是城市交通路网的重要组成部分，城市的轨道交通都是穿梭于市区等市民居住的地方，在运营过程中，存在以下问题：
1.居民反馈的震动影响及车厢内噪音过大；
2.供电专业均流电缆接线端子及垫圈裂纹；
3.螺旋道钉折断；
4.信号专业BTM天线螺栓断裂；
5道床轨枕破损问题。
通过采用以下方法：1.数据统计分析；2.问题频发区段喷刷标识；3.高清高速摄像机抓拍；4.浮置板道床动态位移测试；5.钢弹簧隔震器静态力学性能试验；进行研究分析表明，上述问题的主要原因均是轮轨共振。
钢轨的作用在于引导车辆的车轮前进和承受车轮压力，并通过扣件将上部压力向下传递到轨枕、道床上，以提供给车辆所需的承载要求，主要承担自上而下的力，不宜承受明显的自下而上的力。
浮置板道床的作用在于将浮置板及车辆的荷载传给隔振器，隔振器承受荷载，依靠自身的变形及阻尼吸收振动能量，达到隔振的效果。其在车辆通过时会一直处在压缩、释放回弹的工况，在释放回弹时，产生了自下而上的力。
由此可见，由于钢弹簧浮置板道床的加入，车辆、钢轨及连接部件势必会受到自下而上的力的作用。这样的工况势必会对车辆及钢轨产生额外的损伤。由于浮置板道床产生的自下而上的力的来源是隔振器，因此如何解决或改善隔振器的功能，成为问题解决的方向。
中国专利201810994550.8，公开了一种可以提供非线性弹性承载力的钢弹簧隔振器。具体结构为：静载支承弹簧和联合支承弹簧分别至少包括一个螺旋钢弹簧，静载支承弹簧与联合支承弹簧并列设置或者联合支承弹簧套设在静载支承弹簧外部，并且静载支承弹簧的顶面高于联合支承弹簧的顶面，静载支承弹簧支撑着上壳体，联合支承弹簧至少局部表面设置固体阻尼结构，或者下壳体内设有阻尼材料，联合支承弹簧至少局部置于阻尼材料中。但是该专利技术部分缓解了浮置道床系统在变化动载条件下的振动控制效果差、调平施工效率低的问题，但仍然存在钢弹簧隔振器存在的结构复杂、易损坏、成本高、隔振效果有限等问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构经过优化、减震效果优越的用于轨道交通的减震装置。
为实现上述目的，本发明一种用于轨道交通的减震装置，包括摩擦弹簧、支撑机构、盖板，
其中，所述摩擦弹簧包括上压板、中压板、摩擦弹簧本体、套筒、底板，摩擦弹簧本体安装于套筒的中心腔内，中心腔的上部内置有压装在所述摩擦弹簧本体上部的中压板，套筒与底板固定连接，套筒的上端面固定设置有限位板，上压板与中压板之间通过中心螺栓固定连接，并使得上压板与限位板之间形成下压空间。
进一步，所述上压板与限位板之间的下压空间的预设压缩量为2mm。
进一步，所述限位板上固定设置有断簧指示器，该断簧指示器通过上部部件中预设的安装孔而伸出减震装置的外部。
进一步，所述上压板与所述套筒的侧壁上设置有一圈密封板，该密封板将所述下压空间密封。
进一步，盖板和支撑机构的外形与轨道设施安装孔相适配，支撑机构上设置有若干个支撑部，支撑机构和摩擦弹簧固定安装后，整体安装于轨道设施安装孔的下方，并由支撑部来支撑轨道设施；
进一步，所述盖板、支撑机构为多角形结构，所述支撑机构的多角形的尖端部设置有所述支撑部。
进一步，所述支撑机构和摩擦弹簧从所述轨道设施安装孔放入轨道下部后，所述支撑机构和摩擦弹簧整体旋转60度，从而将三个所述支撑部支撑于所述轨道设施的底面。
进一步，所述支撑机构包括若干块厚度不同的支撑机构，以方便调节整体的支撑高度。
进一步，所述盖板的上部还设置有橡胶垫。
进一步，所述橡胶垫的上部还设置有外置盖板。盖板安装于轨道设施安装孔内来将其封盖。
本发明用于轨道交通的减震装置，结构简单，通过摩擦弹簧的高效率减振耗能，将振动或冲击能量耗散为热能，同时结合了弹簧和减振器的优点，同时具有产品免维护，对环境不敏感，安装方式多样等优点。
附图说明
图1为本发明减震装置的立体结构示意图；
图2为本发明减震装置的分体结构示意图；
图3为本发明减震装置主视图；
图4为本发明减震装置俯视图；
图5为本发明减震装置的剖视图；
图6为本发明减震装置安装示意图一；
图7为本发明减震装置安装示意图二；
图8为本发明减震装置安装示意图三；
图9为本发明减震装置安装示意图四；
图10为本发明减震装置安装示意图五。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，也可以是电连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1至图10所示，本发明一种用于轨道交通的减震装置，包括盖板1、支撑机构2、摩擦弹簧3、断簧指示器16、橡胶垫18、外置盖板19。
轨道设施4上设置有轨道设施安装孔5，盖板1、支撑机构2、橡胶垫18 和外置盖板19的外形均与轨道设施安装孔5相适配，本实施例中，轨道设施安装孔5为多角形结构，盖板1、支撑机构2、橡胶垫18和外置盖板19也为多角形结构，支撑机构2的多角形的尖端部设置有支撑部6，支撑机构2和摩擦弹簧3固定安装后，整体安装于轨道设施安装孔5的下方，并由支撑部6来支撑轨道设施4。支撑机构2的形状可以根据使用需要来进行设置，如设置有 4个、5个或6个支撑部6。
支撑机构2包括若干块厚度不同的支撑单元，以方便调节整体的支撑高度。支撑机构2和摩擦弹簧3从轨道设施安装孔5放入轨道下部后，调整使用不同厚度的支撑机构，从而通过使用若干块支撑机构2来将轨道设施4与摩擦弹簧 3之间的空间填充。进一步将支撑机构2和摩擦弹簧3整体旋转60度，从而将若干个支撑部6支撑于轨道设施4的底面，来形成对轨道设施4的支撑。安装完成后，轨道设施安装孔5内设置有将其封盖的盖板1，盖板1的上部设置有橡胶垫18，橡胶垫18的上部还设置有外置盖板19，以整体形成密封结构。
摩擦弹簧3包括上压板7、中压板8、摩擦弹簧本体9、套筒10、底板11，套筒10为中空结构，其内设置有中心腔12，摩擦弹簧本体9安装于套筒10 的中心腔12内。中心腔12的上部内置有压装在摩擦弹簧本体9上部的中压板 8，当上方实施向下的压力时，中压板8将压缩摩擦弹簧本体9向下运动。套筒10与底板11固定连接，形成底部的支撑。盖板1、支撑机构2、上压板7 之间通过螺栓21固定连接。
套筒10的上端面固定设置有限位板13，限位板13通过螺钉固定安装在套筒上。上压板7与中压板8之间通过中心螺栓14固定连接，并使得上压板7 与限位板13之间形成下压空间15。下压空间15为上方压力压缩摩擦弹簧本体 9向下运动的运行空间。上压板7与限位板13之间的下压空间15的预设压缩量为2mm。上压板7与套筒10的侧壁上设置有一圈密封板17，密封板17将下压空间15密封。密封板17通过卡箍20锁紧安装。
限位板13上固定设置有断簧指示器16，断簧指示器16通过上部部件中预设的安装孔而伸出减震装置的外部。安装断簧指示器16后，可用记号笔沿着水平面往上至5mm标记记号，若使用中，超过该标记记号，则显示摩擦弹簧本体9是去功效，可能出现断簧等故障。
本发明一种用于轨道交通的减震装置进行了如下的实验检测：
1、静刚度测试：参照GB_T 15168-2013《振动与冲击隔离器静、动态性能测试方法》，通过MTS弹性体实验台MTS-831.10，对摩擦钢弹簧隔振器进行力学性能滞回曲线测试，绘制力—变形曲线，验证摩擦钢弹簧隔振器的静刚度及能量吸收情况。
2、振动传递率试验：参照GB/T 21563-2008《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》、GB/T 2423.10-2008《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动(正弦)》标准，对摩擦钢弹簧与试验工装组成的振动测试单元在试验振动台进行5Hz-200Hz垂向扫频振动，采集振动传递率曲线，验证摩擦钢弹簧隔振器在不同频率下的减震效果。
3、冲击传递率试验：参照GB/T 21563-2008《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》、GB/T 2423.5-1995《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击》标准，对摩擦钢弹簧与试验工装组成的振动测试单元，在试验振动台进行10G/6ms半正弦波量级冲击，采集冲击传递率曲线及冲击回复时间曲线，验证摩擦钢弹簧隔振器抗冲击效果及回复时间。
4、长寿命试验：参照IEC61373-2010《铁路应用-机车车辆设备-冲击和振动试验》、CJJ/T191-2012《浮置板轨道技术规范》标准，对摩擦钢弹簧与试验工装组成的振动测试单元进行等效25年疲劳测试，记录疲劳测试前后摩擦钢弹簧力学性能滞回曲线。
5、温升试验：在长寿命试验过程中检验设备长时间高密度的反复运行摩擦对摩擦钢弹簧隔振器产品本身及环境温度的影响。
试验结论：
1、摩擦钢弹簧的安全性、可靠性：
1)参照IEC61373-2010《铁路应用车辆设备冲击和振动试验》、 CJJ/T191-2012《浮置板轨道技术规范》，对摩擦钢弹簧隔振器进行了长寿命测试。测试前后，摩擦钢弹簧静刚度变化小于5％，无机械损伤、断裂、裂纹，摩擦钢弹簧隔振器安全性、可靠性满足在铁路机车车辆正常环境条件下，承受振动的能力；符合CJJ/T 191-2012《浮置板轨道技术规范》中“4.2.2中螺旋钢弹簧不得出现目视裂纹，刚度变化不应大于10％，垂向永久变形应小于2mm。 4.2.3长寿命试验后钢弹簧隔振器阻尼变化不应大于10％”的要求。
2)随长寿命测试同步进行了摩擦弹簧隔振器产品温升测量，试验环境温度20.1～22.1℃，相对湿度60～62％，在不间断测试3小时后，产品温度最高到达34℃并保持稳定，温升情况可满足地铁应用环境；
2、摩擦钢弹簧产品的适用性：
1)参照GB_T 15168-2013《振动与冲击隔离器静、动态性能测试方法》对摩擦弹簧隔振器进行力学性能测试，通过静态刚度曲线及其滞回曲线可见摩擦钢弹簧静态刚度为6384(N/mm)，在压缩过程中表现出较大的干摩擦特性，单次压缩能够耗散60％以上动态能量。
2)参照GB/T 21563-2008《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》给出的r.m.s值及频率范围进行试验，通过实测振动传递率曲线可见：摩擦钢弹簧隔振器在27Hz左右减震效果达到50％、在40Hz左右减震效果达到97％。
3)参照GB/T2423.5-1995《电工电子产品环境试验第二部分：试验方法试验EA和导则：冲击》对被测试设备施加半正弦脉冲，通过实测冲击传递率曲线可见：摩擦钢弹簧隔振器在受到单次冲击波影响后,冲击隔离能力为60％、单次冲击回复时间为0.01s，且摩擦钢弹簧设置了预紧力，因此在单次冲击后，未发生二次晃动和能量积累情况。
本次试验在验证摩擦钢弹簧安全性、可靠性、适用性同时，对《北京地铁 14#线浮置板道床摩擦弹簧仿真试验报告(V1.2)》进行了验证，摩擦钢弹簧隔振产品在试验平台完成的减震性能、冲击性能中的表现整体上符合仿真试验计算的结论，产品安全性、可靠性、适用性满足平台模拟环境，可以进入现场试验阶段。

Claims (10)

1.一种用于轨道交通的减震装置，其特征在于，包括摩擦弹簧、支撑机构、盖板，其中，支撑机构和摩擦弹簧固定安装后，整体安装于轨道设施安装孔的下方，并由支撑部来支撑轨道设施，盖板和支撑机构的外形与轨道设施安装孔相适配，支撑机构上设置有若干个支撑部；盖板安装于轨道设施安装孔内来将其封盖。
2.如权利要求1所述的用于轨道交通的减震装置，其特征在于，所述摩擦弹簧包括上压板、中压板、摩擦弹簧本体、套筒、底板，摩擦弹簧本体安装于套筒的中心腔内，中心腔的上部内置有压装在所述摩擦弹簧本体上部的中压板，套筒与底板固定连接，套筒的上端面固定设置有限位板，上压板与中压板之间通过中心螺栓固定连接，并使得上压板与限位板之间形成下压空间。
3.如权利要求2所述的用于轨道交通的减震装置，其特征在于，所述上压板与限位板之间的下压空间的预设压缩量为2mm。
4.如权利要求2所述的用于轨道交通的减震装置，其特征在于，所述限位板上固定设置有断簧指示器，该断簧指示器通过上部部件中预设的安装孔而伸出减震装置的外部。
5.如权利要求2所述的用于轨道交通的减震装置，其特征在于，所述上压板与所述套筒的侧壁上设置有一圈密封板，该密封板将所述下压空间密封。
6.如权利要求1所述的用于轨道交通的减震装置，其特征在于，所述盖板、支撑机构为多角形结构，所述支撑机构的多角形的尖端部设置有所述支撑部。
7.如权利要求6所述的用于轨道交通的减震装置，其特征在于，所述支撑机构和摩擦弹簧从所述轨道设施安装孔放入轨道下部后，所述支撑机构和摩擦弹簧整体旋转60度，从而将若干个所述支撑部支撑于所述轨道设施的底面。
8.如权利要求1所述的用于轨道交通的减震装置，其特征在于，所述支撑机构包括若干块厚度不同的支撑机构，以方便调节整体的支撑高度。
9.如权利要求1所述的用于轨道交通的减震装置，其特征在于，所述盖板的上部还设置有橡胶垫。
10.如权利要求9所述的用于轨道交通的减震装置，其特征在于，所述橡胶垫的上部还设置有外置盖板。
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CN113089387A (zh) * 2021-04-01 2021-07-09 周允桂 一种轨道交通用的整体式的减震装置
CN113550180A (zh) * 2021-07-21 2021-10-26 无锡奥维达科技有限公司 一种轨道交通用减震装置

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