CN112761033A - 双刚度阻尼隔振器及具有其的浮置板及浮置板轨道系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双刚度阻尼隔振器及具有其的浮置板及浮置板轨道系统，双刚度阻尼隔振器包括固定部，固定部包括底座、阻尼筒及套筒；阻尼筒固定在底座中部；套筒对应位于阻尼筒外侧且沿底座周侧固定；运动部包括顶盖、一级钢弹簧、二级钢弹簧及阻尼活塞，顶盖位于套筒上方且与套筒上端通过密封件密封活动连接；一级钢弹簧套设在阻尼筒与套筒之间且其上下端分别与顶盖及底座的端面抵接；二级钢弹簧穿设在一级钢弹簧内部，且一端端部抵接在阶梯状阻尼筒的阶梯端面上，另一端与顶盖具有间距；阻尼活塞一端与顶盖固定，另一端位于阻尼筒筒径较小段内；阻尼筒及套筒内均装有阻尼液。本发明结构简单，可降低环境噪声。

Description

双刚度阻尼隔振器及具有其的浮置板及浮置板轨道系统

技术领域

本发明涉及轨道减振降噪技术领域,具体的涉及一种双刚度阻尼隔振器及具有其的浮置板及浮置板轨道系统。

背景技术

为了降低地铁运行引起的环境振动噪声，城市轨道大量采用了减振轨道，其中减振效果最好的为钢弹簧浮置板轨道。浮置板轨道通过在轨道板下设置弹性隔振器，将轨道板的振动与地基基础隔离，达到隔振的目的。

浮置板轨道本质是一个轨道-弹簧-阻尼隔振系统，系统隔振性能的好坏主要取决于隔振器的刚度和轨道板的质量。轨道板质量越大，隔振器刚度越小，系统的固有频率越低，浮置板轨道的隔振效果越好。因而从隔振性能考虑隔振器刚度应尽量取小值。然而，低刚度的隔振器会导致列车通过时轨道板的变形量增大，影响列车行车安全性与轨道结构的受力状态。因此，浮置板轨道隔振器的设计需要综合考虑减振效果和行车安全性，结合列车经过浮置板轨道的动态过程及隔振器的载荷特点进行设计。

因此，如何提供一种可降低地铁运行引起的环境振动噪声的双刚度阻尼隔振器及具有其的浮置板轨道系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种既可以降低地铁运行引起的环境振动噪声，又可以保证地铁运行的双刚度阻尼隔振器及具有其的浮置板轨道系统。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种双刚度阻尼隔振器，包括固定部，所述固定部包括底座、阻尼筒及套筒；所述阻尼筒包括一体同轴连接的大直径部和小直径部形成的阶梯状筒结构，其大直径的底端固定在所述底座中部；所述小直径部位于大直径部上端且小直径部的筒壁壁厚沿其轴向为渐变设置；所述套筒对应位于所述阻尼筒的小直径部及大直径部外侧且沿所述底座周侧固定；

运动部，所述运动部包括顶盖、一级钢弹簧、二级钢弹簧及阻尼活塞，所述顶盖位于所述套筒上方且与所述套筒上端通过密封件密封活动连接；所述一级钢弹簧套设在所述套筒内壁与所述阻尼筒的大直径部的外壁之间的轴向空间且分别与所述顶盖及所述底座的端面抵接；所述二级钢弹簧穿设在所述一级钢弹簧内侧，且一端端部抵接在大直径部与所述小直径部连接处的阶梯端面上，另一端与所述顶盖具有下压间距；所述阻尼活塞一端与所述顶盖固定，另一端位于所述阻尼筒小直径部内部；

所述阻尼筒的大直径部和小直径部及所述套筒内均装有阻尼液。

本发明的有益效果是：本发明通过双刚度钢弹簧及阻尼活塞在阻尼液中的运动，通过阻尼液相对流量变化及双刚度钢弹簧共同作用，形成非线性阻尼特性曲线，使得隔振器非线性阻尼在减小共振峰的同时不放大高频载荷的振动传递，在一定程度上提高了浮置板轨道的低频隔振性能，衰减了轮轨力响应，降低了环境噪声。

优选的，所述一级钢弹簧的弹簧刚度大于所述二级钢弹簧的弹簧刚度，且所述一级钢弹簧的刚度为4.5kN/mm；所述二级钢弹簧的刚度为2kN/mm；所述一级钢弹簧的簧丝直径大于所述二级钢弹簧的簧丝直径。

优选的，所述下压间距的尺寸L为4.3mm。

优选的，所述小直径部为第一筒体，所述大直径部为第二筒体，所述第一筒体和第二筒体的轴心共线；且第一筒体一体连接在所述第二筒体上端。

优选的，所述阻尼活塞包括阻尼连接杆及阻尼环盘，所述阻尼连接杆一端与所述顶盖固定，另一端伸入至所述第一筒体内腔；所述阻尼环盘套固在所述阻尼连接杆位于所述第一筒体内的周侧。

优选的，所述阻尼连接杆伸入所述第一筒体方向的端部一体设有支撑盘，且所述支撑盘在所述第二筒体内腔。

优选的，所述第一筒体的壁厚沿其轴向为渐变设置，所述第一筒体上沿其轴向设有多个阻尼孔，阻尼孔的孔径大小为渐变设置，第一筒体壁厚和阻尼孔孔径大小由上至下变化趋势至少包括逐渐减小、逐渐增大、先增大后减小或先减小后增大。

本发明还提供了一种浮置板，所述浮置板本体上沿其长度方向均匀设有上下贯穿的多个通孔；每个所述通孔内壁均固定有固定套筒，所述双刚度阻尼隔振器对应位于所述固定套筒内；所述顶盖与所述固定套筒内壁连接；所述绝缘盖板固定在所述通孔对应所述浮置板本体的上端；所述底座固定在对应所述通孔下方的地基上。

优选的，还包括可调节所述浮置板本体高度的垫板及卡板，所述垫板抵接在所述顶盖上；所述卡板抵接在所述垫板上端面且外周侧与所述固定套筒内壁卡接。

本发明还公开了一种浮置板轨道系统，多个所述浮置板铺设在道床上，所述双刚度阻尼隔振器沿所述浮置板长度方向均匀间隔分布，相邻两个双刚度阻尼隔振器的间距为1.5m。

附图说明

图1为本发明双刚度阻尼隔振器及其浮置板断面图；

图2为本发明双刚度阻尼隔振器截面剖面图；

图3为本发明浮置板道床平面图；

图4为本发明浮置板轨道系统列车驶过双刚度阻尼隔振器受力特性曲线图；

图5为本发明双刚度阻尼隔振器非线性阻尼特性曲线一；

图6为本发明双刚度阻尼隔振器非线性阻尼特性曲线二；

图7为本发明双刚度阻尼隔振器非线性阻尼特性曲线三；

图8为本发明双刚度阻尼隔振器非线性阻尼特性曲线四。

1底座、2阻尼筒、201第一筒体、202第二筒体、3套筒、4顶盖、5一级钢弹簧、6二级钢弹簧、7阻尼活塞、701阻尼连接杆、702阻尼环盘、703支撑盘、8密封件、9浮置板本体、10固定套筒、11垫板、12卡板、13绝缘盖板、14道床。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。其中M为列车驶入前浮置板自由振动动态载荷，N为列车离开后浮置板自由振动动态载荷，W为列车驶入冲击极小值动态载荷，P为列车驶入冲击极大值动态载荷。

参阅本发明附图1至8，根据本发明实施例一种双刚度阻尼隔振器，包括固定部，固定部包括底座1、阻尼筒2及套筒3；阻尼筒2包括一体同轴连接的大直径部和小直径部形成的阶梯状筒结构，其大直径的底端固定在底座1中部；小直径部位于大直径部上端且小直径部的筒壁壁厚沿其轴向为渐变设置；套筒3对应位于阻尼筒2的小直径部及大直径部外侧且沿底座1周侧固定；

运动部，运动部包括顶盖4、一级钢弹簧5、二级钢弹簧6及阻尼活塞7，顶盖4位于套筒3上方且与套筒3上端通过密封件8密封活动连接；一级钢弹簧5套设在套筒3内壁与阻尼筒2的大直径部的外壁之间的轴向空间且分别与顶盖4及底座1的端面抵接；二级钢弹簧6穿设在一级钢弹簧4内侧，且一端端部抵接在大直径部与小直径部连接处的阶梯端面上，另一端与顶盖4具有下压间距；阻尼活塞7一端与顶盖4固定，另一端位于阻尼筒3小直径部内部；

阻尼筒2的大直径部和小直径部及套筒3内均装有阻尼液。

在一些具体实施例中，一级钢弹簧5的弹簧刚度大于二级钢弹簧6的弹簧刚度，具体的一级钢弹簧5的弹簧刚度约为4.5kN/mm，二级钢弹簧6的弹簧刚度约为2kN/mm；且一级钢弹簧5的簧丝直径大于二级钢弹簧6的簧丝直径。一级刚度弹簧具有支撑浮置板的作用，保证浮置板系统在静平衡位置处具有较小刚度，提高浮置板轨道在自由振动时的隔振效果。

具体的，下压间距的尺寸L为4.3mm，当列车驶入浮置板轨道时，一级刚度弹簧下压距离L，浮置板与二级钢弹簧接触，此时一级钢弹簧与二级钢弹簧并联同时起支撑作用，增加整体的刚度，保证浮置板轨道变形处于安全范围内。

阻尼筒2分别对应筒径较小段及筒径较大段为第一筒体201和第二筒体202，第一筒体201和第二筒体202的轴心共线；且第一筒体202一体连接在第二筒体201上端。

阻尼活塞7包括阻尼连接杆701及阻尼环盘702，阻尼连接杆701一端与顶盖4固定，另一端伸入至第一筒体201内腔；阻尼环盘702套固在阻尼连接杆701位于第一筒体201内的周侧。阻尼活塞配合变截面、变孔径阻尼筒及阻尼液，实现隔振器阻尼系数的各种非线性变化具体包括渐小非线性阻尼曲线、渐大非线性阻尼曲线、先大后小非线性阻尼曲线和先小后大非线性阻尼曲线，与一级钢弹簧及二级钢弹簧共同作用得到减振效果。

阻尼连接杆701伸入第一筒体201方向的端部一体设有支撑盘703，且支撑盘703在第二筒体202内腔，支撑盘703可以使得浮置板下移有个极限距离。

本发明可以通过不同的组合实现隔振器阻尼系数的各种非线性变化，具体包括渐小非线性阻尼曲线、渐大非线性阻尼曲线、先大后小非线性阻尼曲线和先小后大非线性阻尼曲线，非线性阻尼特性曲线根据浮置板轨道的振动特点和隔振器的载荷特点设计。

具体的，阻尼介质为胶状阻尼剂或高粘度阻尼液。

此外，本发明还公开了一种浮置板，包括双刚度阻尼隔振器、浮置板本体及绝缘盖板13，浮置板本体9上沿其长度方向均匀设有上下贯穿的多个通孔；每个通孔内壁均固定有固定套筒10，双刚度阻尼隔振器对应位于固定套筒10内；顶盖4与固定套筒10内壁连接；绝缘盖板13固定在通孔对应浮置板本体9的上端；底座1固定在对应通孔下方的地基上。

具体的，还包括可调节浮置板本体9高度的垫板11及卡板12，垫板11抵接在顶盖4上；卡板12抵接在垫板5上端面且外周侧与固定套筒10内壁卡接。

本发明还公开了一种浮置板轨道系统，包括多个浮置板，多个浮置板铺设在道床上，双刚度阻尼隔振器沿浮置板长度方向均匀间隔分布，相邻两个双刚度阻尼隔振器的间距为1.5m。

本发明提供的双刚度钢弹簧结构是基于列车经过浮置板轨道的动态过程及隔振器的载荷特点分析基础上进行的设计，浮置板静平衡位置处(即车辆驶来浮置板前及车辆驶离浮置板后)隔振器应具有较小的刚度，当列车驶入浮置板轨道时，浮置板下压，浮置板与二级钢弹簧之间的下压间距消失，这时一级钢弹簧与二级钢弹簧共同作用，使系统刚度增大，保证列车有序通过，同时保证了浮置板轨道的减振效果与行车安全性；本发明提供的双刚度阻尼隔振器及浮置板轨道系统具有减振降噪性能好、轨道稳定性高、结构简单可靠、工程造价低等优点，可以广泛应用于轨道交通减振降噪要求高和特殊减振地铁。

本发明可以通过对双刚度钢弹簧阻尼器结构的合理设计，使得双刚度钢弹簧与非线性阻尼液配合实现最优的系统减振效果。

对于实施例公开的装置和使用方法而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种双刚度阻尼隔振器，其特征在于，包括

固定部，所述固定部包括底座(1)、阻尼筒(2)及套筒(3)；所述阻尼筒(2)包括一体同轴连接的大直径部和小直径部形成的阶梯状筒结构，其大直径的底端固定在所述底座(1)中部；所述小直径部位于大直径部上端且小直径部的筒壁壁厚沿其轴向为渐变设置；所述套筒(3)对应位于所述阻尼筒(2)的小直径部及大直径部外侧且沿所述底座(1)周侧固定；

运动部，所述运动部包括顶盖(4)、一级钢弹簧(5)、二级钢弹簧(6)及阻尼活塞(7)，所述顶盖(4)位于所述套筒(3)上方且与所述套筒(3)上端通过密封件(8)密封活动连接；所述一级钢弹簧(5)套设在所述套筒(3)内壁与所述阻尼筒(2)的大直径部的外壁之间的轴向空间且分别与所述顶盖(4)及所述底座(1)的端面抵接；所述二级钢弹簧(6)穿设在所述一级钢弹簧(4)内侧，且一端端部抵接在大直径部与所述小直径部连接处的阶梯面上，另一端与所述顶盖(4)具有下压间距；所述阻尼活塞(7)一端与所述顶盖(4)固定，另一端位于所述小直径部内部；

所述阻尼筒(2)的大直径部和小直径部及所述套筒(3)内均装有阻尼液。

2.根据权利要求1所述的一种双刚度阻尼隔振器，其特征在于，所述一级钢弹簧(5)的弹性模量大于所述二级钢弹簧(6)的弹性模量，所述一级钢弹簧(5)的刚度为4.5kN/mm；所述二级钢弹簧(6)的刚度为2kN/mm；所述一级钢弹簧(5)的簧丝直径大于所述二级钢弹簧(6)的簧丝直径。

3.根据权利要求1所述的一种双刚度阻尼隔振器，其特征在于，所述下压间距的尺寸L为4.3mm。

4.根据权利要求1所述的一种双刚刚度钢弹簧阻尼隔振器，其特征在于，所述小直径部为第一筒体(201)，所述大直径部为第二筒体(202)，所述第一筒体(201)和第二筒体(202)的轴心共线；且第一筒体(202)一体连接在所述第二筒体(201)上端。

5.根据权利要求1所述的一种双刚度阻尼隔振器，其特征在于，所述阻尼活塞(7)包括阻尼连接杆(701)及阻尼环盘(702)，所述阻尼连接杆(701)一端与所述顶盖(4)固定，另一端伸入至所述第一筒体(201)内腔；所述阻尼环盘(702)套固在所述阻尼连接杆(701)位于所述第一筒体(201)内的周侧。

6.根据权利要求5所述的一种双刚度阻尼隔振器，其特征在于，所述阻尼连接杆(701)伸入所述第一筒体(201)方向的端部一体设有支撑盘(703)，且所述支撑盘(703)在所述第二筒体(202)内腔。

7.根据权利要求1所述的一种双刚度阻尼隔振器，其特征在于，所述第一筒体(201)的壁厚沿其轴向为渐变设置，所述第一筒体(201)上沿其轴向设有多个阻尼孔，所述阻尼孔的孔径大小为渐变设置，所述第一筒体(201)壁厚和阻尼孔孔径大小由上至下变化趋势包括逐渐减小、逐渐增大、先增大后减小或先减小后增大。

8.一种浮置板，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的双刚度阻尼隔振器、浮置板本体及绝缘盖板(13)，所述浮置板本体(9)上沿其长度方向均匀设有上下贯穿的多个通孔；每个所述通孔内壁均固定有固定套筒(10)，所述双刚度阻尼隔振器对应位于所述固定套筒(10)内；所述顶盖(4)与所述固定套筒(10)内壁连接；所述绝缘盖板(13)固定在所述通孔对应所述浮置板本体(9)的上端；所述底座(1)固定在对应所述通孔下方的地基上。

9.根据权利要求8所述浮置板，其特征在于，还包括可调节所述浮置板本体(9)高度的垫板(11)及卡板(12)，所述垫板(11)抵接在所述顶盖(4)上；所述卡板(12)抵接在所述垫板(5)上端面且外周侧与所述固定套筒(10)内壁卡接。

10.一种浮置板轨道系统，其特征在于，包括多个如权利要求8或9所述的浮置板，多个所述浮置板铺设在道床上，所述双刚度阻尼隔振器沿所述浮置板长度方向均匀间隔分布，相邻两个双刚度阻尼隔振器的间距为1.5m。

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