CN113089389B - 一种钢轨吸振器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢轨吸振器装置，其特征在于：包括钢轨、腹板吸声降振本体、轨底谐振块及刚性固定夹，其中，所述轨底谐振块设置在钢轨的底部，所述腹板吸声降振本体包围所述轨底谐振块和所述钢轨的轨腰设置，所述刚性固定夹用于将所述腹板吸声降振本体固定在钢轨上。与现有技术相比，本发明通过吸声板空腔及轨腰和轨底的宽频带调频式谐振块设置，不仅吸收了轮轨耦合的高频噪声，提高了钢轨振动传播的衰减率，降低了轨道交通振动噪声污染。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种腹板吸声与调谐体组合式钢轨吸振器装置特别用于轨道车辆运行过程中钢轨受迫而产生的振动与噪声的控制。
背景技术
目前，在城市轨道交通快速发展，给人们提供了快捷、安全的出行方式的同时，其产生的噪声和振动问题也严重影响了周边居民的生活质量，危及线路周边建筑安全，并使得轨道本身的稳定性、安全性和使用寿命也受到影响。研究表明，当列车速度低于100km/h的轨道交通线路，轮轨之间形成的滚动噪声是轨道交通噪声和振动的主要组成部分，其中钢轨振动辐射的中、高频噪声对最终噪声总量的贡献尤其明显。振动噪声控制的最有效的方法是从振源上采取措施或阻断振动及噪声的传播。因此，进行钢轨振动及噪声的治理对城市轨道交通减振降噪具有重要意义。
为了控制钢轨的振动及噪声，工程人员研发了多种类型的减振降噪产品，其中调谐减振器较为常见，其利用质量—弹簧构成的调谐装置在钢轨振动时产生反作用力做功耗能使得钢轨的振动减小，例如专利CN210886775U公开的组合式钢轨降噪吸声装置，此类产品由吸声材料和外压板组成大小不同三个腔室，对钢轨噪声辐射有一定效果。但是在轨道交通中，轮轨噪声分高频及中低频，此类产品对中低频的钢轨振动衰减效果差，同时在此技术方案中，由于外壳未包围钢轨，扣件处对应的、无法加装外壳的局部钢轨仍然可以直接对外辐射噪声，因此其无法彻底阻断钢轨振动噪声的传播，直接影响减振降噪的效果。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种吸声和谐振宽频带双重治理措施的腹板吸声与调谐体组合式钢轨吸振器装置。
本发明提供一种钢轨吸振器装置，包括钢轨、腹板吸声降振本体、轨底谐振块及刚性固定夹，其中，所述轨底谐振块设置在钢轨的底部，所述腹板吸声降振本体包围所述轨底谐振块和所述钢轨的轨腰设置，所述刚性固定夹用于将所述腹板吸声降振本体固定在钢轨上。
在一个实施方案中，所述腹板吸声降振本体的局部位置与轨腰之间存在空隙。
在一个实施方案中，所述的腹板吸声降振本体包括外腹板、轨腰谐振块及吸声板，其中，所述轨腰谐振块一端与轨底接触另一端与轨腰接触，所述吸声板设置在轨腰谐振块上，其部分位置与轨腰之间存在间隙；所述外腹板至少部分包围所述轨底谐振块和轨腰谐振块设置。
在一个实施方案中，所述的轨腰谐振块包括本体和内置于本体的第一质量体。
在一个实施方案中，所述的轨腰谐振块本体为粘弹性阻尼材料，所述本体内部镶嵌多个大小或形状不同的质量体，质量体和橡胶形成多组质量弹簧单元，至少可以控制两个以上的振动频率。
在一个实施方案中，所述的吸声板曲面为微小孔吸声材料。
在一个实施方案中，所述腹板吸声降振本体相对于铁轨中心左右对称设置。
在一个实施方案中，所述外腹板为左右两块无缝对接。
在一个实施方案中，所述外腹板的包括一底板、与底板两端相连的竖板和与竖板顶端连接的斜板其中，所述底板的宽度与轨底宽度相适应，所述竖板的高度与轨底和轨底谐振块的高度之和相适应，所述斜板与所述轨腰谐振块的表面平行设置。
在一个实施方案中，所述轨底谐振块上表面直接与轨底下底面贴合或粘结上，下表面包覆在外腹板中，轨底谐振块本体为粘弹性橡胶材质，本体内部同样镶嵌多个大小或形状不同的质量体，质量体和橡胶形成多组质量弹簧单元，至少可以控制两个以上的振动频率。
由于轨道结构及运行车辆的不同工况，轨道系统的振动及其噪声有高、宽频段的特征，本发明采用腹板吸声与调谐体组合式钢轨吸振器是从轨道入手从源头上解决/降低轨道系统的振动与噪声问题的方法之一。吸振器的使用能够大大减低钢轨的振动幅值及吸声，从而降低振动引起的噪声环境辐射。
与现有技术相比，本发明从产生问题的源头入手，达到控制或降低轨道系统的振动噪声，本发明提供了一种腹板吸声与调谐体组合式钢轨吸振器装置，该吸振装置通过吸声材料和宽频带谐振的组合体，且腹板吸振器本体布置则沿钢轨的长度方向排列形成波动动力阻尼吸振器。本发明区别现有专利的最大优点：吸声材料与钢轨轨腰不完全接触，形成轮轨噪声反射衰减区，同时轨底和轨腰的不同大小的多质量橡胶弹簧单元形成多自由度的挤压弹簧质量系统，两种设计结构的结合涉及频率是一个宽频带范围；特别在针对轨道交通曲线段的横向轮轨力加剧，通过吸声减振本体与轨头下方直接接触，可提高了钢轨横向振动能量的消耗，同时抑制振动能量沿轨道方向的传递。
附图说明
图1为本发明实施案例的整体剖视图；
图2为本发明实施案例的整体装置轴测图；
图3为本发明实施案例的外腹板图；
图4为本发明实施案例的轨腰谐振块结构图；
图5为本发明实施案例的轨腰谐振块剖视图；
图6为本发明实施案例的吸声体结构图；
图7为本发明实施案例的轨底谐振块剖视图；
图8为本发明实施案例的第一固定件示意图；
图9为本发明实施案例的第二固定件示意图。
图中标号所示：钢轨1、吸声降振本体2、外腹板201、外腹板燕尾台2011、轨腰谐振块202、第一质量体2021、吸声板203、轨底谐振块3、第二质量体301、固定夹4、第一固定件41、第二固定件42。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1、2，本发明的一种钢轨吸振器装置，包括钢轨1、腹板吸声降振本体2、轨底谐振块3及刚性固定夹4。其中，所述轨底谐振块3设置在钢轨1的底部，所述腹板吸声降振本体2包围所述轨底谐振块3和所述钢轨1的轨腰设置，所述刚性固定夹4用于将所述腹板吸声降振本体2固定在钢轨1上。
在一个优选的方案中，所述腹板吸声降振本体2的局部位置与轨腰之间存在空隙。
如图3-6所示，在一个方案中，所述的腹板吸声降振本体2包括外腹板201、轨腰谐振块202及吸声板203。其中，所述轨腰谐振块202一端与轨底接触另一端与轨腰接触。所述吸声板203设置在轨腰谐振块202上，其部分位置与轨腰之间存在间隙(吸声板203 和轨腰未完全接触，可以形成噪声反射衰减腔)；所述外腹板201至少部分包围所述轨底谐振块3和轨腰谐振块202设置。优选地，所述的轨腰谐振块(202)与钢轨轨腰及轨底表面粘结，或其他方式固定。
在一个方案中，所述的轨腰谐振块包括本体和内置于本体的第一质量体2021。例如，所述的轨腰谐振块202本体为粘弹性阻尼材料，内置的质量体为多组，多组质量体大小或形状可以相同或不同，具体根据实际需要设置。例如，所述轨腰谐振块202本体为粘弹性橡胶材质，本体内部镶嵌多个大小或形状不同的质量体，质量体和橡胶形成多组质量弹簧单元，至少可以控制两个以上的振动频率。组成了宽频带复合的动力吸振装置；
如图6所示，在一个方案中，所述的吸声板203曲面为微小孔吸声材料。更优选地，所述吸声板203与轨腰谐振块202之间的固定方式为，通过凹凸台过盈配合实现。
在一个方案中，所述的轨腰谐振块(202)固定在外腹板燕尾台(2011)上。优选地，所述轨腰谐振块202与外腹板201通过外 腹板燕尾台2011 硫化成型。
在一个方案中，所述轨底谐振块3底部与底部外腹板201直接接触，上表面与轨底直接贴合。
在一个方案中，外腹板吸声降振本体2通过两组刚性固定夹反向轴孔固定于钢轨上。
在一个方案中，所述的吸声板(203)单块长度为两轨枕间距。多块沿钢轨方向(纵向)布置。
在一个方案中，所述腹板吸声降振本体2相对于铁轨中心左右对称设置。在优选的方案中，所述底部外腹板201为左右两块无缝对接。例如采用拼接方式。优选地，所述底部外腹板201的拼接方式为采用凹凸结构拼接，例如采用燕尾形状的凹槽和凸出。
在一个方案中，所述外腹板(201)的包括一底板、与底板两端相连的竖板和与竖板顶端连接的斜板其中，所述底板的宽度与轨底宽度相适应，所述竖板的高度与轨底和轨底谐振块3的高度之和相适应，所述斜板与所述轨腰谐振块202的表面平行设置。所述外腹板(201)长度等于两个轨枕之间的距离，并且预留扣件安装的位置。优选地，在扣件的位置处，外腹板(201)可以采用某种T字对接起来，满足扣件安装和后续扣件维修更换。
如图7所示，所述轨底谐振块3上表面直接与轨底下底面贴合或粘结上，下表面包覆在外腹板201中。轨底谐振块本体为粘弹性橡胶材质，单根长度为两轨枕间距，多块沿钢轨方向(纵向)布置，本体内部同样镶嵌多个大小或形状不同的第二质量体301，质量体和橡胶形成多组质量弹簧单元，至少可以控制两个以上的振动频率。
如图8,9所示，在一个方案中，所述固定夹4包括第一固定件41和第二固定件42，所述第一固定件41为一杆状结构，包括相互连接的至少四段，具体包括第一底部段、位于底部段两端的两个第一竖直段、与一个第一竖直段连接的第一倾斜段。所述第二固定件42为一杆状结构，包括相互连接的至少三段，具体包括第二底部段、位于第二底部段一端的第二竖直段、与第二竖直段连接的第二倾斜段。
其中，所述第一固定件41的两个第一竖直段上分别设置一个通孔，所述第二固定件 42的第二底部段的两端分别设置一个凸轴。在所述第二固定件42的第二底部段安装到第一固定件41的第一底部段上时，所述凸轴可插入所述通孔中。
在一个方案中，所述通孔和凸轴的位置可以互换。例如在第一固定件41上设置凸轴，在第二固定件42上设置通孔。或者在第一固定件41上设置一个凸轴和一同通孔，在第二固定件42上对应设置一个通孔和一个凸轴。当然，凸轴和通孔的数量也可以是两个或更多个。第二底部段与远端相对的另一端的凸轴或孔结构可以设置在第二竖直段上。
所述第二固定件42的第二底部段的长度、第二竖直段的高度分别于所述外腹板201 的底板、竖板尺寸相适应。所述第一固定件41的第一底部段的长度、第一竖直段的高度与所述第二二底部段的长度、第二竖直段的高度相适应。第一倾斜段和第二倾斜度段分别与所述外腹板201 的斜板贴合。
这样的结构设置，实现了第一固定件41和第二固定件42安装后能够将腹板吸声降振本体2固定在所述钢轨1上。
在一个方案中，在第一固定件41的未设置第一倾斜段的第一竖直段的上端为向远离钢轨1的方向弯曲的弯曲结构，在其与第二竖直段之间形成间隙，方便安装拆卸时手或工具的操作。所述弯曲结构优选为弧形弯曲。
在一个方案中，在第一固定件41和第二固定件42的材质均为钢。
在一个方案中，每两根轨枕之间需要2套以上的固定夹4。
如图1-7所示，本申请的吸振器装置安装时：
将轨底谐振块3设置在钢轨1底部；
组装吸声减振吸振器本体2，先安装谐振块202到外腹板201上，然后将吸声板203固定到谐振块202上；
将组装好的吸声减振吸振器本体2套在钢轨1外侧。
将第二固定件42与吸声减振吸振器本体2连接，用外力施加到第一固定件41的第一竖直段的弯曲结构上，将第一固定件41的第一竖直段套发生变形，使得第一固定件41 可以套在第二固定件42外侧，随后使得凸轴与通孔装配，松开外力后，第一竖直段恢复到竖直状态，实现了安装。上面结构中，外腹板201、第一固定件41和第二固定件42均可发生变形并回弹。安装时用外力使其变形将钢轨1等部件放置其中并释放外力回弹即可。
拆卸时，用手或工具对所述弯曲结构施加外力，使得第一固定件41的第一竖直段发生变形，进而使得凸轴和通孔脱离，进而可以将吸声减振吸振器本体2与固定夹4脱离，实现了拆卸。这样的结构而且连接固定可靠，而且安装和拆卸时操作简单方便，不需要螺栓、粘接等不好拆卸的固定结构。
本发明上述结构与现有减振体相比优势在于：
1.现有的吸声器，仅从吸声材料和钢轨形成的三个空腔角度进行轮轨高频噪声的衰减，对轮轨中低频的振动效果甚微；而本发明除了吸声板203与轨腰形成的噪声衰减空间外，轨腰谐振块 202和轨底谐振块 3组成的多组质量弹簧谐振单元将针对轮轨中低宽频进行减振，至少可以控制四个以上的频带；
2.现有吸声器或吸振器的安装方式是沿钢轨纵向布置，但是在扣件支撑位置是完全断开层，轮轨的噪声及振动将通过断开空间进行传播；而本发明也是吸声降振吸振器的外腹板201沿钢轨纵向连续布置，特别在扣件支撑位置仍然有效连接，不仅对轮轨噪声振动有效的屏蔽衰减，且保证扣件的维修和更换。
3.本发明吸振装置是在吸声结构与谐振宽频结构的组合体，因此组合式钢轨吸振器装置可使得本发明的控制频率范围在100-3000Hz(横向、垂向及噪声高频)，预期钢轨的振动水平降低20-25dB，相应轮轨耦合引起的噪声辐射水平降低5-10dB(A)。
以上实施例仅用于说明本发明技术方案，并非是对本发明的限制，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做的改变、替代、修饰、简化均为等效的变换，都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (7)
1.一种钢轨吸振器装置，其特征在于：包括钢轨、腹板吸声降振本体、轨底谐振块及刚性固定夹，其中，所述轨底谐振块设置在钢轨的底部，所述腹板吸声降振本体包围所述轨底谐振块和所述钢轨的轨腰设置，所述刚性固定夹用于将所述腹板吸声降振本体固定在钢轨上；所述的腹板吸声降振本体包括外腹板、轨腰谐振块及吸声板，其中，所述轨腰谐振块一端与轨底接触另一端与轨腰接触，并与钢轨轨腰及轨底表面固定，所述吸声板设置在轨腰谐振块上，其部分位置与轨腰之间存在间隙，形成噪声反射衰减腔；所述外腹板至少部分包围所述轨底谐振块和轨腰谐振块设置；所述的轨腰谐振块本体为粘弹性阻尼材料，所述本体内部镶嵌多个大小或形状不同的质量体，质量体和橡胶形成多组质量弹簧单元，至少可以控制两个以上的振动频率。
2.根据权利要求1所述的一种钢轨吸振器装置，其特征在于：所述的轨腰谐振块包括本体和内置于本体的第一质量体。
3.根据权利要求1所述的一种钢轨吸振器装置，其特征在于：所述的吸声板曲面为微小孔吸声材料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种钢轨吸振器装置，其特征在于：所述腹板吸声降振本体相对于铁轨中心左右对称设置。
5.根据权利要求4所述的一种钢轨吸振器装置，其特征在于：所述外腹板为左右两块无缝对接。
6.根据权利要求5所述的一种钢轨吸振器装置，其特征在于：所述外腹板的包括一底板、与底板两端相连的竖板和与竖板顶端连接的斜板其中，所述底板的宽度与轨底宽度相适应，所述竖板的高度与轨底和轨底谐振块的高度之和相适应，所述斜板与所述轨腰谐振块的表面平行设置。
7.根据权利要求6所述的一种钢轨吸振器装置，其特征在于：所述轨底谐振块上表面直接与轨底下底面贴合或粘结上，下表面包覆在外腹板中，轨底谐振块本体为粘弹性橡胶材质，本体内部同样镶嵌多个大小或形状不同的质量体，质量体和橡胶形成多组质量弹簧单元，至少可以控制两个以上的振动频率。
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