CN113136744B - 浮置板轨道用变刚度支撑装置及方法 - Google Patents

浮置板轨道用变刚度支撑装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种浮置板轨道用变刚度支撑装置及方法，装置包括环形基本支撑单元、底座、内套筒、顶盖和旋转驱动单元。每个环形基本支撑单元由一片环形固定上碟簧、一片环形可动下碟簧及多个刚度调节块组成。通过调节两片碟簧的配合角度，使刚度调节块在碟簧内侧的槽口中滑动，从而改变碟簧的有效杠杆臂长度，达到无极调节支撑装置刚度的目的。本发明通过电控马达调节支撑装置的刚度，可在有限的天窗时间内快速完成对支撑装置刚度的无极调节，确保本发明能适应不同轨道交通线路条件下对浮置板减振的需求。

Description

浮置板轨道用变刚度支撑装置及方法
技术领域
本发明属于轨道交通技术领域设备，更具体的说，涉及一种浮置板轨道用变刚度支撑装置。
背景技术
随着城市轨道交通的大量建设，越来越多的轨道交通线路临近甚至穿越需要进行振动控制的建筑物。板式浮置板轨道是轨道减振降噪最高等级的措施，传统钢弹簧浮置板具有隔振效果好，可适应不同减振等级与施工进度的要求。然而，在轨道交通线路投入长期运营后，线路的运营条件发生改变，列车的荷载特征与线路周边减振降噪需求会发生实时的变化。现有浮置板支撑装置的刚度在线路施工结束后不可调整，即便通过更换支撑装置的方式调整支撑刚度，也很难在较短的天窗时间内完成施工。如何发明一种在线路投入运行后通过不起板作业的方式，即可快速调整支撑刚度的浮置板支撑装置，实现浮置板轨道的减振效果能实时匹配变化的线路条件与减振需求，成为行业亟需。
发明内容
针对如今轨道交通对振动控制的要求，本发明的目的是提供一种浮置板轨道用变刚度支撑装置，通过电控马达调节支撑装置的刚度，可在有限的天窗时间内快速完成对支撑装置刚度的无极调整，确保本发明能适应不同轨道交通线路条件下对浮置板减振降噪的需求。
本发明采用的技术方案如下：
一种浮置板轨道用变刚度支撑装置，包括：
底座，其上设有多个竖向限位块，多个竖向限位块在底座上呈环形均匀间隔设置，将底座分隔为位于竖向限位块外侧的底座外环部分和位于竖向限位块内侧的底座内圆部分；
多组环形基本支撑单元，设置在所述底座外环部分上且沿竖向依次叠压布置，每组环形基本支撑单元包括：一片环形固定上碟簧、设置在环形固定上碟簧下方的一片环形可动下碟簧及设置在环形固定上碟簧和环形可动下碟簧之间的多个刚度调节块，其中，
所述环形固定上碟簧的下表面设有多个上碟簧槽口,多个上碟簧槽口沿环形固定上碟簧的周向旋转对称布置；
所述环形可动下碟簧的上表面设有多个下碟簧槽口，所述下碟簧槽口与同一组环形基本支撑单元内上碟簧槽口关于碟簧外径支撑面呈镜像翻转布置；
所述环形固定上碟簧上的多个上碟簧槽口与环形可动下碟簧上的多个下碟簧槽口构成多个槽口对，每个槽口对内设置一个刚度调节块，当环形可动下碟簧相对环形固定上碟簧转动时，所述刚度调节块能够在槽口对内滑动，以改变碟簧的有效杠杆臂长度L0；
所述环形固定上碟簧的环内侧面沿圆周方向均匀设置多个上碟簧限位凸起，所述底座上位于每个所述竖向限位块的外侧面上分别设有与所述上碟簧限位凸起形状相匹配的限位挡槽；
内套筒，放置在所述底座内圆部分上；
所述环形可动下碟簧的环内侧面沿圆周均匀布置多个下碟簧限位凸起，所述内套筒外侧设有与下碟簧限位凸起形状相匹配的限位挡槽；
旋转驱动单元，设置在所述内套筒内且固定在所述底座中央，旋转驱动单元的驱动轴通过传动结构与所述内套筒驱动连接；
顶盖，其底部设有环形支撑部，所述环形支撑部的底端与最上部的环形固定上碟簧的碟簧内径支撑面接触支撑。
所述刚度调节块为圆柱体，直径等于碟簧槽口宽度，高度等于每对碟簧槽口顶面之间的距离。
所述旋转驱动单元为直流马达，所述直流马达通过螺栓固定于底座中央；
所述传动结构包括直齿齿轮和与直齿齿轮相啮合的直齿内齿轮，所述直齿内齿轮通过过盈装配方式固定于内套筒的内壁面。
所述顶盖底部环形支撑部的内径等于碟簧内径。
每两个所述竖向限位块之间形成底座通槽，内套筒限位挡槽可在所述底座通槽限制的角度范围内转动。
上碟簧槽口内侧起点的直径线与上碟簧槽口中线的夹角
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
，所述上碟簧槽口的顶面呈水平布置，上碟簧槽口顶面与碟簧外径支撑面的距离h0等于碟簧高度H与碟簧厚度t之差,即
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
。
进一步的，本发明还公开了一种基于所述浮置板轨道用变刚度支撑装置的变刚度方法，当旋转驱动单元控制内套筒带动环形可动下碟簧转动时，环形基本支撑单元内的多个刚度调节块在碟簧槽口内滑动，通过控制旋转驱动单元电流方向，控制环形可动下碟簧转动方向，从而实现刚度调节块远离或靠近中心位置，以此改变碟簧的有效杠杆臂长度L0，达到无极调节支撑装置刚度的目的。
有益效果：
本发明一种浮置板轨道用变刚度支撑装置，通过电控马达调节支撑装置的刚度，可在有限的天窗时间内快速完成对支撑装置刚度的无极调整，确保本发明能适应不同轨道交通线路条件下对浮置板减振降噪的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明浮置板轨道用变刚度支撑装置在浮置板轨道内部的横断面示意图；
图2是本发明浮置板轨道用变刚度支撑装置的斜剖视图；
图3是本发明浮置板轨道用变刚度支撑装置的环形基本支撑单元结构示意图；
图4是本发明浮置板轨道用变刚度支撑装置的环形固定上碟簧仰视图；
图5是本发明浮置板轨道用变刚度支撑装置极限位置1的示意图；
图6是本发明浮置板轨道用变刚度支撑装置处于极限位置1时的环形基本支撑单元剖面图；
图7是本发明浮置板轨道用变刚度支撑装置极限位置2的示意图；
图8是本发明浮置板轨道用变刚度支撑装置处于极限位置2时的环形基本支撑单元剖面图；
图9是本发明浮置板轨道用变刚度支撑装置的底座结构示意图；
图10是本发明浮置板轨道用变刚度支撑装置的内套筒结构示意图；
图11是本发明浮置板轨道用变刚度支撑装置的直流马达与传动结构示意图；
附图标记：
1、环形基本支撑单元；10、环形固定上碟簧；101、上碟簧槽口；102、上碟簧内径支撑面；103、上碟簧外径支撑面；104、上碟簧限位凸起；11、环形可动下碟簧；111、下碟簧槽口；112、下碟簧内径支撑面；113、下碟簧外径支撑面；114、下碟簧限位凸起；12、刚度调节块；2、底座；20、底座限位挡槽；21、底座通槽；3、内套筒；30、内套筒限位挡槽；4、直流马达；40、马达驱动轴；5、顶盖；6、传动结构；60、直齿齿轮；601、齿轮键槽；61、直齿内齿轮；7、变刚度支撑装置；8、浮置板；9、道床。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例1
如图1所示，本实施例的浮置板轨道用变刚度支撑装置7安装于浮置板8的支撑装置预留孔内。
如图2、3、4所示，本实施例的浮置板轨道用变刚度支撑装置包括6个环形基本支撑单元1、底座2、内套筒3、直流马达4、顶盖5和传动结构6。
每个环形基本支撑单元1由一片环形固定上碟簧10、一片环形可动下碟簧11及12个刚度调节块12组成。环形固定上碟簧10包括上碟簧槽口101、上碟簧内径支撑面102、上碟簧外径支撑面103和上碟簧限位凸起104。上碟簧槽口101以45°倾斜开口于上碟簧10内侧，上碟簧槽口101的顶面呈水平布置，上碟簧槽口101的顶面与外径支撑面的距离等于碟簧高度与碟簧厚度之差。
每片碟簧均匀设置12个槽口，在上碟簧内侧面沿圆周均匀设置4个上碟簧限位凸起104。上碟簧限位凸起104与底座限位挡槽20配合连接。
环形可动下碟簧11包括：下碟簧槽口111、下碟簧内径支撑面112、下碟簧外径支撑面113和下碟簧限位凸起114。下碟簧槽口111的布置方式为：与同一环形基本支撑单元1内上碟簧槽口101关于碟簧外径支撑面呈镜像翻转布置。在下碟簧内侧面沿圆周均匀布置四个下碟簧限位凸起114，下碟簧限位凸起114与内套筒限位挡槽30配合连接。下碟簧11随动于内套筒3。
刚度调节块12为圆柱体，直径等于碟簧槽口宽度，高度等于每对碟簧槽口顶面之间的距离。刚度调节块12以槽口配合方式布置于上下碟簧的槽口之内，每对槽口内设置一个刚度调节块12。当环形可动下碟簧11转动时，刚度调节块12在槽口内滑动。顶盖5底面圆环与上碟簧内径支撑面102接触支撑，顶盖内径等于碟簧内径。
如图5、6所示，本实施例的浮置板轨道用变刚度支撑装置极限位置1指上碟簧10与下碟簧11的角度使刚度调节块12与支撑装置中心位置距离最小，此时支撑装置具有最大刚度。
浮置板轨道用变刚度支撑装置极限位置2指上碟簧10与下碟簧11的角度使刚度调节块12与支撑装置中心位置距离最大，此时支撑装置具有最小刚度。通过控制直流电机4，使刚度调节块12位于上述两极限位置之间，实现支撑装置刚度的无极调节。
如图7所示，本实施例的浮置板轨道用变刚度支撑装置底座2设置有与上碟簧限位凸起104形状相匹配的限位挡槽20。在拼装变刚度支撑装置时，上碟簧限位凸起104与底座限位挡槽20配合连接，对上碟簧10进行限位固定。所述底座外径等于碟簧内径。底座2设置有4个底座通槽21，内套筒限位挡槽30可在底座通槽21限制的角度范围内转动。
如图8所示，本实施例的浮置板轨道用变刚度支撑装置的内套筒3设置于底座内圆部分，内套筒外侧有与下碟簧限位凸起114形状相匹配的限位挡槽30。在拼装变刚度支撑装置时，下碟簧限位凸起114与内套筒限位挡槽30配合连接，使得下碟簧11与内套筒3形成随动关系。所述内套筒外径等于碟簧内径。
如图9所示，本实施例的浮置板轨道用变刚度支撑装置直流马达4通过螺栓固定于底座中央，马达传动杆40设有与齿轮键槽601匹配的限位凸起。传动结构6包括直齿齿轮60和直齿内齿轮61。每个支撑装置设置1个直齿内齿轮61。直齿内齿轮61通过过盈装配方式固定于内套筒3的内侧面。
本发明实现刚度调节的原理是：当电控马达控制内套筒带动环形可动下碟簧11转动时，环形基本支撑单元内的多个刚度调节块在碟簧槽口内滑动。通过控制马达电流方向，控制环形可动下碟簧11转动方向，从而实现刚度调节块远离或靠近中心位置，以此改变碟簧的有效杠杆臂长度，达到无极调节支撑装置刚度的效果。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种浮置板轨道用变刚度支撑装置，其特征在于，包括：
底座（2），其上设有多个竖向限位块，多个竖向限位块在底座（2）上呈环形均匀间隔设置，将底座（2）分隔为位于竖向限位块外侧的底座外环部分和位于竖向限位块内侧的底座内圆部分；
多组环形基本支撑单元（1），设置在所述底座外环部分上且沿竖向依次叠压布置，每组环形基本支撑单元（1）包括：一片环形固定上碟簧（10）、设置在环形固定上碟簧（10）下方的一片环形可动下碟簧（11）及设置在环形固定上碟簧（10）和环形可动下碟簧（11）之间的多个刚度调节块（12），其中，
所述环形固定上碟簧（10）的下表面设有多个上碟簧槽口（101）,多个上碟簧槽口（101）沿环形固定上碟簧（10）的周向旋转对称布置；
所述环形可动下碟簧（11）的上表面设有多个下碟簧槽口（111），所述下碟簧槽口（111）与同一组环形基本支撑单元（1）内上碟簧槽口（101）关于碟簧外径支撑面呈镜像翻转布置；
所述环形固定上碟簧（10）上的多个上碟簧槽口（101）与环形可动下碟簧（11）上的多个下碟簧槽口（111）构成多个槽口对，每个槽口对内设置一个刚度调节块（12），当环形可动下碟簧（11）相对环形固定上碟簧（10）转动时，所述刚度调节块（12）能够在槽口对内滑动，以改变碟簧的有效杠杆臂长度L0；
所述环形固定上碟簧（10）的环内侧面沿圆周方向均匀设置多个上碟簧限位凸起（104），所述底座（2）上位于每个所述竖向限位块的外侧面上分别设有与所述上碟簧限位凸起（104）形状相匹配的限位挡槽（20）；
内套筒（3），放置在所述底座内圆部分上；
所述环形可动下碟簧（11）的环内侧面沿圆周均匀布置多个下碟簧限位凸起（114），所述内套筒（3）外侧设有与下碟簧限位凸起（114）形状相匹配的限位挡槽（30）；
旋转驱动单元，设置在所述内套筒内且固定在所述底座（2）中央，旋转驱动单元的驱动轴通过传动结构（6）与所述内套筒（3）驱动连接；
顶盖（5），其底部设有环形支撑部，所述环形支撑部的底端与最上部的环形固定上碟簧（10）的碟簧内径支撑面（102）接触支撑。
2.根据权利要求1所述的浮置板轨道用变刚度支撑装置，其特征在于，所述刚度调节块（12）为圆柱体，直径等于碟簧槽口宽度，高度等于每对碟簧槽口顶面之间的距离。
3.根据权利要求1所述的浮置板轨道用变刚度支撑装置，其特征在于，所述旋转驱动单元为直流马达（4），所述直流马达（4）通过螺栓固定于底座中央；
所述传动结构（6）包括直齿齿轮（60）和与直齿齿轮（60）相啮合的直齿内齿轮（61），所述直齿内齿轮（61）通过过盈装配方式固定于内套筒（3）的内壁面。
4.根据权利要求1所述的浮置板轨道用变刚度支撑装置，其特征在于，所述顶盖底部环形支撑部的内径等于碟簧内径。
5.根据权利要求1所述的一种浮置板轨道用变刚度支撑装置，其特征在于：每两个所述竖向限位块之间形成底座通槽（21），内套筒限位挡槽（30）可在所述底座通槽（21）限制的角度范围内转动。
6.根据权利要求1所述的一种浮置板轨道用变刚度支撑装置，其特征在于：上碟簧槽口（101）内侧起点的直径线与上碟簧槽口（101）中线的夹角
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，所述上碟簧槽口（101）的顶面呈水平布置，上碟簧槽口（101）顶面与碟簧外径支撑面的距离h0等于碟簧高度H与碟簧厚度t之差，即
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
7.一种基于权利要求1~6中任一所述浮置板轨道用变刚度支撑装置的变刚度方法，其特征在于，当旋转驱动单元控制内套筒带动环形可动下碟簧（11）转动时，环形基本支撑单元（1）内的多个刚度调节块在碟簧槽口内滑动，通过控制旋转驱动单元电流方向，控制环形可动下碟簧（11）转动方向，从而实现刚度调节块远离或靠近中心位置，以此改变碟簧的有效杠杆臂长度L0，达到无极调节支撑装置刚度的目的。
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