CN114541185A - 一种吸振耗能减振垫板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸振耗能减振垫板，涉及铁路轨道技术领域，包括垫板组件；所述垫板组件包括垫板本体、内板和弹性件，所述垫板本体中部开有第一通孔，所述内板设于所述第一通孔内；所述垫板本体通过弹性件和内板连接；所述垫板本体采用橡胶类弹性材料制成，所述内板采用金属类材料制成；所述弹性件采用聚酯类弹性材料制成；所述弹性件一端和所述第一通孔内侧连接，所述弹性件另一端和所述内板侧面连接，所述内板和所述垫板本体相互平行；采用本方案，通过橡胶材质的垫板本体，以及金属材质的内板形成层状周期结构，利用布拉格带隙控制高频振动，且两者相互组合，对中、高频振动均具有较好的控制效果。

Description

一种吸振耗能减振垫板
技术领域
本发明涉及铁路轨道技术领域，具体涉及一种吸振耗能减振垫板。
背景技术
目前，在铁路、城轨交通领域中，扣件系统是铁路轨道的重要组成部分，是连接钢轨与轨枕的联结零件；我国城市轨道交通扣件系统一般分为轨底支承型和轨腰支承型扣件系统，传统的轨底支承型扣件是由主要由弹条、轨下弹性垫板、铁垫板、螺旋道钉和板下弹性垫板等部件组装而成，轨道弹性主要由弹条和弹性垫板提供，可以起到很好的支承限位作用；在钢轨和轨枕之间设置弹性垫板，它的首要作用是缓冲车辆通过路轨时所产生的高速振动和冲击，保护路基和轨枕，并对信号系统进行电绝缘。
虽然现有技术中的弹性垫板通常由橡胶材料制成，它具有较高的承载能力，又具有一定的弹性，一般能后缓冲钢轨的振动，但由于橡胶材料本身硬度大，阻尼比小，将其应用在铁轨中，特别是地铁钢轨的波磨地段，轮轨冲击力大，其隔振效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸振耗能减振垫板，主要应用于地铁钢轨，采用本方案，通过橡胶材质的垫板本体，以及金属材质的内板形成层状周期结构，利用布拉格带隙控制高频振动，且两者相互组合，对中、高频振动均具有较好的控制效果。
本发明通过下述技术方案实现：
一种吸振耗能减振垫板，包括垫板组件；
所述垫板组件包括垫板本体、内板和弹性件，所述垫板本体中部开有第一通孔，所述内板设于所述第一通孔内；
所述垫板本体通过弹性件和内板连接；
所述垫板本体采用橡胶类弹性材料制成，所述内板采用金属类材料制成。
相对于现有技术中，由于橡胶材料本身硬度大，阻尼比小，将其应用在铁轨中，特别是地铁钢轨的波磨地段，轮轨冲击力大，其隔振效果并不理想的问题，本方案提供了一种吸振耗能减振垫板，其具体结构中，包括垫板组件，垫板组件包括有垫板本体、内板和弹性件，在垫板本体的中部开有第一通孔，在第一通孔内设置有内板，其中垫板本体和内板的具体结构不做限制，为更好的说明，本方案中，垫板本体和内板的结构均优选为长方形结构，第一通孔为长条孔，将内板设置在第一通孔内，垫板本体通过弹性件和内板连接；其中垫板本体由橡胶材料制成，在减振的同时，还能起支撑作用；在垫板本体内设置内板，由于内板为金属类材料制成，其质量较大，则在振动过程中，内板在弹性件的作用下进行往复振动；此时，由于垫板本体和内板各自的振动频率不同，在相互振动时能形成层状周期结构，形成频率禁带，从而利用布拉格带隙，使共振载荷被抑制，从而达到减振隔振效果；垫板本体周期性内嵌振子，两者相互组合，对于中、高频振动均有较好的控制效果；其中，内板可根据现场地铁钢轨的实际情况，选择由不同金属制成，由于不同的金属，其密度不同，如铜的密度大于铁而小于银，在相同体积下，密度越大，则质量越大，而质量越大，则其频率越小，因此，可根据现场地铁钢轨的实际振动频率，从而选择相应的金属制成内板，达到较好的抗振效果。
进一步优化，所述弹性件采用聚酯类弹性材料制成；由于金属材料制成的内板，其质量较大，在往复振动时，会对弹性件产生较大的拉扯，其拉扯频率较高，因此，为防止弹性件在拉扯中被损坏，应采用耐久性更好、抗冲击性能更佳的聚酯类弹性材料制作而成。
进一步优化，所述弹性件一端和所述第一通孔内侧连接，所述弹性件另一端和所述内板侧面连接，所述内板和所述垫板本体相互平行；其中，弹性件设置于第一通孔内，便于带动内板在第一通孔内往复振动；而内板和垫板本体相互平行，在同一平面内振动，便于共振载荷的抑制。
进一步优化，所述弹性件沿所述第一通孔内侧周向均布有多个弹性件，相邻所述弹性件之间均留有空隙；为保证内板的振动不受阻碍，本方案中，需将弹性件分为多个，且多个弹性件均布在第一通孔内侧，使内板和垫板本体之间的连接更为柔性，避免采用整体式的弹性件，从而导致振动不易传递；而本方案的内板通过多个弹性件实现多方位连接，在实现更为柔性连接的同时，还能实现各个方向的振动传递不受影响。
进一步优化，多个所述弹性件分布于所述内板的侧边及边角上；使内板的侧边及边角处均能保证振动的传递与抵消。
进一步优化，所述垫板本体和内板的中心重合；保证两者的中心重合，使整体的减振效果更好。
进一步优化，所述垫板本体和内板上均开有第二通孔，所述第二通孔内用于沿垂向插入钢棒；为提高减振垫板的纵向和横向刚度，本方案中，在垫板本体和内板上均开有第二通孔，还设置有钢棒，图中未视出，只需将钢棒沿垂向插入第二通孔内，即竖向垂直于减振垫板的方向，即可使减振垫板尽可能的不能横向和纵向振动，其中钢棒的直径仅略小于第二通孔的直径，使减振垫板能沿垂向振动。
进一步优化，所述垫板本体的周向方向上均布有多个第二通孔；用于使垫板本体的纵向和横向刚度分布更为均匀。
进一步优化，所述内板上的第二通孔开设于所述内板的中心处；用于避免过多的减少内板的质量，并使内板的纵向和横向刚度分布更为均匀。
进一步优化，所述减振垫板还包括多个垫板组件，沿垂向方向，多个所述垫板组件的侧面依次相互贴合；本方案的结构系统可设置有多个垫板组件相组合，即其垂向刚度可以根据需要调整，以满足各个等级的减振需求。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明的目的在于提供一种吸振耗能减振垫板，主要应用于地铁钢轨，采用本方案，通过橡胶材质的垫板本体，以及金属材质的内板形成层状周期结构，利用两者不同的振动频率，并利用布拉格带隙控制高频振动，且两者相互组合，对中、高频振动均具有较好的控制效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
图1为本发明提供的一种吸振耗能减振垫板的结构示意图；
图2为本发明提供的一种吸振耗能减振垫板的俯视图；
图3为本发明提供的一种吸振耗能减振垫板的侧视图；
图4为本发明提供的一种吸振耗能减振垫板的局部剖视图A-A。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-垫板本体，11-第一通孔，2-内板，3-弹性件，4-第二通孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例1提供了一种吸振耗能减振垫板，如图1至图4所示，包括垫板组件；
所述垫板组件包括垫板本体1、内板2和弹性件3，所述垫板本体1中部开有第一通孔11，所述内板2设于所述第一通孔11内；
所述垫板本体1通过弹性件3和内板2连接；
所述垫板本体1采用橡胶类弹性材料制成，所述内板2采用金属类材料制成。
相对于现有技术中，由于橡胶材料本身硬度大，阻尼比小，将其应用在铁轨中，特别是地铁钢轨的波磨地段，轮轨冲击力大，其隔振效果并不理想的问题，本方案提供了一种吸振耗能减振垫板，其具体结构中，包括垫板组件，垫板组件包括有垫板本体1、内板2和弹性件3，在垫板本体1的中部开有第一通孔11，在第一通孔11内设置有内板2，其中垫板本体1和内板2的具体结构不做限制，为更好的说明，本方案中，垫板本体1和内板2的结构均优选为长方形结构，第一通孔11为长条孔，将内板2设置在第一通孔11内，垫板本体1通过弹性件3和内板2连接；其中垫板本体1由橡胶材料制成，在减振的同时，还能起支撑作用；在垫板本体1内设置内板2，由于内板2为金属类材料制成，其质量较大，则在振动过程中，内板2在弹性件3的作用下进行往复振动；此时，由于垫板本体1和内板2各自的振动频率不同，在相互振动时能形成层状周期结构，形成频率禁带，从而利用布拉格带隙，使共振载荷被抑制，从而达到减振隔振效果；垫板本体1周期性内嵌振子，两者相互组合，对于中、高频振动均有较好的控制效果；其中，内板2可根据现场地铁钢轨的实际情况，选择由不同金属制成，由于不同的金属，其密度不同，如铜的密度大于铁而小于银，在相同体积下，密度越大，则质量越大，而质量越大，则其频率越小，因此，可根据现场地铁钢轨的实际振动频率，从而选择相应的金属制成内板2，达到较好的抗振效果。
本实施例中，所述弹性件3采用聚酯类弹性材料制成；由于金属材料制成的内板2，其质量较大，在往复振动时，会对弹性件3产生较大的拉扯，其拉扯频率较高，因此，为防止弹性件3在拉扯中被损坏，应采用耐久性更好、抗冲击性能更佳的聚酯类弹性材料制作而成。
本实施例中，所述弹性件3一端和所述第一通孔11内侧连接，所述弹性件3另一端和所述内板2侧面连接，所述内板2和所述垫板本体1相互平行；其中，弹性件3设置于第一通孔11内，便于带动内板2在第一通孔11内往复振动；而内板2和垫板本体1相互平行，在同一平面内振动，便于共振载荷的抑制。
本实施例中，所述弹性件3沿所述第一通孔11内侧周向均布有多个弹性件3，相邻所述弹性件3之间均留有空隙；为保证内板2的振动不受阻碍，本方案中，需将弹性件3分为多个，且多个弹性件3均布在第一通孔11内侧，使内板2和垫板本体1之间的连接更为柔性，避免采用整体式的弹性件3，从而导致振动不易传递；而本方案的内板2通过多个弹性件3实现多方位连接，在实现更为柔性连接的同时，还能实现各个方向的振动传递不受影响。
本实施例中，多个所述弹性件3分布于所述内板2的侧边及边角上；使内板2的侧边及边角处均能保证振动的传递与抵消。
本实施例中，所述垫板本体1和内板2的中心重合；保证两者的中心重合，使整体的减振效果更好。
实施例2
本实施例2在实施例1的基础上进一步优化，提供了一种吸振耗能减振垫板，如图1至图4所示，包括垫板组件；
所述垫板组件包括垫板本体1、内板2和弹性件3，所述垫板本体1中部开有第一通孔11，所述内板2设于所述第一通孔11内；
所述垫板本体1通过弹性件3和内板2连接；
所述垫板本体1采用橡胶类弹性材料制成，所述内板2采用金属类材料制成。
相对于现有技术中，由于橡胶材料本身硬度大，阻尼比小，将其应用在铁轨中，特别是地铁钢轨的波磨地段，轮轨冲击力大，其隔振效果并不理想的问题，本方案提供了一种吸振耗能减振垫板，其具体结构中，包括垫板组件，垫板组件包括有垫板本体1、内板2和弹性件3，在垫板本体1的中部开有第一通孔11，在第一通孔11内设置有内板2，其中垫板本体1和内板2的具体结构不做限制，为更好的说明，本方案中，垫板本体1和内板2的结构均优选为长方形结构，第一通孔11为长条孔，将内板2设置在第一通孔11内，垫板本体1通过弹性件3和内板2连接；其中垫板本体1由橡胶材料制成，在减振的同时，还能起支撑作用；在垫板本体1内设置内板2，由于内板2为金属类材料制成，其质量较大，则在振动过程中，内板2在弹性件3的作用下进行往复振动；此时，由于垫板本体1和内板2各自的振动频率不同，在相互振动时能形成层状周期结构，形成频率禁带，从而利用布拉格带隙，使共振载荷被抑制，从而达到减振隔振效果；垫板本体1周期性内嵌振子，两者相互组合，对于中、高频振动均有较好的控制效果；其中，内板2可根据现场地铁钢轨的实际情况，选择由不同金属制成，由于不同的金属，其密度不同，如铜的密度大于铁而小于银，在相同体积下，密度越大，则质量越大，而质量越大，则其频率越小，因此，可根据现场地铁钢轨的实际振动频率，从而选择相应的金属制成内板2，达到较好的抗振效果。
本实施例中，所述垫板本体1和内板2上均开有第二通孔4，所述第二通孔4内用于沿垂向插入钢棒；为提高减振垫板的纵向和横向刚度，本方案中，在垫板本体1和内板2上均开有第二通孔4，还设置有钢棒，图中未视出，只需将钢棒沿垂向插入第二通孔4内，即竖向垂直于减振垫板的方向，即可使减振垫板尽可能的不能横向和纵向振动，其中钢棒的直径仅略小于第二通孔4的直径，使减振垫板能沿垂向振动。
本实施例中，所述垫板本体1的周向方向上均布有多个第二通孔4；用于使垫板本体1的纵向和横向刚度分布更为均匀。
本实施例中，所述内板2上的第二通孔4开设于所述内板2的中心处；用于避免过多的减少内板2的质量，并使内板2的纵向和横向刚度分布更为均匀。
本实施例中，所述减振垫板还包括多个垫板组件，沿垂向方向，多个所述垫板组件的侧面依次相互贴合；本方案的结构系统可设置有多个垫板组件相组合，即其垂向刚度可以根据需要调整，以满足各个等级的减振需求。
本实施例提供的一种吸振耗能减振垫板，主要应用在地铁钢轨中，解决现有技术中的弹性垫板隔振效果并不理想的问题，通过上述实施例，采用橡胶材质的垫板本体1，以及金属材质的内板2，通过不同的振动频率，并利用布拉格带隙控制高频振动，从而达到较好的抗振效果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吸振耗能减振垫板，其特征在于，包括垫板组件；
所述垫板组件包括垫板本体（1）、内板（2）和弹性件（3），所述垫板本体（1）中部开有第一通孔（11），所述内板（2）设于所述第一通孔（11）内；
所述垫板本体（1）通过弹性件（3）和内板（2）连接；
所述垫板本体（1）采用橡胶类弹性材料制成，所述内板（2）采用金属类材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种吸振耗能减振垫板，其特征在于，所述弹性件（3）采用聚酯类弹性材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种吸振耗能减振垫板，其特征在于，所述弹性件（3）一端和所述第一通孔（11）内侧连接，所述弹性件（3）另一端和所述内板（2）侧面连接，所述内板（2）和所述垫板本体（1）相互平行。
4.根据权利要求1所述的一种吸振耗能减振垫板，其特征在于，所述弹性件（3）沿所述第一通孔（11）内侧周向均布有多个弹性件（3），相邻所述弹性件（3）之间均留有空隙。
5.根据权利要求4所述的一种吸振耗能减振垫板，其特征在于，多个所述弹性件（3）分布于所述内板（2）的侧边及边角上。
6.根据权利要求1所述的一种吸振耗能减振垫板，其特征在于，所述垫板本体（1）和内板（2）的中心重合。
7.根据权利要求1所述的一种吸振耗能减振垫板，其特征在于，所述垫板本体（1）和内板（2）上均开有第二通孔（4），所述第二通孔（4）内用于沿垂向插入钢棒。
8.根据权利要求7所述的一种吸振耗能减振垫板，其特征在于，所述垫板本体（1）的周向方向上均布有多个第二通孔（4）。
9.根据权利要求7所述的一种吸振耗能减振垫板，其特征在于，所述内板（2）上的第二通孔（4）开设于所述内板（2）的中心处。
10.根据权利要求1所述的一种吸振耗能减振垫板，其特征在于，所述减振垫板还包括多个垫板组件，沿垂向方向，多个所述垫板组件的侧面依次相互贴合。
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