CN208844370U - 非线性组合式弹性隔振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于轨道交通的减振降噪技术领域，具体为一种非线性组合式弹性隔振器。其解决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。本实用新型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；本实用新型结构简单、适应动载变化能力强、隔振性能好，可以广泛应用于动载易发生变化的复杂隔振工程中。

Description

非线性组合式弹性隔振器

技术领域

本实用新型属于轨道交通的减振降噪技术领域，具体为一种可以提供非线性弹性承载力的钢弹簧隔振装置。

背景技术

隔振和减振一直是城市轨道交通和建筑的核心问题。浮置道床技术被广泛用于解决隔振和减振问题。其中，基于钢弹簧隔振装置的浮置道床系统由于具有隔振效果好，使用寿命长，隔振效果稳定等显著特点，得到行业内认可，并广泛应用于多个国家和城市的轨道交通线路中。但是，现有钢弹簧隔振装置均按照提供线性的弹性承载力设计，为了安全性考虑，其垂向刚度较大，工作过程中压缩量很小，根据《CJJ-T191-2012浮置板轨道技术规范》要求，“在列车额定荷载作用下浮置板的最大垂向位移不应大于3mm”，因此，钢弹簧隔振装置在工作状态下的压缩量一般也不超过3mm。由此带来的问题包括：(1)弹簧刚度大，工作时压缩量小，系统固有频率较高，难以全面适应当轨道车辆经过时变化动载条件下的振动控制需求，必须要动载达到一定数值弹簧才能被压缩进而实现良好的减振降噪功能，导致正在承载轨道车辆的局部段可以实现良好的隔振效果，未充分承载段隔振效果受限，整体隔振效果受到限制； (2)非工作条件下，当仅支撑浮置板时，由于荷载小，钢弹簧隔振装置的静态压缩量过小，有时甚至小于1mm，导致浮置道床的调高调平困难，施工效率较低。

有鉴于此，如何有效提高浮置道床系统在变化动载条件下的振动控制效果，同时提升调平施工效率成为一个亟待解决的行业难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种可以全面适应浮置道床系统在变化动载条件下振动控制需求，并且易于实现浮置道床调高调平的非线性组合式弹性隔振器。

本实用新型非线性组合式弹性隔振器这样实现的，包括上壳体、下壳体和弹性元件，弹性元件置于下壳体与下壳体之间，所述弹性元件包括静载支承弹簧和联合支承弹簧，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。

为增加系统阻尼，提升减振降噪效果，也可以在静载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，静载支承弹簧至少局部置于阻尼材料中。此外，下壳体内设置的阻尼材料可以是固体阻尼材料也可以是液体阻尼材料；当下壳体内设置的阻尼材料为液体阻尼材料时，为防止灰尘或雨水等异物进入，还可以在上壳体与下壳体之间设置密封装置；另外，当下壳体内设置的阻尼材料为液体阻尼材料时，为了提高阻尼耗能效果，可以同时在上壳体上设置动体，动体局部浸在液体阻尼材料中。

本实用新型非线性组合式弹性隔振器中联合支承弹簧的数量可以多于一个，联合支承弹簧之间彼此相互嵌套设置，并且顶面高度呈下降的落差布置，所述静载支承弹簧嵌套在所有联合支承弹簧的中间，并且静载支承弹簧的顶面高于所有联合支承弹簧的顶面。必要时，可以在静载支承弹簧的下方设置用于高度补偿的支座。此外，本实用新型中静载支承弹簧的刚度小于或等于联合支承弹簧的刚度。另外，为了提高稳定性，还可以上壳体和下壳体上分别对应设置静载支承弹簧和联合支承弹簧的对中定位件。当静载支承弹簧的下方设置支座时，也可以在上壳体和支座上分别对应设置静载支承弹簧的对中定位件。

下面以在浮置道床系统中应用本实用新型非线性组合式弹性隔振器为例，对本实用新型非线性组合式弹性隔振器的工作原理及有益技术效果进行说明。本实用新型非线性组合式弹性隔振器通过组合利用联合支承弹簧和静载支承弹簧，当非线性组合式弹性隔振器仅承受静载荷或者是所承受的动载荷较小时，由静载支承弹簧提供弹性支撑，联合支承弹簧不参与工作，以保证本实用新型非线性组合式弹性隔振器存在一个相对较大的、合理的压缩量，实现较低的系统固有频率，既可以方便浮置道床的调高调平操作，又可以提高动载荷较小时浮置道床系统的整体隔振效果；当非线性组合式弹性隔振器承受较大的动载荷时，联合支承弹簧和静载支承弹簧共同提供弹性支撑，一方面可以确保支撑的安全可靠；另一方面可以确保列车额定载荷作用下浮置板的最大垂向位移不超过限值；通过这种区别式地弹性支撑提供方式，也可以保证在轨道车辆经过时，动载荷强弱交替变化过程中本实用新型非线性组合式弹性隔振器始终处于有效的弹性支撑状态，使整个工作过程中浮置道床系统始终保持一个较低的固有频率水平，从而实现更好的整体减振降噪效果。

综上所述，本实用新型非线性组合式弹性隔振器具有结构简单、适应动载变化能力强、隔振性能好等特点，可以广泛应用于动载易发生变化的轨道交通、工业设备等领域的复杂隔振工程中。

附图说明

图1为本实用新型非线性组合式弹性隔振器的结构示意图之一。

图2为本实用新型非线性组合式弹性隔振器的结构示意图之二。

图3为本实用新型非线性组合式弹性隔振器的结构示意图之三。

图4为本实用新型非线性组合式弹性隔振器的结构示意图之四。

图5为本实用新型非线性组合式弹性隔振器的结构示意图之五。

图6为本实用新型非线性组合式弹性隔振器的结构示意图之六。

图7为本实用新型非线性组合式弹性隔振器的结构示意图之七。

图8为图7的俯视图。

图9为本实用新型非线性组合式弹性隔振器的结构示意图之八。

图10为图9的俯视图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示本实用新型非线性组合式弹性隔振器，包括上壳体1、下壳体2和弹性元件，弹性元件置于下壳体1与下壳体2之间，所述弹性元件包括静载支承弹簧4和联合支承弹簧3，其中，静载支承弹簧4和联合支承弹簧3均为螺旋钢弹簧，静载支承弹簧4的刚度小于联合支承弹簧3的刚度，联合支承弹簧3套设在静载支承弹簧4外部，并且静载支承弹簧4的顶面高于联合支承弹簧3的顶面，静载支承弹簧4支撑着上壳体1；下壳体2内设有阻尼材料8，静载支承弹簧4和联合支承弹簧3局部置于阻尼材料8中，所述阻尼材料8为固体阻尼材料，具体为弹性聚氨酯；此外，上壳体1和下壳体2上分别对应设置静载支承弹簧4和联合支承弹簧3的对中定位件，对中定位件同时具有帮助弹性元件对中和横向限位的功能，所述对中定位件具体为上壳体1和下壳体2上对应静载支承弹簧4设置的内侧对中定位环7，以及对应联合支承弹簧3设置的外侧对中定位环5。

下面以在浮置道床系统中应用本实用新型非线性组合式弹性隔振器为例，对本实用新型非线性组合式弹性隔振器的工作原理及有益技术效果进行说明。本实用新型非线性组合式弹性隔振器通过组合利用联合支承弹簧3和静载支承弹簧4，当非线性组合式弹性隔振器仅承受静载荷或者是所承受的动载荷较小时，由静载支承弹簧4提供弹性支撑，联合支承弹簧3 不参与工作，以保证本实用新型非线性组合式弹性隔振器存在一个相对较大的、合理的压缩量，实现较低的系统固有频率，既可以方便浮置道床的调高调平操作，又可以提高动载荷较小时浮置道床系统的整体隔振效果；当非线性组合式弹性隔振器承受较大的动载荷时，联合支承弹簧3和静载支承弹簧4共同提供弹性支撑，一方面可以确保支撑的安全可靠；另一方面可以确保列车额定载荷作用下浮置板的最大垂向位移不超过限值；通过这种区别式地弹性支撑提供方式，也可以保证在轨道车辆经过时，动载荷强弱交替变化过程中本实用新型非线性组合式弹性隔振器始终处于有效的弹性支撑状态，使整个工作过程中浮置道床系统始终保持一个较低的固有频率水平，再利用阻尼材料8实现振动能量消耗，从而实现更好的整体减振降噪效果。

需要指出的是，通过联合支承弹簧和静载支承弹簧的组合使用，使本实用新型非线性组合式弹性隔振器存在不只一个系统刚度，因此经过优化设计组合，其可以更适用于控制变化的复杂荷载，相比于使用非线性弹簧还具有制造难度低、经济性好、通过更换不同联合支承弹簧或静载支承弹簧就可以方便地重新对刚度进行匹配调整等优点。

此外，本例中以阻尼材料8为弹性聚氨酯为例进行说明，在实际应用中也可以采用高阻尼橡胶等其他固体阻尼材料，也能实现很好的技术效果，也在本实用新型要求的保护范围之中。

综上所述，本实用新型非线性组合式弹性隔振器具有结构简单、适应动载变化能力强、隔振性能好、性价比高等特点，可以广泛应用于动载易发生变化的轨道交通、工业设备等领域的复杂隔振工程中。

实施例二

如图2所示本实用新型非线性组合式弹性隔振器，与实施例一的区别在于，静载支承弹簧4的局部表面设有固体阻尼结构，所述固体阻尼结构具体为套设在静载支承弹簧4局部外表面的橡胶套9；此外，静载支承弹簧4的下方设置用于高度补偿的支座6，支座6与下壳体 2固连成一体，此时，所述静载支承弹簧4的对中定位件包括上壳体1和支座6上对应设置的内侧对中定位环7。

与实施例一相比，本例所述技术方案中，静载支承弹簧4的局部外表面增设了橡胶套9，可以有效提高系统阻尼，从而提升本实用新型非线性组合式弹性隔振器仅由静载支承弹簧4 提供弹性支撑时的减振耗能能力，实现提高整体的减振消能效果。当然，固体阻尼结构在静载支承弹簧表面的设置方式可以多种多样，除本例中提到了橡胶套外，还可以如图3所示，在静载支承弹簧4表面一体化设置橡胶层10，构成钢弹簧橡胶复合弹簧；当然，基于本例的技术原理，还可以设置包裹静载支承弹簧的簧丝的橡胶套，在此仅以文字给予说明，不再另外附图；另外，除利用橡胶材料制成固体阻尼结构外，也可以采用高阻尼弹性聚氨酯等其他固体阻尼材料制成固体阻尼结构，也都可以实现很好的技术效果，不再一一符图说明，都在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例三

如图4所示本实用新型非线性组合式弹性隔振器，与图3所示技术方案的区别在于，下壳体2仅由底板构成，联合支承弹簧3和静载支承弹簧4置于下壳体2上；此外，联合支承弹簧3的局部表面设置固体阻尼结构，具体的，所述固体阻尼结构为联合支承弹簧3的局部表面一体化设置的弹性聚氨酯层11。

与实施例二相比，本例所述技术方案涉及的元件更少，结构更加简单，维修更换也更加便利。当然，如实施例二中对静载支承弹簧4表面设置固体阻尼结构的描述相似，联合支承弹簧3表面设置固体阻尼结构的方式也可以多种多样，例如可以在联合支承弹簧的外侧表面套设橡胶套，或者在联合支承弹簧的簧丝表面套设橡胶套等等；除在联合支承弹簧的局部一体化设置固体阻尼结构外，还可以将联合支承弹簧整体嵌设在固体阻尼结构中，也都可以实现很好的技术效果，不再一一附图给予说明，都在本实用新型要求的保护范围之中。

实施例四

如图5所示本实用新型非线性组合式弹性隔振器，与实施例一的区别在于，下壳体2内设置的阻尼材料8具体为液体阻尼材料，静载支承弹簧4的下方设置用于高度补偿的支座6，支座6与下壳体2固连成一体，联合支承弹簧3和静载支承弹簧4局部置于液体阻尼材料中；此外，为防止灰尘或雨水等异物进入，上壳体1与下壳体2之间还设置有密封装置，所述密封装置具体为密封套12；所述静载支承弹簧4的对中定位件包括上壳体1和支座6上对应设置的内侧对中定位环7。

与实施例一相比，本例所述的技术方案中，联合支承弹簧3和静载支承弹簧4均局部置于液体阻尼材料里，在应用过程中，无论是静载支承弹簧4单独工作，还是与联合支承弹簧 3一起工作，都可以通过液体阻尼材料实现消耗振动能量，因此可以实现良好的减振降噪效果；此外，本例所述技术方案的结构简单，组装加工工艺简单，维修保养及更换弹性元件均十分方便。

实施例五

如图6所示本实用新型非线性组合式弹性隔振器，与实施例一的区别在于，联合支承弹簧设置二个，包括第一联合支承弹簧13和第二联合支承弹簧14，其中，第一联合支承弹簧 13套设在静载支承弹簧4外部，第一联合支承弹簧13的顶面低于静载支承弹簧4的顶面，但高于第二联合支承弹簧14的顶面，第一联合支承弹簧13的下部与支座6进行配合限位并且局部嵌设在阻尼材料8中；第二联合支承弹簧14套设在第一联合支承弹簧13的外部，第二联合支承弹簧14的顶面低于第一联合支承弹簧13的顶面。

与实施例一相比，本例中由于设置了二个联合支承弹簧，通过静载支承弹簧与第一联合支承弹簧的组合使用，以及静载支承弹簧与第一联合支承弹簧及第二联合支承弹簧的组合使用，使本实用新型非线性组合式弹性隔振器可以实现的系统刚度更多，经过优化设计组合，可以针对性地用于控制更复杂的变化荷载。

基于本例的技术原理，理论上，联合支承弹簧也可以设置三个、四个、甚至更多个，只需要将联合支承弹簧之间彼此相互嵌套设置，并且顶面高度呈下降的落差布置，所述静载支承弹簧嵌套在所有联合支承弹簧的中间，并且静载支承弹簧的顶面高于所有联合支承弹簧的顶面即可。在实际应用中可以根据工程实际需要以及联合支承弹簧和静载支承弹簧的外形尺寸，设定联合支承弹簧的数量及其顶面高度差。

实施例六

如图7和图8所示本实用新型非线性组合式弹性隔振器，与实施例一的区别在于，静载支承弹簧4和联合支承弹簧3均设置多个，具体的，静载支承弹簧4共设置四个，联合支承弹簧3共设置八个，静载支承弹簧4和联合支承弹簧3呈三行四列的阵列排布，其中，静载支承弹簧4分别位于本实用新型非线性组合式弹性隔振器的四个角部；此外，静载支承弹簧4和联合支承弹簧3采用完全相同的螺旋钢弹簧，静载支承弹簧4和联合支承弹簧3的刚度相同；另外，静载支承弹簧4的下方设置用于高度补偿的支座6，支座6与下壳体2固连成一体。

本例所述技术方案中，静载支承弹簧和联合支承弹簧采用完全相同的螺旋钢弹簧，其弹性元件的种类少，加工和使用更加方便。本例中，八个联合支承弹簧的顶面高度相同，基于本例和实施例五的技术原理，也可以将八个联合支承弹簧再分成顶面高度不同的二组甚至更多组，也能实现更多的系统刚度变化；此外，需要指出的是，本例中以静载支承弹簧共设置四个、联合支承弹簧共设置八个为例进行说明，在实际应用中也可以根据工程需要分别设定静载支承弹簧和联合支承弹簧的数量，都在本实用新型要求的保护范围之中。

实施例七

如图9和图10所示本实用新型非线性组合式弹性隔振器，与实施例六的区别在于，下壳体2内设有阻尼材料8，阻尼材料8具体为液体阻尼材料，上壳体1上固定设置动体15，动体15局部浸在液体阻尼材料中。

与实施例六相比，本例的优势在于，当弹性元件发生变形时，不仅发生弹性变形的弹性元件会与液体阻尼材料发生剪切耗能，动体15也会与液体阻尼材料之间发生剪切耗能，大大提升了工作过程中的减振耗能效果。需要指出的是，本例以设置九个动体为例进行说明，实际应用中，动体设置的位置和数量可以根据需要进行设计；此外，本例中以设置棒状的动体进行说明，实际应用中，动体的具体形式可以多种多样，例如还可以采用管状的动体、片状的动体等其他形式的动体，也都能实现很好的技术效果，都在本实用新型要求的保护范围之中。

本实用新型的实施例主要是为了方便理解本实用新型的技术原理，并不局限于上述实施例记载的内容，上述实施例记载的技术内容也可以进行交叉使用，基于实用新型技术原理，本领域技术人员可以对上述实施例所述技术方案重新进行组合或利用同类技术对其中某些元件进行简单替换，只要基于本实用新型的技术原理，都在本实用新型要求的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种非线性组合式弹性隔振器，包括上壳体、下壳体和弹性元件，弹性元件置于下壳体与下壳体之间，其特征在于所述弹性元件包括静载支承弹簧和联合支承弹簧，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。

2.根据权利要求1所述的非线性组合式弹性隔振器，其特征在于静载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，静载支承弹簧至少局部置于阻尼材料中。

3.根据权利要求1或2所述的非线性组合式弹性隔振器，其特征在于下壳体内设置的阻尼材料为液体阻尼材料，上壳体与下壳体之间设有密封装置。

4.根据权利要求1所述的非线性组合式弹性隔振器，其特征在于联合支承弹簧多于一个，联合支承弹簧之间彼此相互嵌套设置，并且顶面高度呈下降的落差布置，所述静载支承弹簧嵌套在所有联合支承弹簧的中间，并且静载支承弹簧的顶面高于所有联合支承弹簧的顶面。

5.根据权利要求1所述的非线性组合式弹性隔振器，其特征在于静载支承弹簧的刚度小于或等于联合支承弹簧的刚度。

6.根据权利要求1所述的非线性组合式弹性隔振器，其特征在于静载支承弹簧的下方设置用于高度补偿的支座。

7.根据权利要求6所述的非线性组合式弹性隔振器，其特征在于上壳体和支座上分别对应设置静载支承弹簧的对中定位件。

8.根据权利要求1所述的非线性组合式弹性隔振器，其特征在于上壳体和下壳体上分别对应设置静载支承弹簧和联合支承弹簧的对中定位件。

9.根据权利要求1所述的非线性组合式弹性隔振器，其特征在于下壳体内设置的阻尼材料为液体阻尼材料，上壳体上设置动体，动体局部浸在液体阻尼材料中。