CN208844372U - 一种磁浮道岔梁及用于其的液体质量双调谐减振装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁浮道岔梁及用于其的液体质量双调谐减振装置，利用调谐质量阻尼器基本原理，将配重质量块浸设在阻尼油中，配重质量块在运动时，阻尼箱内阻尼油能提供稳定的粘滞阻尼作用，耗散受控系统振动能量，可以提高减振效率；配重质量块内部设有腔室，并有隔板将腔室隔成两部分，隔板上设有孔，腔室内的液体运动能够较好地抑制水平方向的振动；可以通过调节阻尼箱内的阻尼液和配重块腔内的液体深浅来调整其质量，校调方便，可以较好调整减振器的自振频率以适应受控系统的振动频率；不仅适用于目前磁浮道岔梁的双腹板梁型式，也适用于不便将减振器安装于道岔梁内的箱型道岔梁，适用性广；本方案具备竖向和水平方向两个方向的减振能力。

Description

一种磁浮道岔梁及用于其的液体质量双调谐减振装置

技术领域

本实用新型涉及磁浮轨道交通技术领域，特别涉及一种用于磁浮道岔梁及用于其的液体质量双调谐减振装置。

背景技术

磁浮轨道交通作为一种区别于传统轮轨交通的新型交通方式，具有造价相对低廉、污染及噪音低、维护成本低、运行安全等优势，目前国内已经建成包括长沙磁浮快线及北京S1磁浮线在内的商业运营线，由于磁浮交通的优势和当前轨道交通的需求，磁浮轨道交通有着广阔的发展前景。

道岔一般用于轨道交通中车辆的换道，磁浮道岔有别于普通轮轨道岔，采用的是轨道梁整体搬动的方式，通常由道岔梁、垛梁、驱动装置、锁定装置、台车、控制系统等组成。目前高速磁浮道岔采用的是连续弹性钢梁结构，中低速磁浮道岔则普遍使用关节型道岔结构。

磁悬浮列车依靠电磁铁提供的电磁力实现悬浮，虽然分电磁吸力型和电磁斥力型，但是都采用抱轨运行方式，通过悬浮控制器来控制电磁力，与轨道相互作用而使列车处于悬浮状态。由于实际运行中存在线路轨道的不平顺性等因素，悬浮控制器需要不断调整控制力，以保证列车悬浮在一定的高度，而道岔梁一般采用钢梁结构，当道岔梁自振频率与悬浮控制力调整频率接近时较易引起车岔共振，影响道岔使用寿命和乘坐舒适性等。因此，降低磁浮列车与道岔之间的振动响应是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型主要针对磁浮车辆和磁浮道岔之间的耦合共振问题，提出了一种用于磁浮道岔梁的液体质量双调谐减振装置，适用于连续钢梁型磁浮道岔梁及关节型磁浮道岔钢梁结构，安装、校调方便，能有效抑制列车道岔耦合振动，消耗振动能量，提高道岔使用寿命及列车稳定性、舒适性。

本实用新型还提供了一种应用上述液体质量双调谐减振装置的磁浮道岔梁。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于磁浮道岔梁的液体质量双调谐减振装置，包括：阻尼箱、道岔梁连接板和阻尼箱连接板；

所述阻尼箱通过所述阻尼箱连接板固定安装在所述道岔梁连接板上，所述道岔梁连接板用于固定安装在道岔梁上；

所述阻尼箱为液体质量双调谐阻尼箱。

优选的，所述阻尼箱包括：阻尼箱体、阻尼液、弹性机构以及配重质量箱；

所述配重质量箱浸设在所述阻尼箱体内的所述阻尼液中；所述弹性机构设置在所述阻尼箱体内，能够为所述配重质量箱提供竖直方向的回复力；

所述配重质量箱内含阻尼液体，并设有隔板；所述隔板将所述配重质量箱分为左右两部分，所述隔板上开有孔。

优选的，所述弹性机构包括弹簧装置；所述弹簧装置的一端连接于所述配重质量箱的底部，另一端固定在所述阻尼箱体的内底面；

所述阻尼箱还包括约束螺杆；所述约束螺杆穿过所述配重质量箱的裙边，一端固定在所述阻尼箱体的内底面，另一端固定在所述阻尼箱体的顶面。

优选的，所述隔板每隔一段距离开一定数量的所述孔。

优选的，所述阻尼箱体包括阻尼箱本体、阻尼箱顶板和阻尼箱密封元件；

所述阻尼箱顶板安装在所述阻尼箱本体上端，所述阻尼箱密封元件设置在所述阻尼箱顶板和所述阻尼箱本体之间。

优选的，所述配重质量箱包括配重质量箱本体、配重质量箱盖板和配重质量箱密封件；

所述配重质量箱盖板安装在所述配重质量箱本体上端，所述配重质量箱密封件设置在所述配重质量箱盖板和所述配重质量箱本体之间。

所述阻尼箱连接板采用螺纹连接方式安装固定在所述道岔梁连接板上。

优选的，所述阻尼箱采用螺纹连接方式与所述阻尼箱连接板固定安装在一起。

一种磁浮道岔梁，包括道岔梁和减振装置，所述减振装置为如上述的用于磁浮道岔梁的液体质量双调谐减振装置。

优选的，所述液体质量双调谐减振装置在线路延伸方向设置按一定间隔设置多个。

从上述的技术方案可以看出，与现有技术相比，本实用新型提供的磁浮道岔梁及用于其的液体质量双调谐减振装置具有以下优势：

(1)本实用新型利用调谐质量阻尼器基本原理，将配重质量块浸设在阻尼油中，配重质量块在运动时，阻尼箱内阻尼油能提供稳定的粘滞阻尼作用，耗散受控系统振动能量，可以提高减振效率；

(2)本实用新型的配重质量块内部设有腔室，并有隔板将腔室隔成两部分，隔板上设有孔，腔室内的液体运动能够较好地抑制水平方向的振动；

(3)本实用新型可以通过调节阻尼箱内的阻尼液和配重块腔内的液体深浅来调整其质量，校调方便，可以较好的调整减振器的自振频率以适应受控系统的振动频率；

(4)本实用新型不仅适用于目前磁浮道岔梁的双腹板梁型式，也适用于不便将减振器安装于道岔梁内的箱型道岔梁，适用性广；

(5)本实用新型具备竖向和水平方向两个方向的减振能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的道岔减振装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的减振装置安装结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的TLMD减振器简化模型结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的减振装置外观结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的减振装置结构示意图。

图中：1-阻尼箱，2-阻尼箱体，3-阻尼液，4-约束螺杆，5-螺杆固定装置，6-阻尼箱顶板，7-阻尼箱密封元件，8-配重质量箱，9-阻尼液体，10-配重质量箱裙边，11-隔板，12-配重质量箱盖板，13-配重质量箱密封件，14-弹簧装置，15-道岔梁，16-道岔梁连接板，17-阻尼箱连接板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的用于磁浮道岔梁的液体质量双调谐减振装置，包括：阻尼箱1、道岔梁连接板16和阻尼箱连接板17，其结构如图2所示；

阻尼箱1通过阻尼箱连接板17固定安装在道岔梁连接板16上，道岔梁连接板16用于固定安装在道岔梁15上；

阻尼箱1为液体质量双调谐阻尼箱。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的用于磁浮道岔梁的液体质量双调谐减振装置，采用液体质量双调谐(TLMD)减振技术方案。经典的TMD减振结构利用阻尼器的调谐作用将受控系统的振动转换为附加系统的振动，利用阻尼器内部的阻尼耗能器耗散受控系统的振动能量，以减少受控系统的振动。本方案采用的液体质量双调谐减振技术将调谐质量阻尼器(TMD)置于安装在主振动系统上的容器中，容器中充入阻尼液，给减振器提供稳定且便于调节的油阻尼并给减振器部件提供防锈蚀环境，提高减振器耐久性，调节减振器质量、弹簧刚度及阻尼参数使其满足TMD的调谐条件，可提供TMD的减振效果；调整容器尺寸及阻尼液的深度，使其满足TLD的调谐条件，可同时提供TLD的减振效果。同时由于流固耦合作用，减振器的质量块运动时推动阻尼液运动，使其波幅更大，更加有利于其吸收并耗散主振动系统的能量，不仅使减振器大的参数调整更加方便，而且使其减振效果更佳。

本方案适用于连续钢梁型磁浮道岔梁及关节型磁浮道岔钢梁结构，安装、校调方便，能有效抑制列车道岔耦合振动，消耗振动能量，提高道岔使用寿命及列车稳定性、舒适性。本实用新型不仅适用于目前磁浮道岔梁的双腹板梁型式，也适用于不便将减振器安装于道岔梁内的箱型道岔梁，适用性广。

作为优选，阻尼箱1包括：阻尼箱体2、阻尼液3、弹性机构以及配重质量箱8，其结构可以参照图5所示；

其中，配重质量箱8浸设于阻尼箱体2内的阻尼液3中；弹性机构设置在阻尼箱体2内，能够为配重质量箱8提供竖直方向的回复力；

配重质量箱8内含阻尼液体9，并设有隔板11；且该隔板11将配重质量箱8分为左右两部分，隔板11上开有孔。可以理解的是，这里所讲竖直和左右的方向概念是基于阻尼箱1在道岔梁15上的装配状态而言。

本实用新型实施例的理论原理分两部分：

1、配重质量箱作为一个TLD子系统，主要用于实现道岔侧向方向的减振，阻尼液体9在配重质量箱8内的振荡，其减振原理类似于调谐液体阻尼器，液体相互摩擦耗能，对配重质量箱侧压力提供结构回复力，减少结构振动响应。配重箱内粘滞阻尼液体9晃动产生作用于箱体的惯性力，隔板11提供液体运动的阻尼力，液体在配重箱腔内两侧的位差提供液体运动的恢复力。惯性力通过箱体传递为作用于结构上的控制力，抵消外冲击力，消耗水平方向的振动能量，这样可以较好的减弱水平振动。普通TLD阻尼由水箱与水接触面粘滞剪切引起，一般不足1％，减振适应范围较小。挡板上开有孔，通过调整配重质量箱内阻尼液体9的深度及开孔的数量、大小可以方便地调整配重质量箱振动频率，使其适应道岔梁的侧向振动频率。

2、对于减振器整体而言，基于流体与固体的耦合作用，在调谐质量阻尼器TMD基础上结合调谐液体阻尼器TLD的优点，形成液体质量双调谐减振器(TLMD)，不仅具有TLD的减振效果，TLD还可以为TMD提供阻力，充当TMD的阻尼，吸收耗散主振动系统的能量。利用流体与固体的耦合作用,不仅使减振器的参数调整更加方便,而且使其减振效果更佳。为实现对主结构的减振，一般将TMD及TLD的最优频率比均调整为主结构频率，即最优频率均接近1，其减振效果理论上将是TMD和TLD的叠加。

在对竖向振动进行减振参数设计时，将配重质量箱作为整体考虑，此 TLMD可以简化为图3所示模型，减振器动力学方程为：

式中：

下标p表示主结构，s表示TMD子系统，m、u、c、k分别表示质量、位移、阻尼、刚度，c_s,ep表示等效阻尼系数。

用振型分解法及此领域公开研究成果，可等效阻尼系数c_eq及等效阻尼比ξ_eq为：

由上式，在子结构质量m_s和外部激励一定的前提下，为使ξ_s,eq达到最优，可调整子结构与水的接触面积A_s和子系统位移振幅u_s,0。u_s,0同时与c_s,eq或ξ_s,eq有关，原则上需迭代计算A_s及u_s,0，但实际上在已知最优阻尼比ξ_d或最优频率比λ_d的情况下，此迭代计算过程会极为简化。如需主结构振动加速度最小，可计算最优频率比及阻尼比；需主结构振幅最小时，可计算最优频率比及阻尼比，此处不再赘述。

通过调整配重质量箱形状尺寸、配重质量箱内阻尼液体深度、阻尼箱尺寸及阻尼箱内液体深度等参数，可以调整TLMD减振器活动总质量M_总，减振器频率k为弹簧刚度。按照最优阻尼比或频率比调整减振器参数，可以使减振器满足道岔梁减振要求。

具体的，弹性机构包括弹簧装置14；该弹簧装置14的一端连接于配重质量箱8的底部，另一端固定在阻尼箱体2的内底面；

阻尼箱1还包括约束螺杆4；该约束螺杆4穿过配重质量箱8的裙边 10，一端固定在阻尼箱体2的内底面，另一端固定在阻尼箱体2的顶面(在此具体为其阻尼箱顶板6)，为配重质量箱8的运动提供约束导向。

为了进一步优化上述的技术方案，隔板11每隔一段距离开一定数量的孔。通过调整开孔的数量、大小可以方便地调整配重质量箱振动频率，使其适应道岔梁的侧向振动频率。

在本实施例中，阻尼箱体2包括阻尼箱本体、阻尼箱顶板6和阻尼箱密封元件7，其结构可以参照图4和图5所示；

其中，阻尼箱顶板6安装在阻尼箱本体上端，阻尼箱密封元件7设置在阻尼箱顶板6和阻尼箱本体之间，可以保证箱体内的阻尼液3不外泄。

类似的，配重质量箱8包括配重质量箱本体、配重质量箱盖板12和配重质量箱密封件13，其结构可以参照图5所示；

其中，配重质量箱盖板12安装在配重质量箱本体上端，配重质量箱密封件13设置在配重质量箱盖板12和配重质量箱本体之间，可以保证箱体内的阻尼液体9不外泄。

作为优选，阻尼箱连接板17采用螺纹连接方式安装固定在道岔梁连接板16上，牢固可靠，结构简单。

类似的，阻尼箱1采用螺纹连接方式与阻尼箱连接板17固定安装在一起。

本实用新型实施例还提供了一种磁浮道岔梁，包括道岔梁15和减振装置，该减振装置为如上述的用于磁浮道岔梁的液体质量双调谐减振装置。

为了进一步优化上述的技术方案，液体质量双调谐减振装置在线路延伸方向设置按一定间隔设置多个，以更好达到抑制道岔梁振动的目的。

下面结合具体实施例对本方案做进一步介绍：

参照图1和图2，一种用于磁浮道岔梁的液体质量双调谐减振装置包括阻尼箱1、道岔梁连接板16、阻尼箱连接板17；道岔梁连接板16安装固定在道岔梁15上，优选采用焊接方式；阻尼箱连接板17安装固定在道岔梁连接板16上，优选采用螺纹连接方式；阻尼箱与阻尼箱连接板17固定安装在一起，优选采用螺纹连接方式。该减振装置在线路延伸方向设置1个或按一定间隔设置多个，以达到抑制道岔梁振动的目的。

参照图5，阻尼箱1包括阻尼箱体2、阻尼液3、弹簧装置14、约束螺杆4以及配重质量箱8。配重质量箱8浸设在阻尼液3中，下端设有多组弹簧装置14，弹簧装置14另一端固定在阻尼箱体2内底面，约束螺杆4穿过配重质量箱8上下裙边10，约束螺杆4下端固定在阻尼箱体2内底面，上端穿过阻尼箱并固定。

配重质量箱8内含阻尼液体9，并设有隔板11，隔板11上每隔一段距离开一定数量的孔。

阻尼箱顶板6安装在阻尼箱体2上端，阻尼箱顶板6和阻尼箱体2之间设有阻尼箱密封元件7；同样，配重质量箱盖板12安装在配重质量箱8上端，配重质量箱盖板12和配重质量箱8之间设有配重质量箱密封件13。这样可以保证箱体内的阻尼油液不外泄。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：

(1)本实用新型利用调谐质量阻尼器基本原理，将配重质量块浸设在阻尼油中，配重质量块在运动时，阻尼箱内阻尼油能提供稳定的粘滞阻尼作用，耗散受控系统振动能量，可以提高减振效率；

(2)本实用新型的配重质量块内部设有腔室，并有隔板将腔室隔成两部分，隔板上设有孔，腔室内的液体运动能够较好地抑制水平方向的振动；

(3)本实用新型可以通过调节阻尼箱内的阻尼液和配重块腔内的液体深浅来调整其质量，校调方便，可以较好的调整减振器的自振频率以适应受控系统的振动频率；

(4)本实用新型不仅适用于目前磁浮道岔梁的双腹板梁型式，也适用于不便将减振器安装于道岔梁内的箱型道岔梁，适用性广；

(5)本实用新型具备竖向和水平方向两个方向的减振能力。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述只是叙述本实用新型用于磁浮道岔梁的液体质量双调谐减振装置的基本原理，并非局限在所示或所述的具体结构和适用范围，凡是在本实用新型的原理基础前提下做出的相应改进或修改，均属于本实用新型所申请的专利范围。本说明中未作详细叙述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种用于磁浮道岔梁的液体质量双调谐减振装置，其特征在于，包括：阻尼箱(1)、道岔梁连接板(16)和阻尼箱连接板(17)；

所述阻尼箱(1)通过所述阻尼箱连接板(17)固定安装在所述道岔梁连接板(16)上，所述道岔梁连接板(16)用于固定安装在道岔梁(15)上；

所述阻尼箱(1)为液体质量双调谐阻尼箱。

2.根据权利要求1所述的液体质量双调谐减振装置，其特征在于，所述阻尼箱(1)包括：阻尼箱体(2)、阻尼液(3)、弹性机构以及配重质量箱(8)；

所述配重质量箱(8)浸设在所述阻尼箱体(2)内的所述阻尼液(3)中；所述弹性机构设置在所述阻尼箱体(2)内，能够为所述配重质量箱(8)提供竖直方向的回复力；

所述配重质量箱(8)内含阻尼液体(9)，并设有隔板(11)；所述隔板(11)将所述配重质量箱(8)分为左右两部分，所述隔板(11)上开有孔。

3.根据权利要求2所述的液体质量双调谐减振装置，其特征在于，所述弹性机构包括弹簧装置(14)；所述弹簧装置(14)的一端连接于所述配重质量箱(8)的底部，另一端固定在所述阻尼箱体(2)的内底面；

所述阻尼箱(1)还包括约束螺杆(4)；所述约束螺杆(4)穿过所述配重质量箱(8)的裙边(10)，一端固定在所述阻尼箱体(2)的内底面，另一端固定在所述阻尼箱体(2)的顶面。

4.根据权利要求2所述的液体质量双调谐减振装置，其特征在于，所述隔板(11)每隔一段距离开一定数量的所述孔。

5.根据权利要求2所述的液体质量双调谐减振装置，其特征在于，所述阻尼箱体(2)包括阻尼箱本体、阻尼箱顶板(6)和阻尼箱密封元件(7)；

所述阻尼箱顶板(6)安装在所述阻尼箱本体上端，所述阻尼箱密封元件(7)设置在所述阻尼箱顶板(6)和所述阻尼箱本体之间。

6.根据权利要求2所述的液体质量双调谐减振装置，其特征在于，所述配重质量箱(8)包括配重质量箱本体、配重质量箱盖板(12)和配重质量箱密封件(13)；

所述配重质量箱盖板(12)安装在所述配重质量箱本体上端，所述配重质量箱密封件(13)设置在所述配重质量箱盖板(12)和所述配重质量箱本体之间。

7.根据权利要求1所述的液体质量双调谐减振装置，其特征在于，所述阻尼箱连接板(17)采用螺纹连接方式安装固定在所述道岔梁连接板(16)上。

8.根据权利要求1所述的液体质量双调谐减振装置，其特征在于，所述阻尼箱(1)采用螺纹连接方式与所述阻尼箱连接板(17)固定安装在一起。

9.一种磁浮道岔梁，包括道岔梁(15)和减振装置，其特征在于，所述减振装置为如权利要求1-8任意一项所述的用于磁浮道岔梁的液体质量双调谐减振装置。

10.根据权利要求9所述的磁浮道岔梁，其特征在于，所述液体质量双调谐减振装置在线路延伸方向设置按一定间隔设置多个。