CN211285085U - 一种动力吸振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力吸振器，包括设置于钢轨两侧的质量块，所述质量块上面向钢轨翼板和轨腰的表面分别开设通孔，所述通孔内放置弹簧，所述弹簧前端设置与钢轨接触的钢球或T型构件，所述弹簧后端设置螺栓；所述质量块顶部和侧面分别设有阻尼元件，所述阻尼元件外贴敷一层用于保护阻尼元件的钢板，形成动力吸振器的整体，所述动力吸振器整体通过弯折的条状弹性连接件固定于钢轨的非工作面上，本实用新型所公开的动力吸振器结构简单，减振降噪效果好，性能稳定，耐候性好，适用频域范围更广，使用寿命长，性价比高。

Description

一种动力吸振器

技术领域

本实用新型涉及一种动力吸振器，特别涉及一种钢轨上使用的动力吸振器。

背景技术

随着经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市轨道交通也进入大发展时期。轨道交通的快速发展缓解了城市交通压力、促进了城市的发展，但也带来了一些问题，特别是噪声问题。轨道列车运行时噪声源多种多样，主要有轮轨噪声，启动、制动噪声，压缩机进排气时产生的噪声，受电弓噪声，空调、通风设备噪声，牵引噪声，轨道列车喇叭、扬声器系统噪声等，其中影响较大的噪声源为牵引噪声、轮轨噪声和制动噪声。在城市轨道交通建设中，轨道列车的运行时速地下段一般不超过100km/h，高架线不超过120km/h，实测表明，此时轮轨噪声在轨道列车辐射噪声中占比最大。

由于轮轨表面存在粗糙度，当车轮在钢轨表面上滚动时会冲击钢轨产生振动，向外界辐射的噪声就是轮轨噪声。轮轨噪声分为滚动噪声、摩擦噪声和冲击噪声，滚动噪声是由于轮轨表面的粗糙度引起的，摩擦噪声一般只发生在曲线段，此部分噪声频率较高，冲击噪声是由于车轮和钢轨表面的不平顺性引起的。目前由于焊接长钢轨的使用，冲击噪声已经得到了很大的改善，而摩擦噪声也只发生在小半径曲线段上，因此，轮轨噪声的主要来源是滚动噪声。

为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，其中调谐质量吸振器较为常见，奥蒙德罗伊德等在1928年提出了动力吸振器的方法。其原理是在振动物体上附加质量弹簧共振系统，这种附加系统在共振时产生的反作用力可使振动物体的振动减小。当激发力以单频为主，或频率很低，不宜采用一般隔振器时，动力吸振器特别有用。如附加一系列的这种吸振器，还可以抵销不同频率的振动。例如专利申请号200480019707.1中公开的铁轨调谐减振器，此类产品可以实现一定的减振降噪效果。但是工程应用中发现，由于现有的此类技术方案中普遍利用橡胶等弹性材料制成弹性元件，然后在弹性元件中内置质量块，长期直接曝露在外部环境中以后，橡胶等弹性材料的物理性能易受到外界环境的影响而改变，进而对调谐减振器的减振降噪性能和使用寿命造成不良影响。此外，该类装置仅由质量和橡胶类弹性阻尼组成，不像动力吸振器那样通过副振动系统的共振使振动增幅后，利用阻尼将振动能量吸收掉，因而制振效果会有所降低。而专利申请号201310287329.6中公开的一种轨道吸振器，包括与钢轨非工作表面制作成形状一致的连接框架，连接框架中包含至少一个吸振腔，质量块和弹性元件均设置在连接框架内，再由连接框架和钢轨非工作表面之间需涂覆安装耦合层，而非质量—弹簧系统直接与钢轨耦合吸振，可能会导致设计吸振频率与实际工作频率不符。

综上所述，前者调谐减振器存在减振降噪效果有限，后者存在设计吸振频率与实际工作频率不符等问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种动力吸振器，以达到结构简单，减振降噪效果好，性能稳定，耐候性好，适用频域范围更广，使用寿命长，性价比高的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种动力吸振器，包括设置于钢轨两侧的质量块，所述质量块上面向钢轨翼板和轨腰的表面分别开设通孔，所述通孔内放置弹簧，所述弹簧前端设置与钢轨接触的钢球或T型构件，所述弹簧后端设置螺栓；所述质量块顶部和侧面分别设有阻尼元件，所述阻尼元件外贴敷一层用于保护阻尼元件的钢板，形成动力吸振器的整体，所述动力吸振器整体通过弯折的条状弹性连接件固定于钢轨的非工作面上。

上述方案中，所述T型构件的小头一端与钢轨接触。

上述方案中，所述通孔末端设有倒角结构，使得钢球或T型构件不会从通孔内脱落。

上述方案中，所述螺栓顶部设有用于调节螺栓旋进深度的沟槽。

进一步的技术方案中，所述质量块上面向钢轨翼板和轨腰的表面分别开设2-4个通孔，且横向和纵向的通孔不在一个平面上。

通过上述技术方案，本实用新型提供的动力吸振器的有益效果如下：

1、动力吸振器由质量块、弹簧和阻尼元件组成，可以充分发挥金属弹簧弹性好，物理性能受温湿度等环境影响小，减振性能更高效稳定，使用寿命长等优势。

2、结构上弹簧直接与振动物体(钢轨)耦合，形成质量——弹簧系统直接与钢轨耦合吸振，同时做到了系统一体化，便于现场安装应用。同时弹簧封装在质量块的内部，对弹簧形成有效的保护，可延长产品的使用寿命。

3、本装置在一体化结构上实现突破，可通过不同通孔内的多个弹簧的刚度组合，形成不同频率的副振系统，增加了动力吸振器的带宽，可构成多重动力吸振器结构。

4、本装置限制更少，弹簧的选材范围广，针对不同频段可以选择金属弹簧等弹性元件替代橡胶，可以规避现有橡胶类弹性元件存在的缺陷，如温度敏感性等，因此其适用的参数范围更宽、性能更加稳定，耐候性更好。

5、弹簧安装方便、灵活性强，满足不同条件下的安装要求，可形成自多由度的吸振结构。弹簧占用空间较小，无需诸如连接框架等辅助结构，在相同空间条件下可以设置更大更重的质量块，增加质量比，进而有效提高吸振装置的减振效果。

6、弹簧可在质量块的各个方向独立设置，同一个质量块可在振源不同方向的频率独立调整，在多个方向实现调谐质量减振。

7、质量块、弹簧、阻尼元件可以按照目标振源独立设计，实现各自特性优化，便于大批量生产，而且参数稳定，生产工艺简单，很大程度的降低成本，便于推广应用。

8、具有弹簧的预压缩装置--螺栓，当用于控制较高频的轨道振动时，质量块的振幅较小，经预压缩后，弹簧的刚度呈线性变化，更容易准确设计调控；调整固定后弹簧的刚度和吸振器的工作频率保持稳定。

9、根据应用方向动力吸振器出厂时就已是成品，可以在出厂前对产品的工作频率进行设定，无需现场调试，只需安装卡件或紧固件连接安装，安全可靠；

综上，本动力吸振器的结构简单，减振降噪效果好，性能稳定，耐候性好，适用频域范围更广，使用寿命长，性价比高，同时降低钢轨波磨的产生，延长钢轨的使用寿命。只需调整质量块的形状和连接方式，就可应用于不同场合，其市场应用前景十分广阔。

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。

图1为本实用新型实施例一所公开的一种动力吸振器结构示意图；

图2为本实用新型实施例二所公开的一种动力吸振器结构示意图；

图3为本实用新型实施例所公开的动力吸振器与钢轨固定状态示意图一；

图4为本实用新型实施例所公开的动力吸振器与钢轨固定状态示意图二；

图5为本实用新型实施例所公开的螺栓结构示意图。

图中，1、质量块；2、钢轨；3、弹簧；4、钢球；5、螺栓；6、T型构件；7、阻尼元件；8、钢板；9、弹性连接件；10、沟槽。

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。

本实用新型提供了一种动力吸振器，具体实施方式如下：

如图1所示的实施例一的结构，包括设置于钢轨2两侧的质量块1，质量块1上面向钢轨2翼板和轨腰的表面分别开设通孔，通孔内放置弹簧3，弹簧3前端设置与钢轨2接触的钢球4，弹簧3后端设置螺栓5；质量块1顶部和侧面分别设有阻尼元件7，阻尼元件7外贴敷一层用于保护阻尼元件7的钢板8，形成动力吸振器的整体。

如图2所示的实施例二的结构，包括设置于钢轨2两侧的质量块1，质量块1上面向钢轨2翼板和轨腰的表面分别开设通孔，通孔内放置弹簧3，弹簧3前端设置与钢轨2接触的T型构件6，T型构件6的小头一端与钢轨2接触。弹簧3后端设置螺栓5；质量块1顶部和侧面分别设有阻尼元件7，阻尼元件7外贴敷一层用于保护阻尼元件7的钢板8，形成动力吸振器的整体。本实施例中，在纵向方向上，通孔末端安装的是钢球4，即各个通孔内是相对独立的，可根据需要放置钢球4或者T型构件6。

通孔末端设有倒角结构，并且，通孔末端的孔径要略小于通孔前端的孔径，使得钢球4或T型构件6不会从通孔内脱落。通孔前端部分攻丝，用于与螺栓5配合，将弹簧3进行预压缩。

如图5所示，螺栓5顶部设有用于调节螺栓5旋进深度的沟槽10，调节螺栓5可以改变弹簧3的预压缩状态，装配后使所有钢球4或T型构件6露出底面，所露出部分视系统的振幅而定。

弹簧3通过上述方法，由露出质量块1底部的钢球4或T型构件6与钢轨2的振动表面连接，并施加一定的压力使所有钢球4或T型构件6处于自由状态，保证弹簧3在使用过程中始终对质量块1保持有效的弹性支承，弹簧3的预压缩位移大于质量块1工作时的振幅。

弹簧3通过上述方法，可根据需要沿钢轨2垂向或钢轨2横向的非工作表面的振动方向设置。当与动力吸振器连接的振动源表面具有一定的弧度或者是斜面时，应采用钢球4的连接方式，此时振源的振动方向通过钢球4可以较好地传递到弹簧3；当与动力吸振器连接的振动源表面具间隙较大，振动方向保持垂直时应采用T型构件6。总之，采用钢球4还是采用T型构件6可视应用场合而定。

质量块1上面向钢轨2翼板和轨腰的表面分别开设2-4个通孔，且横向和纵向的通孔不在一个平面上，可以保证横向和纵向的通孔互不干扰。

阻尼元件7可以由弹性固体阻尼材料构成。为了进一步提高系统阻尼，可采用有机小分子进行杂化的高阻尼橡胶复合材料，该阻尼材料不仅提高了有效阻尼温域，有机小分子能够调节阻尼材料的粘度，改善阻尼材料对基材的润湿性，使粘接力提高，使橡胶材料具有良好的自粘性，这给复合材料的成型加工和现场施工带来很大便利。

阻尼材料采用饱和橡胶材料作为基材，具有优异的抗老化性能和，耐水、耐乙醇和耐化学品等特性，对酸碱具有化学稳定，热稳定性好的特点。

阻尼元件7采用高阻尼橡胶黏贴在质量块1的表面，为了保护阻尼原件7再在阻尼原件7外敷贴一层薄钢板8，形成动力吸振器整体，如图3和图4所示，再通过弯折的条状弹性连接件9固定在沿钢轨2垂向或钢轨2横向的非工作表面上。

安装时，将动力吸振器放置在轨道的两翼侧板上，先用木工卡工具卡紧，采用弯折的条状弹性连接件9固定，每一组动力吸振器在两端各有一对弹性连接件9固定。固定后再撤掉木工卡工具即可。弹性连接件9采用65锰制作，制作过程是先退火——制成所需形状——淬火——正火。需要说明的是安装后，钢球4或者T型构件6要压缩进质量块1孔内0.5～2mm。使所有钢球4或T型构件6处于自由状态，保证弹性元件在使用过程中始终对质量块1保持有效的弹性支承。

动力吸振器的长度是根据轨枕的间距设定的，通常为轨枕的间距的一半左右。实际应用中，可以通过优化弹簧3的弹性以及质量块1的总重量，实现对不同频率振动的控制。

本动力吸振器的工作原理为质量、弹簧和阻尼元件组成的附加系统，附加在振动物体钢轨上，附加系统共振使振动增幅后，利用阻尼元件将振动能量吸收掉，同时利用结构之间的相互作用力进行制振，可以得到比较大的作用力。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种动力吸振器，其特征在于，包括设置于钢轨两侧的质量块，所述质量块上面向钢轨翼板和轨腰的表面分别开设通孔，所述通孔内放置弹簧，所述弹簧前端设置与钢轨接触的钢球或T型构件，所述弹簧后端设置螺栓；所述质量块顶部和侧面分别设有阻尼元件，所述阻尼元件外贴敷一层用于保护阻尼元件的钢板，形成动力吸振器的整体，所述动力吸振器整体通过弯折的条状弹性连接件固定于钢轨的非工作面上。

2.根据权利要求1所述的一种动力吸振器，其特征在于，所述T型构件的小头一端与钢轨接触。

3.根据权利要求1所述的一种动力吸振器，其特征在于，所述通孔末端设有倒角结构，使得钢球或T型构件不会从通孔内脱落。

4.根据权利要求1所述的一种动力吸振器，其特征在于，所述螺栓顶部设有用于调节螺栓旋进深度的沟槽。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种动力吸振器，其特征在于，所述质量块上面向钢轨翼板和轨腰的表面分别开设2-4个通孔，且横向和纵向的通孔不在一个平面上。

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