CN110761131A - 一种基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，涉及轨道减振技术领域，包括：第一阻尼器和压紧组件，所述第一阻尼器贴合于钢轨腰部，所述压紧组件可拆卸连接于轨枕，并抵接于所述第一阻尼器，其中，所述第一阻尼器包括由单腔室或多腔室组成的第一阻尼外壳、内置于所述第一阻尼外壳的阻尼粒子以及贴合于所述第一阻尼外壳外表面的弹性隔振层。本发明便于拆装，具有优异的隔振效果和结构稳定性。

Description

一种基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件

技术领域

本发明涉及轨道减振技术领域，具体而言，涉及一种基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件。

背景技术

目前，轨道交通已经成为公共交通和物流运输的主力军，是国家的生命线，但是列车行进过程中存在着较大的振动问题，产生噪音的同时也降低了轨道的使用年限，列车速度越快振动也会越大，因此振动也制约着列车速度的提升。

当下轨道线路的隔振方案主要包括变更轨路或轨枕结构、使用扣件减振和使用橡胶垫减振，均可以在一定程度上降低轨道线路的振动，其中扣件减振的效果尤其突出。而随着现代对列车的舒适度和列车速度的更高要求，对轨道减振的需求越来越高，然而为提升隔振效果，扣件、橡胶减振垫等向低静刚度发展，导致轨道整体固有频率下降，在低频范围内(特别是在固有频率附近)的隔振效果不太理想。

发明内容

本发明提供了一种基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，旨在改善现有的减振扣件减振效果不理想的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供了一种基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，包括：第一阻尼器和压紧组件，所述第一阻尼器贴合于钢轨腰部，所述压紧组件可拆卸连接于轨枕，并抵接于所述第一阻尼器，其中，所述第一阻尼器包括由单腔室或多腔室组成的第一阻尼外壳、内置于所述第一阻尼外壳的阻尼粒子以及贴合于所述第一阻尼外壳外表面的弹性隔振层。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述弹性隔振层为橡胶，其硬度为60HBR-70HBR。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述压紧组件包括第二阻尼器和第三阻尼器，所述第二阻尼器和第三阻尼器包括第二阻尼外壳和内置于所述第二阻尼外壳的阻尼粒子，所述第二阻尼器设置为梯形件，所述梯形件的两个腰部分别抵接于所述第一阻尼器和轨枕，所述第三阻尼器一端抵接于所述梯形件，另一端通过一连接件连接所述轨枕。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第三阻尼器与所述轨枕之间设有柔性垫，所述柔性垫的中部开孔，所述连接件贯穿所述开孔与所述轨枕配合固定。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述柔性垫为边长10-30mm的长方体，其硬度为50HBR-60HBR，所述开孔的直径为15-20mm。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一阻尼外壳和所述第二阻尼外壳的壁厚为0.01-30mm，其材质选自自镁合金、铝合金、钛合金、铁合金、铜合金、镍合金、铅合金、锰合金、钴合金或钨合金中的一种或多种组合而成的二元或多元合金。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述阻尼粒子为金属、非金属或高分子复合材料，所述阻尼粒子为直径为0.001-30mm的球体、长短轴长度介于0.001-30mm的椭球体、边长为0.001-30mm的规则或不规则多面体中的一种或多种。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述阻尼粒子的填充率为10％-100％，其表面配置为：表面摩擦因子为0.01-0.99，表面恢复系数为0.01-1，所述粒子的密度为0.1-30g/cm³。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一阻尼外壳的壁厚为5-7mm的金属材料，其内填充有直径为1-7mm的金属阻尼粒子；

所述第二阻尼外壳的壁厚为1-5mm的金属材料，其内填充有直径为3-5mm的非金属阻尼粒子。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过上述设计得到的基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，使用时，通过在钢轨腰部安装第一阻尼器，当钢轨受迫振动时，第一阻尼器中的阻尼粒子之间、阻尼粒子与第一阻尼外壳之间相互碰撞、摩擦消耗振动能量，增强了隔振效果。同时，第一阻尼外壳外表面的弹性隔振层起到复合隔振作用，提高了隔振率。

(2)本发明压紧组件与轨枕的可拆卸连接方便了拆装和更换；通过压紧组件抵接于所述第一阻尼器并与轨枕可拆卸连接，配合钢轨腰部的“工”型结构将所述第一阻尼器扣合于钢轨腰部，提升了减振扣件的结构稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式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。

图1是本发明实施例提供的基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件与钢轨配合结构示意图；

图2是轨道线路在未安装本发明实施例提供的基于粒子阻尼的减振扣件时的结构示意图；

图3是本发明实施例中第一阻尼器的剖面结构示意图。

图标：1-第一阻尼器；11-第一阻尼外壳；12-阻尼粒子；13-弹性隔振层；2-压紧组件；21-第二阻尼器；22-第三阻尼器；23-连接件；24-柔性垫；3-钢轨腰部；4-轨枕；5-上层弹性垫板；6-金属垫板；7-下层弹性垫板。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

参照图1-3所示，本发明实施例提供了一种基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，包括：第一阻尼器1和压紧组件2，所述第一阻尼器1贴合于钢轨腰部3，所述压紧组件2可拆卸连接于轨枕4，并抵接于所述第一阻尼器1，其中，所述第一阻尼器1包括由单腔室或多腔室组成的第一阻尼外壳11、内置于所述第一阻尼外壳11的阻尼粒子12以及贴合于所述第一阻尼外壳11外表面的弹性隔振层13。

参考图2所示，轨道线路在未安装本发明所提供的减振扣件时，钢轨上安装有上层弹性垫板5、金属垫板6和下层弹性垫板7等隔振结构，已经初步降低了线路的振动。在这些隔振设置的基础上，本发明提供的轨道线路减振扣件在使用时，通过在钢轨腰部3安装第一阻尼器1，当钢轨受迫振动时，第一阻尼器1中的阻尼粒子12之间、阻尼粒子12与第一阻尼外壳11之间相互碰撞、摩擦消耗振动能量，增强了隔振效果。同时，第一阻尼外壳11外表面的弹性隔振层13起到复合隔振作用，提高了隔振率。本发明的压紧组件2与轨枕4的可拆卸连接方便了拆装和更换；通过压紧组件2抵接于所述第一阻尼器1并与轨枕4可拆卸连接，配合钢轨腰部3的“工”型结构将所述第一阻尼器1扣合于钢轨腰部3，使其不易松脱和断裂，提升了减振扣件的结构稳定性。

进一步地，所述弹性隔振层13为橡胶，可以通过硫化方式直接贴合在减隔振阻尼器表面，其硬度为60HBR-70HBR。可以理解，弹性隔振层13也可以选自毛毡、玻璃纤维、聚氨酯等刚度较低的非金属材料，本发明不做具体限定。

进一步地，参考图2所示，所述压紧组件2采用分体式结构，且拆装更换时更加方便，其包括相互抵接的第二阻尼器21和第三阻尼器22，所述第二阻尼器21和第三阻尼器22包括第二阻尼外壳和内置于所述第二阻尼外壳的阻尼粒子12。将所述压紧组件2设置为阻尼器，在提供压紧力的同时，起到了辅助隔振作用，隔振效率更高。其中，所述第二阻尼器21设置为梯形件，所述梯形件的两个腰部分别抵接于所述第一阻尼器1和轨枕4，所述第三阻尼器22一端抵接于所述梯形件，另一端通过一连接件23连接所述轨枕4。优选的，所述梯形件底角为30°-60°，所述第三阻尼器22抵接于所述梯形件的下底面，所述第三阻尼器22的形状和大小可根据安装环境进行适应性设置。

进一步地，所述第三阻尼器22与所述轨枕4之间设有柔性垫24，所述柔性垫24的中部开孔，所述连接件23贯穿所述开孔与所述轨枕4配合固定。优选的地，所述柔性垫24为边长10-30mm的长方体，其硬度为50HBR-60HBR，略低于所述弹性隔振层13的硬度，所述开孔的直径为15-20mm。所述柔性垫24在传统扣件减振的技术上，通过增加耗能元件、改变扣件整体刚度进行复合减振，在不改变已有的减振体系的同时，进一步改善了体系的减振效果。优选的，所述连接件23为可拆卸紧固方式如螺纹联接、键联接、销联接、铆接等。

进一步地，所述第一阻尼外壳11和所述第二阻尼外壳的壁厚为0.01-30mm，其材质选自自镁合金、铝合金、钛合金、铁合金、铜合金、镍合金、铅合金、锰合金、钴合金或钨合金中的一种或多种组合而成的二元或多元合金。优选的，其材质优选为方钢，方钢的整体刚度好、材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载抵抗变形能力强，可用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物，其匀质性和各向同性好，最符合一般工程力学的基本假定。

进一步地，所述阻尼粒子12为金属、非金属或高分子复合材料，所述阻尼粒子12为直径为0.001-30mm的球体、长短轴长度介于0.001-30mm的椭球体、边长为0.001-30mm的规则或不规则多面体中的一种或多种。优选的，所述阻尼粒子12为金属，更为优选的，所述阻尼粒子12为合金材料，例如铜-锌-铝系、铁-铬-钼系和锰-铜系合金，具有很宽的温度和频率适用范围。优选的，所述阻尼粒子12为球体，直径为1-10mm。球体结构具有更大的运动自由度，阻尼粒子12之间碰撞几率高，从而增加阻尼，抗振能力更好。

进一步地，所述阻尼粒子12的填充率为10％-100％，其表面配置为：表面摩擦因子为0.01-0.99，表面恢复系数为0.01-1，所述粒子的密度为0.1-30g/cm³。优选的，填充率为50-100％，更为优选的，填充率为70-98％时减振效果最佳。此时，阻尼粒子12密度较大，具有较大的碰撞冲击力，同时，一定的活动空间保证阻尼粒子12之间间、阻尼粒子12与第一阻尼外壳11之间足够的碰撞和摩擦，以将***动能转化为热能耗散。优选的，所述表面摩擦因子为0.5-0.99，表面恢复系数为0.5-1，所述阻尼粒子12的密度为10-30g/cm³。

进一步地，所述第一阻尼外壳11的壁厚为5-7mm的金属材料，其内填充有直径为1-7mm的金属阻尼粒子12；所述第二阻尼外壳的壁厚为1-5mm的金属材料，其内填充有直径为3-5mm的非金属阻尼粒子12。所述轨道线路上距离钢轨中心不同位置具有不同的振动相应频率，在钢轨腰部3的第一阻尼器11内填充金属阻尼粒子、在其他位置的阻尼器内填充非金属阻尼粒子，以匹配不同的阻尼要求，与轨道不同承力点的振动响应频率相适应，减振效率更高。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，其特征在于，包括：第一阻尼器(1)和压紧组件(2)，所述第一阻尼器(1)贴合于钢轨腰部(3)，所述压紧组件(2)可拆卸连接于轨枕(4)，并抵接于所述第一阻尼器(1)，其中，所述第一阻尼器(1)包括由单腔室或多腔室组成的第一阻尼外壳(11)、内置于所述第一阻尼外壳(11)的阻尼粒子(12)以及贴合于所述第一阻尼外壳(11)外表面的弹性隔振层(13)。

2.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，其特征在于，所述弹性隔振层(13)为橡胶，其硬度为60HBR-70HBR。

3.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，其特征在于，所述压紧组件(2)包括第二阻尼器(21)和第三阻尼器(22)，所述第二阻尼器(21)和第三阻尼器(22)包括第二阻尼外壳和内置于所述第二阻尼外壳的阻尼粒子，所述第二阻尼器(21)设置为梯形件，所述梯形件的两个腰部分别抵接于所述第一阻尼器(1)和轨枕(4)，所述第三阻尼器(22)一端抵接于所述梯形件，另一端通过一连接件(23)连接所述轨枕(4)。

4.根据权利要求3所述的基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，其特征在于，所述第三阻尼器(22)与所述轨枕(4)之间设有柔性垫(24)，所述柔性垫(24)的中部开孔，所述连接件(23)贯穿所述开孔与所述轨枕(4)配合固定。

5.根据权利要求4所述的基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，其特征在于，所述柔性垫(24)为边长10-30mm的长方体，其硬度为50HBR-60HBR，所述开孔的直径为15-20mm。

6.根据权利要求3所述的基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，其特征在于，所述第一阻尼外壳(11)和所述第二阻尼外壳的壁厚为0.01-30mm，其材质选自自镁合金、铝合金、钛合金、铁合金、铜合金、镍合金、铅合金、锰合金、钴合金或钨合金中的一种或多种组合而成的二元或多元合金。

7.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，其特征在于，所述阻尼粒子(12)为金属、非金属或高分子复合材料，所述阻尼粒子(12)为直径为0.001-30mm的球体、长短轴长度介于0.001-30mm的椭球体、边长为0.001-30mm的规则或不规则多面体中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，其特征在于，所述阻尼粒子(12)的填充率为10％-100％，其表面配置为：表面摩擦因子为0.01-0.99，表面恢复系数为0.01-1，所述粒子的密度为0.1-30g/cm³。

9.根据权利要求3所述的基于粒子阻尼的轨道线路减振扣件，其特征在于，所述第一阻尼外壳(11)的壁厚为5-7mm的金属材料，其内填充有直径为1-7mm的金属阻尼粒子；

所述第二阻尼外壳的壁厚为1-5mm的金属材料，其内填充有直径为3-5mm的非金属阻尼粒子。

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