CN111749056A - 质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于轨道交通减振降噪技术领域，提供了质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，其应用于钢轨上，安装在钢轨轨腰及轨底，包括配重振子、阻尼层和保护框。通过设置包裹钢轨的轨腰和轨底的外表面的保护框、容纳于保护框内部的阻尼层和分布在阻尼层内多个配重振子，从而配重振子随钢轨振动时，形成多个、分布设置的质量‑弹簧***，依靠配重振子在平衡位置的往复振动，消耗钢轨振动能量；同时，相邻配重振子间的相对运动造成中间弹性阻尼材料的挤压、剪切变形，可进一步消耗钢轨传递的振动能量。本发明还可实现对不同频段的振动噪声的同步控制，并可避免大质量配重块集中于钢轨侧翼导致的脱落侧翻等问题。

Description

质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置

技术领域

本发明属于轨道交通减振降噪技术领域，尤其涉及质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置。

背景技术

轨道交通是以一种以轮轨***为走行基础的交通方式。巨大的列车荷载作用以及轮轨表面不平顺激励作用下，高刚度低阻尼的轮轨***会产生巨大的振动噪声，严重影响车内乘客的舒适性以及线路周边居民的正常工作与休息，特殊情况下还会对精密仪器的使用以及古建筑的安全产生不良的影响，极大地限制了轨道交通的发展。

在钢轨非工作面添加附加阻尼结构，如阻尼钢轨或钢轨动力吸振器，是在源头处控制轮轨振动噪声的有效措施，价格经济且安装便捷，适用于地铁这类大规模基础建筑的减振降噪控制。目前，阻尼钢轨与动力吸振器在国内外轨道交通减振降噪中均有一定的应用，但从其工作原理分析可知，目前钢轨阻尼减振降噪产品存在以下缺点：

（1）阻尼钢轨对中高频振动噪声衰减效果明显，但对低频振动控制较差。且传统约束阻尼钢轨为提高阻尼层剪切效应，常采用结构复杂的约束层、扩展连接层等，制作工艺繁琐。

（2）动力吸振器可实现对任意特定频段范围内振动噪声的良好控制，但减振降噪频带范围较窄，对设计参数偏差控制较为严格。

（3）目前，虽然已经有一些产品将阻尼钢轨与动力吸振器进行直接、简单的组合后同时安装在钢轨非工作面进行应用，但由于钢轨非工作面面积有限，在为约束阻尼板预留安装空间后，留给动力吸振器的安装空间变得狭窄有限，将大质量动力吸振质量块集中夹持在轨底翼缘的边缘，整体结构质心偏外侧，很有可能由于夹持部件各方向扣压力不平衡而导致动力吸振质量块翻出脱落，给列车运行安全带来极大的隐患。

发明内容

本发明提供质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，旨在解决现有技术存在的问题。

本发明是这样实现的，质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，其应用于钢轨上，所述钢轨具有位于顶部的工作面、位于底部的轨底和连接所述工作面和所述轨底的轨腰，包括配重振子、阻尼层和保护框；

所述保护框包裹所述钢轨的轨腰和轨底的外表面，所述阻尼层容纳于所述保护框内部，所述阻尼层内分布有多个所述配重振子。

优选的，所述保护框具有接触所述钢轨的内框和包裹在所述阻尼层的外侧的外框；

所述外框的内壁上具有连接所述内框的多个加强筋。

优选的，所述保护框的外表面包裹有夹具。

优选的，所述配重振子的截面为蜂窝状六边形结构，并且所述配重振子在沿钢轨纵向为条状或颗粒状。

优选的，所述阻尼层的材料为聚氨酯材料或其他高阻尼性能材料。

优选的，所述配重振子的材料为大密度的非金属或金属，如二氧化硅、云母、陶瓷、钢、铅、钨中的一种或多种。

优选的，所述内框的厚度为1~2mm，所述外框的厚度为2~4mm。

优选的，所述保护框采用具有高弹性模量的金属制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，通过设置包裹钢轨的轨腰和轨底的外表面的保护框、容纳于保护框内部的阻尼层和分布在阻尼层内多个配重振子，从而配重振子随钢轨振动时，形成多个、分布设置的质量-弹簧***，依靠配重振子在平衡位置的往复振动，消耗钢轨振动能量；同时，相邻配重振子间的相对运动造成中间弹性阻尼材料的挤压、剪切变形，可进一步消耗钢轨传递的振动能量。

可以通过在轨腰、轨底各区域设置不同材料的配重振子和阻尼层，实现对不同频率的振动噪声的同步控制。

将配重振子分布于弹性阻尼层内，可避免大质量配重块集中于钢轨侧翼导致的脱落侧翻等问题。

附图说明

图1为本发明的质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置的整体结构示意图。

图2为图1中的夹具的剖视图。

图3为图1中的钢轨的剖视图

图中：1-钢轨、2-配重振子、3-阻尼层、4-保护框、5-夹具。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1和图3，本发明提供一种技术方案：质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，其应用于钢轨1上，钢轨1具有位于顶部的工作面、位于底部的轨底和连接工作面和轨底的轨腰，降噪装置包括配重振子2、阻尼层3、保护框4和夹具5。

保护框4包裹钢轨1的轨腰和轨底的外表面。保护框4具有接触钢轨1的内框和包裹在阻尼层3的外侧的外框。外框的内壁上具有连接内框的多个加强筋41。内框的厚度为1~2mm，外框的厚度为2~4mm。保护框4采用钢或铝等具有高弹性模量金属制成。

阻尼层3容纳于保护框4内部，阻尼层3内分布有多个配重振子2。阻尼层3选用高阻尼聚氨酯材料，通过硫化工艺注入配重振子2与保护框4之间，与配重振子2及保护框4形成整体。其中，位于轨腰、轨底上翼缘、轨底底面的阻尼层3的高阻尼聚氨酯材料的性能可各不相同，从而实现对不同频率的振动噪声的同步控制。

配重振子2的截面为蜂窝状六边形结构，并且配重振子2沿钢轨纵向为条状或颗粒状。配重振子重量根据减振降噪需求设计确定。配重振子2可采用钢、铅、钨等大密度金属材料制成，也可以为二氧化硅、云母、陶瓷等非金属材料。配重振子2可以为条状并且在钢轨纵向方向可连续布设，也可以是间断布设的间断条状，还可采用颗粒结构。在实际实施中，具体采用的配重振子2的大小、数量，可根据实地使用环境的减振降噪设计需求进行调整。位于轨腰、轨底上翼缘、轨底底面的配重振子2的材料可各不相同，从而与阻尼层3相配合，实现对不同频率的振动噪声的同步控制。

请参阅图1和图2，夹具5包裹在保护框4的外表面。夹具5整体为类U形结构，且夹具5的内表面与保护框4的外框相互紧密贴合。

本发明的质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置具有以下特点：

（1）本发明综合阻尼钢轨与动力吸振器的优点，突破了传统钢轨阻尼装置减振降噪装置工作频段受限的瓶颈，并可针对多重频率下的振动噪声进行有效设计与控制。当配重振子2随钢轨1振动时，形成多个、分布设置的质量-弹簧***，依靠配重振子2在平衡位置的往复振动，消耗钢轨振动能量；同时，相邻配重振子2间的相对运动造成中间阻尼层3的挤压、剪切变形，可大量消耗钢轨1传递的振动能量。

（2）通过将配重振子2分布于弹性阻尼层3内，可避免大质量配重块集中于钢轨侧翼导致的脱落侧翻等问题。

（3）传统阻尼钢轨通过添加复杂的扩展连接层与约束层来达到增加阻尼层剪切变形耗能的目的。本发明通过分布式配重振子2的相对运动挤压弹性阻尼材料变形耗能，配重振子2取代了传统阻尼钢轨中的扩展连接层与约束层，且不影响弹性阻尼材料的剪切面积，使制造工艺得以简化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，其应用于钢轨（1）上，所述钢轨（1）具有位于顶部的工作面、位于底部的轨底和连接所述工作面和所述轨底的轨腰，其特征在于：包括配重振子（2）、阻尼层（3）和保护框（4）；

所述保护框（4）包裹所述钢轨（1）的轨腰和轨底的外表面，所述阻尼层（3）容纳于所述保护框（4）内部，所述阻尼层（3）内分布有多个所述配重振子（2）。

2.如权利要求1所述的质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，其特征在于：所述保护框（4）具有接触所述钢轨（1）的内框和包裹在所述阻尼层（3）的外侧的外框；

所述外框的内壁上具有连接所述内框的多个加强筋（41）。

3.如权利要求1所述的质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，其特征在于：所述保护框（4）的外表面包裹有夹具（5）。

4.如权利要求1所述的质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，其特征在于：所述配重振子（2）的截面为蜂窝状六边形结构，并且所述配重振子（2）沿钢轨纵向为条状或颗粒状。

5.如权利要求1所述的质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，其特征在于：所述阻尼层（3）的材料为聚氨酯材料或其他高阻尼性能材料。

6.如权利要求1所述的质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，其特征在于：所述配重振子（2）的材料为大密度的非金属或金属，如二氧化硅、云母、陶瓷、钢、铅、钨中的一种或多种。

7.如权利要求2所述的质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，其特征在于：所述内框的厚度为1~2mm，所述外框的厚度为2~4mm。

8.如权利要求2所述的质量分布式钢轨综合阻尼减振降噪装置，其特征在于：所述保护框（4）采用具有高弹性模量的金属制成。

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