一种装配式各向同频钢轨阻尼吸振器的制作方法

1.本发明涉及轨道减振技术领域，更具体的说是涉及一种装配式各向同频钢轨阻尼吸振器。


背景技术：

2.随着我国城市轨道交通的不断发展，通车里程的快速增长、线网的加密，运量也直线上升，乘客对运营品质的要求也随着生活水平的提升逐渐提高。而随着线路服役时间的不断增长，轨道状态会产生不同程度和不同形式的磨损，当钢轨产生短波波磨时，在列车高速运行下，会对钢轨产生极其剧烈的振动冲击，这种冲击的频率固定，强度大，从而辐射出极为强烈的轮轨噪声，大大降低了乘车舒适性。为解决上述问题，钢轨阻尼吸振器得到了较为广泛的应用，采用谐振的方式改善轮轨相互作用，同时增大钢轨纵向衰减率，有利于减缓钢轨短波波磨的发生。
3.现有技术中钢轨吸振器产品的安装位置一般位于钢轨轨腰处，安装空间极为有限。现有钢轨吸振器产品在结构上一般采用橡胶包裹质量块的方式，橡胶是一种各向同性的材料(橡胶一般都是非晶体结构，即使具有结晶性的橡胶，其结晶也相对很低，因此橡胶材料一般是各项同性的)，根据各向同性材料的力学原理(g＝e/[2(1+v)])其弹性模量一般是剪切模量的3倍以上，以板式橡胶支座为例，其压缩弹性模量一般为6mpa，剪切弹性模量约为1.5mpa。因此，当采用橡胶的压缩性能作为钢轨吸振器的弹性时，受到安装空间的限制，无法增加橡胶材料尺寸，使得其刚度难以降低，相应钢轨吸振器产品的谐振频率难以做到更低，现有钢轨吸振器产品的谐振频率一般为250hz以上。
[0004]
而现有技术仅能调节钢轨截面内的垂向与横向两个方向的振动频率，但实际现场线路状态，轮轨相互作用复杂，特别是当车辆轮缘状态差异较大时，列车通过钢轨吸振器安装断面时，钢轨振动主频方向千差万别，现有的钢轨吸振器产品无法适应这种振动主频方向的变化，使得吸振效果参差不齐。
[0005]
现有钢轨吸振器产品一旦生产制作完成，其固有振动特性即形成，无法进行任何参数调节，此时，若钢轨波磨形态(波长)或车辆运行图发生调整导致车速变化，使得特征频率(车速/波长)发生改变，该吸振器产品就会失去对该特征频率的振动衰减效果，甚至造成振动的放大。只能更换为全新设计的钢轨吸振器产品，来适应特征频率的变化，造成人工和材料的浪费。
[0006]
同时现有钢轨吸振器产品的弹性材料外露，在露天条件下使用时，受到高温、寒冷、雨雪、日晒等恶劣环境的影响，极发生老化变性，失去原设计弹性，产品整体耐久性降低，寿命缩短，失去吸振作用，甚至放大钢轨振动。
[0007]
因此，针对上述问题，如何提供一种装配式各向同频钢轨阻尼吸振器是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

[0008]
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
[0009]
为此，本发明的目的在于提出一种装配式各向同频钢轨阻尼吸振器，解决现有钢轨阻尼吸振器存在的不足。
[0010]
本发明提供了一种装配式各向同频钢轨阻尼吸振器，包括：
[0011]
外壳，其安装于钢轨两侧轨腰上，其与钢轨轨腰表面形状配合，其外侧面与钢轨轨底齐平，外壳内部限定出一个安装空间，其两端均为敞口，两端端部可拆卸连接有端盖；
[0012]
弹性体，弹性体为圆柱形，其轴线与钢轨长度方向平行布置，其具有两个，每一个弹性体的一端均可拆卸于端盖内侧壁上；
[0013]
质量块，质量块安装于安装空间内、且其两端与两个弹性体的另一端一一对应可拆卸连接；其中质量块与外壳之间预留的间隙大于等于5mm。
[0014]
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种装配式各向同频钢轨阻尼吸振器，利用弹性体的减切性能，使钢轨吸振器产品的弹性刚度降低，从而降低钢轨吸振器的固有频率，(根据f＝v/λ,式中f为钢轨振动频率，v为车辆行驶速度，λ为钢轨波磨波长)，能够适用于车速较低和较长波长的钢轨波磨地段；采用圆柱形弹性体，并与质量块相连，由于弹性体横截面为圆形，所以弹性体在其横截面平面内各个方向的剪切刚度均一致，使得钢轨吸振器在钢轨截面内各个方向的谐振频率均相同，因此，可调节任意方向钢轨振动主频，很好的适应了不同车辆轮缘造成的钢轨振动主频方向的差异，实现360度全覆盖，提高了吸振效果；
[0015]
将钢轨阻尼吸振器各组成部分可拆卸连接，采用装配式结构进行组装制作，能够最大限度解决现有技术(产品)对特征频率(车速/波长)的变化适应性较差的问题，若波磨形态或车辆运行速度变生变化，将原钢轨阻尼吸振器中的弹性元件取出进行更换，可以最大限度降低材料浪费，减少了重新设计和生产的环节，也能够以最快的速度应对上述变化。
[0016]
将弹性体包裹于壳体内部，提高恶劣环境的适应性，有效延缓老化速度，延长了吸振器的使用寿命。质量块与外壳之间预留的间隙大于等于5mm，以便质量块进行谐振调频。
[0017]
进一步地，端盖和外壳采用螺栓连接。外壳端部设置有螺栓孔，端盖上对应螺栓孔位置设置有光孔或螺栓孔，然后通过螺栓插入固定。
[0018]
进一步地，端盖和外壳采用搭扣连接；安装拆卸更方便。
[0019]
进一步地，外壳顶部和侧部均设置有搭扣安装位置；端盖上对应搭扣安装位置设置有连接件，搭扣底部安装于搭扣安装位置上，搭扣的挂环扣接于连接件上，搭扣采用减振自锁搭扣。由此，搭扣内设有自锁装置，防止在长期服役过程中发生振动松脱情况。
[0020]
进一步地，连接件为延伸出端盖边缘的凸块，凸块和端盖一体设置，保证连接强度。
[0021]
进一步地，外壳和端盖靠近轨腰的安装侧采用插接方式连接。
[0022]
外壳远离与轨腰相贴合侧的一侧设置多个小凹槽，端盖的相应部位设置与小凹槽匹配的凸起。安装时，先将端盖上的凸起插入到主体外壳的凹槽中，然后，将外壳上的搭扣环抱住端盖上的凸起，再将搭扣压板压紧即可。
[0023]
进一步地，端盖内侧壁和质量块端部均设置有槽口相对的安装槽，弹性体两端嵌入安装槽内；方便根据使用情况更换弹性体。
[0024]
进一步地，安装槽为内嵌式，或为凸出端盖内侧壁所在平面形成的凹槽，凸出质量块端部所在平面形成的凹槽。
[0025]
进一步地，弹性体两端均具有与其一体连接的嵌入端，嵌入端与安装槽过盈配合，保证弹性体与安装槽完全贴合。
[0026]
进一步地，安装槽内表面为锥形筒结构，嵌入端外表面具有与安装槽相吻合的锥形结构，嵌入端与安装槽通过锥形结构进行压紧自锁式连接。
[0027]
进一步地，安装槽内表面为圆柱筒形结构，嵌入端外表面具有与安装槽相吻合的圆柱形结构。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0029]
图1附图为本发明提供的一种装配式各向同频钢轨阻尼吸振器外部的结构示意图；
[0030]
图2附图示出了本发明提供的一种装配式各向同频钢轨阻尼吸振器内部的结构示意图；
[0031]
图3附图示出了端盖、弹性体和质量块安装的一个实施例；
[0032]
图4附图示出了端盖、弹性体和质量块安装的另一个实施例；
[0033]
图5附图示出了端盖、弹性体和质量块安装的另一个实施例；
[0034]
图中：100
‑
外壳，101
‑
搭扣安装位置，200
‑
弹性体，300
‑
质量块，400
‑
端盖，401
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凸块，500
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安装槽，g
‑
钢轨。
具体实施方式
[0035]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0036]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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装置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。
[0037]
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。
[0038]
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。
[0039]
由于现有钢轨吸振器产品一般采用橡胶包裹质量块，当采用橡胶的压缩性能作为钢轨吸振器的弹性时，受到安装空间的限制，无法增加橡胶材料尺寸，使得其刚度难以降低，相应钢轨吸振器产品的谐振频率难以做到更低，现有钢轨吸振器产品的谐振频率一般为250hz以上，吸振效果差。因此，本发明实施例公开了一种装配式各向同频钢轨阻尼吸振器，参见附图1
‑
2，具体包括：
[0040]
外壳100，其安装于钢轨g两侧轨腰上，其与钢轨g轨腰表面形状配合，其外侧面与钢轨g轨底齐平，外壳100内部限定出一个安装空间，其两端均为敞口，两端端部可拆卸连接有端盖400；
[0041]
弹性体200，弹性体200为圆柱形，其轴线与钢轨g长度方向平行布置，其具有两个，每一个弹性体200的一端均可拆卸于端盖400内侧壁上；
[0042]
质量块300，质量块300安装于安装空间内、且其两端与两个弹性体200的另一端一一对应可拆卸连接；其中质量块300与外壳100之间预留的间隙大于等于5mm。
[0043]
本发明公开提供了一种装配式各向同频钢轨阻尼吸振器，利用弹性体的减切性能，使钢轨吸振器产品的弹性刚度降低，从而降低钢轨吸振器的固有频率，(根据f＝v/λ,式中f为钢轨振动频率，v为车辆行驶速度，λ为钢轨波磨波长)，能够适用于车速较低和较长波长的钢轨波磨地段；采用圆柱形弹性体，并与质量块相连，由于弹性体横截面为圆形，所以弹性体在其横截面平面内各个方向的剪切刚度均一致，使得钢轨吸振器在钢轨截面内各个方向的谐振频率均相同，因此，可调节任意方向钢轨振动主频，很好的适应了不同车辆轮缘造成的钢轨振动主频方向的差异，实现360度全覆盖，提高了吸振效果；
[0044]
将钢轨阻尼吸振器各组成部分可拆卸连接，采用装配式结构进行组装制作，能够最大限度解决现有技术(产品)对特征频率(车速/波长)的变化适应性较差的问题，若波磨形态或车辆运行速度变生变化，将原钢轨阻尼吸振器中的弹性元件取出进行更换，可以最大限度降低材料浪费，减少了重新设计和生产的环节，也能够以最快的速度应对上述变化。
[0045]
将弹性体包裹于壳体内部，提高恶劣环境的适应性，有效延缓老化速度，延长了吸振器的使用寿命。质量块与外壳之间预留的间隙大于等于5mm，以便质量块进行谐振调频。
[0046]
在本发明的一个实施例中，端盖400和外壳100采用螺栓连接；外壳端部设置有螺栓孔，端盖上对应螺栓孔位置设置有光孔或螺栓孔，然后通过螺栓插入固定。
[0047]
在本发明的另一个实施例中，端盖400和外壳100采用搭扣连接，安装拆卸更方便，方便更换弹性体。
[0048]
具体而言，外壳100顶部和侧部均设置有搭扣安装位置101；端盖400上对应搭扣安装位置101设置有连接件，搭扣底部安装于搭扣安装位置101上，搭扣的挂环扣接于连接件上，搭扣采用减振自锁搭扣。由此，搭扣内设有自锁装置，防止在长期服役过程中发生振动松脱情况。
[0049]
有利的是，连接件为延伸出端盖400边缘的凸块401；凸块和端盖一体设置，保证连接强度。
[0050]
更有利的是，外壳100和端盖400靠近轨腰的安装侧采用插接方式连接。外壳远离与轨腰相贴合侧的一侧设置多个小凹槽，端盖的相应部位设置与小凹槽匹配的凸起。安装
时，先将端盖上的凸起插入到主体外壳的凹槽中，然后，将外壳上的搭扣环抱住端盖上的凸起，再将搭扣压板压紧即可。
[0051]
在本发明的另一些实施例中，参见附图3
‑
5，端盖400内侧壁和质量块300端部均设置有槽口相对的安装槽500，弹性体200两端嵌入安装槽500内。方便根据使用情况更换弹性体。
[0052]
具体而言，参见附图3，安装槽500为内嵌式，参见附图4，安装槽为凸出端盖400内侧壁所在平面形成的凹槽，凸出质量块300端部所在平面形成的凹槽。
[0053]
有利的是，弹性体200两端均具有与其一体连接的嵌入端，嵌入端与安装槽500过盈配合；弹性体的外形尺寸比安装槽尺寸大0.5mm左右，以使两者连接密贴。弹性体两端的嵌入端和本体可以形成哑铃式结构，该哑铃式结构中间腰部形状为圆柱体，两端头部形状可为圆柱体、长方体或其他多边形柱体，为一体式结构，嵌入端横截面尺寸可大于中间腰部圆柱体横截面。中间腰部圆柱体的半径为15
‑
40mm，高度为10
‑
50mm，嵌入端较优地采用圆柱体，弹性体材质一般为橡胶或聚氨酯，常用橡胶制作。
[0054]
参见附图5，安装槽内表面为锥形筒结构，嵌入端外表面具有与安装槽相吻合的锥形结构，嵌入端与安装槽通过锥形结构进行压紧自锁式连接。
[0055]
参见附图4，安装槽内表面为圆柱筒形结构，嵌入端外表面具有与安装槽相吻合的圆柱形结构，嵌入端与安装槽通过嵌入端变形进行压紧。
[0056]
本发明上述实施例中质量块采用钢材，根据钢轨波磨与车速特征波长不同，其重量也有所不同，一般在1
‑
10kg范围内，其外观可以为任意形状，但为便于生产制作，一般为圆柱体、长方体或其他多边形柱体。
[0057]
外壳的主要作用是支撑整体结构，并保护内部的圆柱弹性体和质量块不受外力和外界恶劣环境的影响。圆柱弹性体的作用是钢轨吸振器产品的弹性元件，是调节谐振频率的主要部件。质量块是参与谐振、抑制钢轨振动的主要部件。外壳的材质一般为钢板或合金，通过轧制或模具浇筑而成。外壳沿钢轨长度方向的尺寸为200
‑
400mm。
[0058]
本发明利用橡胶的减切性能，使钢轨吸振器产品的刚度降低，通过调节产品剪切弹性体尺寸，谐振频率最低可达50hz，适用范围更广，吸振性能更好；钢轨吸振器为装配式结构，可快速组装，生产周期大大缩短；各部件均可更换，拆解方便，可迅速应对波磨形态的变化或行车速度的调整等情况。采用圆柱形弹性体作为刚度支撑，使得本产品在钢轨横截面平面内各个方向的谐振频率一致，可以应对各种轮轨作用引起的振动主频方向的变化。
[0059]
当波磨形态或车辆运行速度变生变化，现有技术产品将失去吸振效果，甚至起到放大作用，必须进行重新设计生产和更换。本产品各组成部分为装配可拆装式结构，本产品可根据波磨形态与行车速度的关系，只需将端盖打开，更换弹性体，即可快速调节钢轨阻尼吸振器的谐振频率，迅速作出应对，可以最大限度降低材料浪费，减少了重新设计和生产的环节，也能够以最快的速度应对上述变化。弹性体与质量块均位于外壳内部，使得两大主要元件免于受到恶劣环境的作用，影响其使用年限。
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在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0061]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。