[发明专利]一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器

说明书

本发明属于轨道技术领域，一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，包括两个以上谐振质量块(2)和弹性阻尼层(3)形成的多阶谐振组合体(4)，所述的两个以上谐振质量块(2)平行排列于弹性阻尼层(3)内，所述的多阶谐振组合体(4)沿钢轨(1)的钢轨轨脚上面(10)及钢轨轨腰面(11)设置，并与钢轨轨脚上面(10)及钢轨轨腰面(11)形成密切连接。与现有技术相比，本发明多个谐振质量块(2)振动时除了在横向及垂向方向的运动外，各个谐振质量块(2)之间同时形成剪切变形。剪切振动变形沿轨道方向形成波动相位差与钢轨振动沿轨道方向波动振动方向相反形成不同谐振的波动动力阻尼吸振器。

技术领域

本发明属于轨道技术领域，具体涉及一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器。

背景技术

由于轨道交通的普及，其所带来的振动噪声问题也日益突出。在人口密集的城市，地铁、轻轨及城际铁路还有高铁等轨道交通系统的建设和运营不可能避免住宅、商业、办公、医院及学校等环保敏感区域，而轨道交通在环境振动噪声污染中占有很大的份额。轨道交通中的振动噪声问题，不仅影响周围的居住和工作环境，而且会影响铁路系统的有效运营。为了满足环境标准的要求，有些列车只能降低运行速度，同时在有些区域还需要减少或取消有些班次，结果是不能完全达到其设计能力，从而降低了轨道运输的经济效益。

轨道交通所引起的环境振动噪声污染的主要源头之一是轨道和车轮接触时的激励力而产生振动和噪音，其影响不只限于轨道附近，而且会通过路基传播到周围的建筑物，或通过车轮传递到火车车厢内，引起车体振动并进一步产生噪声。轨道因受运载车辆的冲击及轮轨接触面粗糙不平顺的激励会产生强烈的振动，特别在轨道系统的特征频率或其附近的振动往往更强烈。振动噪声控制的最有效的方法是从振源上采取措施或阻断振动噪声的传播途径。

由于轨道结构及运行车辆的不同工况，轨道系统的振动及其噪声有宽频段、多频段的特征。采用具有多阶谐振功能的阻尼减振器是从轨道入手从源头上解决/降低轨道系统的振动噪声问题的方法之一。阻尼减振器的使用能够减低钢轨的振动幅值从而降低振动引起的噪声辐射。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种多阶剪切型钢轨动力阻尼吸振器，其特征在于，包括两个以上谐振质量块和弹性阻尼层形成的多阶谐振组合体，所述的两个以上谐振质量块平行排列于弹性阻尼层内，所述的多阶谐振组合体沿钢轨的钢轨轨脚上面及钢轨轨腰面设置，并与钢轨轨脚上面及钢轨轨腰面形成密切连接。

所述的两个以上谐振质量块之间由柔性连接件相连，柔性连接件的等效刚度小于弹性阻尼层的等效刚度的1/2。

谐振质量块是由弹性阻尼层连接的多个独立质量块，沿钢轨长度方向排列，形成沿轨道方向的多自由度弹簧质量系统的多阶谐振组合体；这种设计是沿轨道方向形成了多自由度弹簧质量系统，具备两个或两个以上刚度质量比或不少于两个模态的谐振系统；在针对轨道横向和垂向振动的同时，各个质量块之间产生相对的剪切振动变形；所述的剪切振动变形沿轨道方向形成波动相位差与钢轨振动沿轨道方向波动振动方向相反形成波动动力阻尼吸振器。

沿轨道方向排列的多个谐振质量块的布置方式形成多阶谐振频率及同时多阶谐振频率的振动能量消耗，各阶谐振频率ω和弹性阻尼层的等效模态刚度k及谐振质量块的等效模态质量m的关系为

各谐振质量块的谐振质量m与钢轨的振动峰值相对应的模态质量m_m之比μ＝m/m_m满足0.1μ1；

每单个谐振质量块的谐振质量m在其谐振频率ω以下增加钢轨的参振质量，降低钢轨的振动峰值。