專利名稱：彈性減振道床系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵路道床，尤其是涉及一種鐵路的軌道結(jié)構(gòu)，具體地說是鐵路、高速鐵路、 城市鐵路、地鐵以及高架輕軌等使用的彈性減振道床系統(tǒng)。
技術(shù)背景近幾年，我國正在逐步加大高速鐵路以及城市軌道交通(地鐵、城市鐵路、高架輕軌等) 的投入和建設(shè)。高速鐵路縮短了旅客的出行時間，并且節(jié)能環(huán)保、安全可靠。在交通擁堵的大城市，方便、快捷的城市軌道交通越來越受到人們的青睞，已經(jīng)成為人們出行的首選。隨之而來的是，由于軌道交通所帶來的對線路周邊環(huán)境及居民生活、健康產(chǎn)生影響的振動和噪聲問題也越來越受到國內(nèi)外研究人員的普遍關(guān)注。
目前，我國在軌道交通中采用比較多的減振措施包括軌道減振扣件、彈性套靴及浮置板道床。其中，軌道減振扣件(如“科隆蛋”，屬于軌下減振)和彈性套靴(屬于枕下減振) 可以滿足5 8dB的低檔減振要求。然而，“科隆蛋”的橫向剛度較低，不適于曲線段，而且橡膠圈可能脫離，從而影響行車安全及減振效果；彈性套靴中容易進(jìn)雨水和贓物，對結(jié)構(gòu)性能及壽命產(chǎn)生不利影響。同時，橡膠套側(cè)面磨損后，其橫向剛度也會降低，影響減振效果。
浮置板道床(屬于道床減振)包括橡膠浮置板道床、浮置式彈性支撐梯形軌枕軌道和鋼彈簧浮置板道床，是將具有一定質(zhì)量和剛度的混凝土道床浮置于橡膠或鋼彈簧隔振器上，利用浮置板提供足夠大的慣性質(zhì)量來抵消列車運(yùn)行產(chǎn)生的動載荷，從而達(dá)到減振目的。 其中，橡膠浮置板可以滿足纊15dB的中檔減振要求，但橡膠易老化，壽命短；而且橡膠支承塊的橫向剛度較低，需要附加橫向支承，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；橡膠本身阻尼很小，不能吸收浮置板的振動能量，容易發(fā)生共振；橡膠浮置板的固有頻率為15 20Hz，對于軟土地基及低頻振源地段隔振效果并不理想。浮置式彈性支撐梯形軌枕軌道是由日本鐵道綜合技術(shù)研究所開發(fā)的一種減振軌道系統(tǒng)，浮置式彈性支撐梯形軌枕軌道的固有頻率為25 30Hz，低頻隔振性能較差，可以滿足5 8dB的低檔減振要求，一般用在對低頻振動要求不太嚴(yán)格的地方。鋼彈簧浮置板道床是由德國GERB (隔而固)公司研制的、目前公認(rèn)的性能優(yōu)良的軌道交通減振技術(shù)， 可以滿足15 40dB的中高檔減振要求，具有隔振效果好；使用壽命長；橫向穩(wěn)定性好，無需附加限位裝置；調(diào)平、檢修、更換方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，鋼彈簧浮置板道床也存在一些不足之處(1)為達(dá)到設(shè)計(jì)的隔振效果，混凝土浮置板體積龐大、笨重、造價昂貴，導(dǎo)致工程成本過高，只能用于有特殊要求的減振地段，不能全線推廣；(2)施工內(nèi)容多、工序復(fù)雜、周期長； (3)阻尼比為定值，不能同時滿足共振區(qū)和隔振工作區(qū)對阻尼比的不同要求。
由減振理論可知，傳統(tǒng)的被動隔振系統(tǒng)只能對大于系統(tǒng)固有頻率S倍的外界干擾頻率起到隔振作用。即隔振系統(tǒng)的固有頻率越低，可以隔離的干擾頻率的范圍就越寬，干擾振動被隔離的就越徹底，由振動引起的噪聲也就會隨之減小。由于系統(tǒng)的固有頻率屬于系統(tǒng)的固有屬性，與系統(tǒng)的剛度與質(zhì)量之比有關(guān)。因此，為了擴(kuò)大系統(tǒng)的隔振頻帶范圍，獲得較高的隔振效果，理論上可以采用兩種方法一是減低隔振系統(tǒng)的剛度；二是增大系統(tǒng)的承載質(zhì)量。然而，實(shí)踐中系統(tǒng)的剛度和質(zhì)量均受到一定的制約，不能任意減小或增大。如減小剛度會導(dǎo)致鋼軌垂向變形過大，降低系統(tǒng)的橫向穩(wěn)定性，影響行車安全；而CN 102535262 A質(zhì)量受到結(jié)構(gòu)及空間限制，也不能很大，如對于“科隆蛋”和彈性套靴減振結(jié)構(gòu)，參振質(zhì)量已定，不能改變；對于鋼彈簧浮置板道床減振系統(tǒng)，雖然通過單純增大混凝土浮置板的重度可以在一定程度上提高隔振效果，但卻會帶來結(jié)構(gòu)尺寸過大、成本大幅度提高、施工周期加長等一系列問題，使經(jīng)濟(jì)性變差。
因此，對于低成本、施工工序相對簡便、適宜于全線推廣的15 40dB中高檔減振要求，現(xiàn)有軌道減振措施均難以實(shí)現(xiàn)
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有軌道交通減振技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種滿足低成本、施工工序相對簡便、適宜于全線推廣的中高檔減振要求的彈性減振道床系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案為包括混凝土道床、安裝于所述混凝土道床內(nèi)的低頻隔振器； 所述低頻隔振器中的彈性機(jī)構(gòu)由金屬橡膠制成的正剛度彈性元件組成，或者由正剛度彈性元件與負(fù)剛度彈性元件并聯(lián)組成。
正剛度彈性元件與負(fù)剛度彈性元件并聯(lián)組合時，正剛度彈性元件為碟簧、螺旋彈簧、金屬橡膠、金屬橡膠-彈簧鎧裝、金屬橡膠-鉛芯復(fù)合彈簧或它們的任意串并聯(lián)組合；負(fù)剛度彈性元件為碟簧或膜片彈簧。
本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述低頻隔振器的彈性機(jī)構(gòu)采用正剛度元件和負(fù)剛度元件并聯(lián)構(gòu)成彈性元件，其中，作為負(fù)剛度的碟簧或膜片彈簧，由于承受載荷增大到一定值后， 會呈現(xiàn)載荷減小而變形卻繼續(xù)增大的負(fù)剛度特性，因此，通過合理設(shè)計(jì)正、負(fù)剛度彈性元件的載荷-變形特性曲線，可以使隔振器在工作區(qū)域內(nèi)的剛度趨于一個較小的值，即保證隔振器在工作區(qū)域外具有很高的支承剛度的同時，在工作區(qū)域內(nèi)具有很低的運(yùn)動剛度。這樣， 可使彈性減振道床系統(tǒng)在不增加參振質(zhì)量(厚重的浮置板)的情況下，在車輛通過時具有 4、Hz的固有頻率，同時具有很強(qiáng)的抗過載能力。這是本發(fā)明所述彈性減振道床系統(tǒng)與現(xiàn)有軌道減振扣件、彈性套靴及浮置板道床的重要區(qū)別之一。
在選用碟簧作為負(fù)剛度彈性元件時，由于單片碟簧的負(fù)剛度特性區(qū)域?qū)?yīng)的變形量很小，一般難以滿足設(shè)計(jì)要求。因此，所述低頻隔振器中可以采用數(shù)片碟簧對合組合的型式構(gòu)成負(fù)剛度彈性元件，對合碟簧的總變形量為單片碟簧變形量與碟簧片數(shù)的乘積，從而保證彈性減振道床系統(tǒng)的隔振性能。
本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案為所述低頻隔振器安裝于混凝土道床兩側(cè)預(yù)設(shè)的凹槽內(nèi)，所述混凝土道床外端面上預(yù)埋有連接螺栓，所述凹槽外端口的防護(hù)蓋板通過預(yù)埋的連接螺栓與混凝土道床連接。
本發(fā)明將所述凹槽開口于軌道外側(cè)，并通過連接螺栓固定有防護(hù)蓋板以將該凹槽開口封堵，這種封口結(jié)構(gòu)使得該封口的封、開操作非常簡便，因此將低頻隔振器安裝于該凹槽內(nèi)，無論是開始的安裝還是以后的維修工作，都十分便利。另外，由于混凝土道床兩側(cè)均設(shè)置有凹槽，因此所述凹槽內(nèi)側(cè)壁起到橫向限位作用，從而增加行車的橫向穩(wěn)定性。同時， 允許在較小參振質(zhì)量(拋棄厚重的浮置板)和一定動載作用下采用剛度較低的彈簧，從而獲得4、Hz道床隔振系統(tǒng)固有頻率，同樣可以滿足減振效果15 40dB的中高檔減振要求。
本發(fā)明更優(yōu)選的技術(shù)方案如下本發(fā)明中，所述正剛度彈性元件與負(fù)剛度彈性元件并聯(lián)的組合方式為所述正剛度彈性元件布置于負(fù)剛度彈性元件內(nèi)部或均勻布置在負(fù)剛度彈性元件兩側(cè)，或者負(fù)剛度彈性元件布置在正剛度彈性元件內(nèi)部或均勻布置在正剛度彈性元件兩側(cè)。
本發(fā)明中，所述低頻隔振器的彈性機(jī)構(gòu)上安裝有彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)，所述彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)包括安裝于彈性機(jī)構(gòu)下面的下底板、安裝于彈性機(jī)構(gòu)上面的上頂板以及預(yù)緊螺栓，所述預(yù)緊螺栓貫通所述的下底板、彈性機(jī)構(gòu)及上頂板。
本發(fā)明中，所述低頻隔振器通過高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝于混凝土道床兩側(cè)預(yù)設(shè)的凹槽內(nèi)。
所述高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為墊片或螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明還包括鋼軌、將鋼軌固定在軌枕上的彈性扣件、軌枕以及將軌枕聯(lián)接在一起的聯(lián)接梁；所述軌枕下底面接有帶滑槽連接板，所述滑槽的入口朝向凹槽外側(cè)口 ；所述低頻隔振器還包括承壓板，所述承壓板的下腳插接于上頂板上端，所述承壓板插接于所述連接板的滑槽內(nèi)。
本發(fā)明中，所述高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和道床凹槽底面之間設(shè)置有防止所述高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)生水平移位的聯(lián)接裝置，所述聯(lián)接裝置為防滑墊板、螺栓或凹凸結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中，所述混凝土道床分段澆注，兩段混凝土道床之間以阻尼材料、彈性材料或混凝土填充并形成連接。
本發(fā)明中，在所述凹槽側(cè)壁或所述連接板與混凝土道床凹槽側(cè)壁的接觸部位粘貼或嵌固有彈性的側(cè)向限位墊。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所示實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的橫向局部剖示意圖；圖3是圖2的局部放大示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例2所示實(shí)施方式的橫向剖局部放大示意圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例3所示實(shí)施方式的橫向剖局部放大示意圖； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例4所示實(shí)施方式的橫向剖局部放大示意圖； 圖7是本發(fā)明實(shí)施例5所示實(shí)施方式的橫向剖局部放大示意圖； 圖8是本發(fā)明實(shí)施例6所示實(shí)施方式的橫向剖局部放大示意圖； 圖9是本發(fā)明實(shí)施例7所示實(shí)施方式的橫向局部剖示意圖； 圖10是本發(fā)明實(shí)施例7所示實(shí)施方式的橫向剖局部放大示意圖； 圖11是本發(fā)明實(shí)施例8所示實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1、鋼軌；2、彈性扣件；3a、短軌枕，3b、長聯(lián)接梁，3c、長軌枕，3d、短聯(lián)接梁； 4、混凝土道床；5、側(cè)向限位墊；6、帶滑槽連接板；7、低頻隔振器，7-1為承壓板，7-2為預(yù)緊螺栓，7-3為密封罩，7-4為上頂板，7-5為碟簧，7-6a為金屬橡膠-鉛芯復(fù)合彈性元件， 7_6b為金屬橡膠彈性元件，7-7為螺旋鋼彈簧，7-8為下底板，7-9a為不帶凹槽隔振器套筒， 7_9b為帶凹槽隔振器套筒，7-10彈性墊片，7-lla為阻尼液，7-llb為固體阻尼；8、螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，8-1為調(diào)節(jié)螺栓，8-2為鎖緊螺母，8-3為鎖緊墊片，8-4為調(diào)節(jié)支承板；9、防塵蓋板； IOa為帶凹槽防滑墊板，IOb為不帶凹槽防滑墊板；11、調(diào)整墊片。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的彈性減振道床系統(tǒng)包括鋼軌、彈性扣件、軌枕、聯(lián)接梁、連接板、低頻隔振器、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及混凝土整體道床，鋼軌、彈性扣件、軌枕、聯(lián)接梁及連接板彈性地支承于低頻隔振器上，低頻隔振器通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)放置于混凝土整體道床的凹槽中。所述低頻隔振器包括隔振器套筒及安裝于隔振器套筒內(nèi)的彈性機(jī)構(gòu)；所述彈性機(jī)構(gòu)由正剛度彈性元件組成， 或者由正剛度彈性元件及負(fù)剛度彈性元件并聯(lián)組成；在所述正剛度彈性元件及負(fù)剛度彈性元件組合時，正剛度彈性元件可布置在負(fù)剛度彈性元件內(nèi)部或均勻布置在負(fù)剛度彈性元件兩側(cè)，也可以是負(fù)剛度彈性元件布置在正剛度彈性元件內(nèi)部或均勻布置在正剛度彈性元件兩側(cè)，其中，正剛度彈性元件為碟簧、螺旋彈簧、金屬橡膠、金屬橡膠-彈簧鎧裝、金屬橡膠-鉛芯復(fù)合彈簧或它們的任意串并聯(lián)組合；負(fù)剛度彈性元件為碟簧或膜片彈簧。可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用標(biāo)準(zhǔn)件或自制。
所述低頻隔振器的彈性機(jī)構(gòu)上安裝有彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)，所述彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)包括安裝于彈性機(jī)構(gòu)下面的下底板、安裝于彈性機(jī)構(gòu)上面的上頂板以及預(yù)緊螺栓，所述預(yù)緊螺栓貫通所述的下底板、彈性機(jī)構(gòu)及上頂板。預(yù)緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對隔振器中的彈性元件進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力根據(jù)使用要求計(jì)算。施加預(yù)緊力的目的是使正負(fù)剛度并聯(lián)彈性元件中碟簧的彈性性能處于其負(fù)剛度區(qū)域附近或使單獨(dú)的正剛度彈性元件處于大承載區(qū)，避免車輛通過時鋼軌的垂向變形量過大，影響行車安全。預(yù)緊螺栓包括螺栓本體、金屬橡膠緩沖墊片及螺母，其中，金屬橡膠緩沖墊片用于減小在車輛運(yùn)行過程中預(yù)緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊及噪聲。
隔振系統(tǒng)中通常需要設(shè)置阻尼元件或阻尼結(jié)構(gòu)，用以消耗振動能量使系統(tǒng)受到干擾后能夠很快恢復(fù)到受干擾前的狀態(tài)，并且抑制系統(tǒng)共振。本發(fā)明中，通過使低頻隔振器本身集成一定的阻尼，達(dá)到無需單獨(dú)設(shè)置阻尼元件，以節(jié)省空間，并使結(jié)構(gòu)布置得以簡化的目的，從而解決了單獨(dú)設(shè)置阻尼元件所帶來的占用空間并使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜的問題。
本發(fā)明低頻隔振器中集成阻尼的具體實(shí)現(xiàn)方式有以下幾種其一，低頻隔振器中的正剛度彈性元件采用金屬橡膠材料制備，并可嵌入鉛芯。由于金屬橡膠材料內(nèi)部為金屬絲螺旋線匝相互勾連的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在動態(tài)載荷作用下，線匝之間的滑移、摩擦、擠壓會耗散大量的振動能量，從而為隔振器提供一定的阻尼。同時，對合碟簧接觸面間的摩擦?xí)峁┮欢ǖ母赡Σ磷枘幔饘傧鹉z中嵌入的鉛芯在變形過程中也會提供一定的結(jié)構(gòu)阻尼。另外，金屬橡膠材料本身具有變阻尼特性，阻尼會隨振幅增大而增加，隨頻率增大而減小。而由減振理論可知，在共振區(qū)和隔振區(qū)對阻尼的要求不同。在共振區(qū)，為了有效地抑制系統(tǒng)共振，要求隔振器阻尼越大越好；而在隔振區(qū)，則恰恰相反，為了達(dá)到良好的隔振效果，要求隔振器的阻尼越小越好。金屬橡膠材料的變阻尼特性可以很好的滿足系統(tǒng)在共振區(qū)及隔振區(qū)對阻尼的不同要求，這是本發(fā)明所述彈性減振道床系統(tǒng)與現(xiàn)有軌道減振扣件、彈性套靴及浮置板道床的重要區(qū)別之一。
同時，金屬橡膠材料具有非線性彈性特性，采用其作為正剛度彈性元件，便于與具有非線性負(fù)剛度特性的碟簧進(jìn)行匹配，使低頻隔振器的力學(xué)性能更好地滿足設(shè)計(jì)要求。
其二，低頻隔振器中的正剛度彈性元件采用鋼彈簧，在隔振器殼體內(nèi)設(shè)置液體阻尼或固體阻尼，彈簧下部浸在液體阻尼中，或局部嵌入固體阻尼材料(如高阻尼聚氨酯)中。
其三，低頻隔振器中的正剛度彈性元件采用鋼彈簧與金屬橡膠復(fù)合方式，金屬橡膠阻尼芯可放入鋼彈簧內(nèi)或金屬橡膠材料與鋼彈簧鎧裝。
本發(fā)明的彈性減振道床系統(tǒng)還包括鋼軌、將鋼軌固定在軌枕上的彈性扣件、軌枕5/8頁以及將軌枕聯(lián)接在一起的聯(lián)接梁；所述軌枕下底面接有帶滑槽連接板，所述滑槽的入口朝向凹槽外端面，所述帶滑槽連接板與混凝土道床凹槽內(nèi)側(cè)接觸的部位粘貼或嵌固有彈性的側(cè)向限位墊；所述低頻隔振器還包括承壓板，所述承壓板的下腳插接于上頂板上端，所述承壓板插接于所述連接板的滑槽內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面便于安裝和維護(hù)，另一方面，連接板底部的滑槽對隔振器具有定位作用，限制隔振器的位移。本發(fā)明中，側(cè)向限位墊既可以粘貼或嵌固在與混凝土道床凹槽結(jié)構(gòu)接觸部位的帶滑槽連接板的端部，也可以設(shè)置在混凝土道床凹槽內(nèi)側(cè)。
考慮到靜、動載荷在彈性道床上的均勻分布，各短軌枕至少用一個或若干個縱向橫梁通過螺栓連接。各縱向長軌枕用若干個橫向短聯(lián)接梁通過螺栓連接連接。
所述彈性減振道床系統(tǒng)中混凝土道床兩側(cè)對稱澆注有凹槽結(jié)構(gòu)，中間澆注排水溝。低頻隔振器通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)放置于道床兩側(cè)凹槽中，為了防止調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)水平移位，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與凹槽底面間設(shè)置聯(lián)接裝置，該聯(lián)接裝置為摩擦系數(shù)很高的防滑墊板，也可采用凹凸結(jié)構(gòu)或螺栓連接。另外，在低頻隔振器下部安裝有彈性墊片，以減小因車輛運(yùn)行過程中在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與隔振器之間可能產(chǎn)生的沖擊對隔振器帶來的不良影響。
為了便于調(diào)整軌高及對隔振器進(jìn)行檢修、更換，所述彈性道床系統(tǒng)中設(shè)置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用調(diào)整墊片或螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩種型式。兩者各有優(yōu)勢調(diào)整墊片結(jié)構(gòu)簡單， 承載力大，工作可靠；螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由調(diào)節(jié)螺栓、調(diào)節(jié)支承板、鎖緊螺母及鎖緊墊片組成，可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。采用調(diào)整墊片做為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)時，進(jìn)行調(diào)軌及檢修、更換隔振器的工作過程為首先將具有一定錐度的楔形墊塊楔入需要調(diào)節(jié)的鋼軌下方，使低頻隔振器與調(diào)整墊片稍稍脫離接觸。調(diào)軌時，通過改變調(diào)整墊片的總厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)；檢修、更換隔振器時，將隔振器從連接板底部的滑槽中抽出進(jìn)行檢修、更換。調(diào)軌或檢修、更換隔振器后，撤出楔形墊塊。采用螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)軌及檢修、更換低頻隔振器的工作過程為調(diào)軌時，首先松開螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的鎖緊螺母及墊片，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)支承板進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到要求后擰緊鎖緊螺母及墊片；檢修、更換隔振器時，先將具有一定錐度的楔形墊塊插入需要檢修、更換隔振器處的鋼軌下方，然后松開螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的鎖緊螺母及墊片，順時針旋動調(diào)節(jié)支承板，使其與隔振器脫離接觸，然后將低頻隔振器從連接板底部的滑槽中抽出，隔振器檢修、更換完成后，逆時針旋動調(diào)節(jié)支承板，使其與隔振器接觸，然后擰緊鎖緊螺母，撤出楔形墊塊。
所述彈性減振道床中的混凝土道床長度一般為5 15米，通常由混凝土進(jìn)行現(xiàn)場澆注或預(yù)制而成，也可由混凝土和鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合而成，相鄰道床之間用阻尼材料、彈性材料或混凝土填充并形成連接。
為保證彈性減振道床段與相鄰道床(如采用軌道減振器扣件或彈性套靴等其它軌道減振結(jié)構(gòu)的整體道床)之間的平穩(wěn)過渡，低頻隔振器與其它道床相鄰的混凝土道床凹槽內(nèi)的低頻隔振器，其剛度相同，但排列密度向端部方向逐漸增大或減?。换蛘吲帕忻芏认嗤?，但其剛度向端部方向逐漸增大或減小。與其它道床相鄰的本彈性減振道床在單位長度上的平均剛度至少在垂直方向應(yīng)逐漸過渡到與相鄰道床相近的剛度，可以通過安裝同等剛度、不同排列密度或不同剛度、同等排列密度的低頻隔振器得以實(shí)現(xiàn)。
與現(xiàn)有軌道減振技術(shù)相比，本發(fā)明的彈性減振道床系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)道床結(jié)構(gòu)獨(dú)特，混凝土道床橫向?qū)ΨQ澆注有凹槽結(jié)構(gòu)，既保證了行車的橫向穩(wěn)定性，也允許在較小參振質(zhì)量(拋棄厚重的浮置板)和一定動載作用下采用剛度較低的彈簧，7從而獲得4、Hz道床隔振系統(tǒng)固有頻率，同樣可以滿足減振效果15 40dB的中高檔減振要求；(2)與浮置板道床相比，拋棄了笨重的浮置板結(jié)構(gòu)，大大降低了工程造價，可全線推廣使用，并且施工內(nèi)容少、工序簡單，施工周期大大縮短；(3)與浮置式彈性支撐梯形軌枕軌道相比，在不顯著增加工程造價的同時，具有更高的減振效率；(4)低頻隔振器內(nèi)可采用金屬橡膠作為正剛度彈性元件，使隔振器具有變阻尼特性，不僅能吸收彈性道床上部列車通過時輪軌接觸傳遞的振動能量，提高行車安全和道床的抗振安全，而且可以同時滿足共振區(qū)及隔振區(qū)對阻尼的不同要求；(5)低頻隔振器減低了鋼軌的支承剛度，使輪軌踏面不平順引起的輪軌動態(tài)作用力得到一定程度的緩沖，即從激勵方面降低了軌道結(jié)構(gòu)的振動和噪聲；(6)彈性減振道床系統(tǒng)橫向穩(wěn)定性好，道床凹槽結(jié)構(gòu)限位簡單，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化；(7)不需拆卸鋼軌，無需專用頂升工具，即可從混凝土道床側(cè)面進(jìn)行調(diào)軌及隔振器的檢修和更換，操作簡單方便。
實(shí)施例1 圖2所示，混凝土道床4由現(xiàn)場澆注而成，橫向?qū)ΨQ澆注有凹槽41，中間澆注排水溝 42?；炷恋来?橫向凹槽旁側(cè)端面上預(yù)埋有連接螺栓，防護(hù)蓋板9通過預(yù)埋連接螺栓與混凝土道床4連接，形成一個封閉空間，防止塵土、雨水等雜質(zhì)進(jìn)入凹槽。
圖3所示，低頻隔振器7底部有彈性墊片7-10，隔振器套筒7_9a通過凹凸結(jié)構(gòu)與彈性墊片7-10聯(lián)結(jié)；隔振器套筒7-9a內(nèi)放置正負(fù)剛度并聯(lián)彈性元件，正負(fù)剛度并聯(lián)彈性元件由碟簧7-5和金屬橡膠-鉛芯復(fù)合彈性元件7-6a并聯(lián)組成，碟簧7-5套在金屬橡膠-鉛芯復(fù)合彈性元件7-6a外側(cè)，并通過預(yù)緊螺栓7-2、上頂板7-4、下底板7-8進(jìn)行預(yù)緊。車輛通過時，碟簧7-5外側(cè)與隔振器套筒7-9a內(nèi)側(cè)接觸提供橫向剛度；隔振器上頂板7-4與隔振器套筒7-9a之間通過密封罩7-3柔性連接，密封罩7-3對隔振器7內(nèi)組件起防塵密封作用；承壓板7-1與上頂板7-4通過凹凸結(jié)構(gòu)聯(lián)接，將輪軌動態(tài)作用力傳遞至低頻隔振器7。
圖1所示，鋼軌1用彈性扣件2的彈條扣緊，短軌枕3a兩端制有通孔，帶滑槽連接板6上制有盲孔，用螺釘將彈性扣件2、短軌枕3a、帶滑槽連接板6連接在一起，將低頻隔振器7的承壓板7-1插入帶滑槽連接板6的滑槽內(nèi)，從而將鋼軌1、彈性扣件2、(短)軌枕3a、 帶滑槽連接板6及低頻隔振器7聯(lián)接起來。
圖3所示，低頻隔振器7通過螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8放置在混凝土道床4凹槽底面的防滑墊板IOa上。防滑墊板IOa帶有凹槽，螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8通過凹凸結(jié)構(gòu)與防滑墊板IOa聯(lián)接。螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8由調(diào)節(jié)螺栓8-1、鎖緊螺母8-2、鎖緊墊片8-3、調(diào)節(jié)支承板8-4組成，低頻隔振器7放置在調(diào)節(jié)支承板8-4上，調(diào)節(jié)支承板8-4通過鎖緊螺母8-2及鎖緊墊片8_3 進(jìn)行鎖緊定位，放松鎖緊螺母8-2及鎖緊墊片8-3，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)支承板8-4可以實(shí)現(xiàn)高度無極調(diào)節(jié)。
更換、檢修低頻隔振器7時，首先將具有一定錐度的楔形墊塊插入需要更換、檢修的低頻隔振器7處的鋼軌1下方，然后松開螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8中的鎖緊螺母8-2及鎖緊墊片 8-3，順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)支承板8-4，當(dāng)其與低頻隔振器7的彈性墊片7-10脫離接觸時，將低頻隔振器7從帶滑槽連接板6中抽出進(jìn)行更換、檢修。更換、檢修隔振器后，逆時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)支承板8-4，使其與彈性墊片7-10接觸，然后擰緊鎖緊螺母8-2，撤出楔形墊塊；調(diào)整軌高時，首先松開螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8中的鎖緊螺母8-2及鎖緊墊片8-3，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)支承板8-4 進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到要求后擰緊鎖緊螺母8-2。
實(shí)際使用時，鋼軌1所承受的靜動載荷通過彈性扣件2、短軌枕3a、長聯(lián)接梁北、帶滑槽連接板6、承壓板7-1傳遞到低頻隔振器7，由參振質(zhì)量(車體、鋼軌1、彈性扣件2、短軌枕3a、長聯(lián)接梁北、帶滑槽連接板6)與低頻隔振器7構(gòu)成一個固有頻率較低的隔振系統(tǒng)， 對作用在鋼軌1上的中高頻振動進(jìn)行隔離。
由于低頻隔振器7中的正負(fù)剛度并聯(lián)彈性元件各個方向的彈性和承載能力可根據(jù)需要任意設(shè)計(jì)，所以既可以設(shè)計(jì)出滿足中檔減振要求的彈性減振道床替代橡膠浮置板道床，也可以設(shè)計(jì)出滿足高擋減振要求的低成本彈性減振道床替代造價高的鋼彈簧浮置板道床。
彈性減振道床一般要求橫向剛度高于其垂向剛度，以保證道床的橫向穩(wěn)定性，由于正負(fù)剛度并聯(lián)彈性元件在隔振器工作區(qū)間內(nèi)可以提供很低的垂向剛度，同時車輛通過時負(fù)剛度彈性元件碟簧7-5與隔振器套筒7-9a內(nèi)側(cè)接觸，帶滑槽連接板6通過其側(cè)端部固定的彈性側(cè)向限位墊5與混凝土整體道床4的凹槽結(jié)構(gòu)接觸變形又可提供很大的橫向剛度。因此，彈性減振道床不僅能夠滿足中高檔減振要求，而且具有很好的橫向穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)簡單。
彈性減振道床拋棄了浮置板道床中笨重的浮置板結(jié)構(gòu)，施工時只需進(jìn)行混凝土道床的現(xiàn)場澆注及將預(yù)制的軌枕與聯(lián)接梁進(jìn)行聯(lián)接。與浮置板道床相比，不僅施工工序得到簡化，施工周期大幅度縮短，而且大大降低了工程造價，適宜全線推廣使用。另外，從混凝土道床側(cè)面就可進(jìn)行調(diào)軌及隔振器的檢修和更換，十分方便。
實(shí)施例2 如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別在于低頻隔振器7中正剛度彈性元件由螺旋鋼彈簧7-7和金屬橡膠彈性元件7-6b并聯(lián)組成，螺旋鋼彈簧7-7套在金屬橡膠彈性元件7-6b外側(cè)，兩者共同為低頻隔振器提供正剛度。金屬橡膠彈性元件7-6b還可以為低頻隔振器提供一定的阻尼，使低頻隔振器具有變阻尼特性，同時滿足隔振器在共振區(qū)及隔振區(qū)對阻尼的不同要求。另外，也可將螺旋鋼彈簧與金屬橡膠彈性元件進(jìn)行鎧裝，構(gòu)成一個獨(dú)立的正剛度彈性元件。
本實(shí)施例中的正剛度彈性元件也適用于其它實(shí)施例。
實(shí)施例3 如圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別在于低頻隔振器7中采用單獨(dú)的正剛度彈性元件，正剛度彈性元件為螺旋鋼彈簧7-7。下底板7-8與帶凹槽隔振器套筒7-9b 通過凹凸結(jié)構(gòu)聯(lián)接，帶凹槽隔振器套筒7-9b內(nèi)注有阻尼液7-lla。
實(shí)施例4 如圖6所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別在于低頻隔振器7中采用單獨(dú)的正剛度彈性元件，正剛度彈性元件為螺旋鋼彈簧7-7，螺旋鋼彈簧7-7嵌入固體阻尼7-1 Ib中。 下底板7-8與帶凹槽隔振器套筒7-9b通過凹凸結(jié)構(gòu)聯(lián)接。
實(shí)施例5:如圖7所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別在于低頻隔振器7中采用單獨(dú)的正剛度彈性元件，正剛度彈性元件為金屬橡膠-鉛芯復(fù)合彈性元件7_6a。下底板7-8與帶凹槽隔振器套筒7_9b通過凹凸結(jié)構(gòu)聯(lián)接。
實(shí)施例6 如圖8所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別在于低頻隔振器7中采用單獨(dú)的正剛度彈性元件，正剛度彈性元件由金屬橡膠彈性元件7-6b與螺旋彈簧7-7并聯(lián)組成。下底板7-8與帶凹槽隔振器套筒7-9b通過凹凸結(jié)構(gòu)聯(lián)接。
實(shí)施例7 如圖9、圖10所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別在于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為調(diào)整墊片11， 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)底部放置不帶凹槽防滑墊板10b。調(diào)整墊片11結(jié)構(gòu)簡單，承載力大，工作可靠。通過在道床凹槽底面預(yù)埋螺栓對調(diào)整墊片11進(jìn)行連接，防止車輛運(yùn)行過程中調(diào)整墊片11之間發(fā)生水平移位。為了便于調(diào)軌時對調(diào)整墊片11進(jìn)行增減，調(diào)整墊片11上加工有U形槽。
更換、檢修低頻隔振器7時，首先將具有一定錐度的楔形墊塊楔入需要更換、檢修的低頻隔振器7處的鋼軌1下方，使低頻隔振器7與調(diào)整墊片11稍稍脫離接觸，然后將低頻隔振器7從帶滑槽連接板6底部的滑槽中抽出進(jìn)行更換、檢修，最后撤出楔形墊塊；調(diào)整軌高時，首先將具有一定錐度的楔形墊塊楔入需要調(diào)節(jié)的低頻隔振器7處的鋼軌1下方，使低頻隔振器7與調(diào)整墊片11稍稍脫離接觸，然后松開調(diào)整墊片11上連接螺栓的螺母，通過改變調(diào)整墊片11的總厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到要求后，將螺母擰緊，最后撤出楔形墊塊。
本實(shí)施例中調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也適用于其它實(shí)施例。
實(shí)施例8 如圖11所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別在于采用縱向長軌枕3C，并用若干個橫向短聯(lián)接梁3d聯(lián)接。本實(shí)施例中的縱向長軌枕3c及橫向短聯(lián)接梁3d同樣適用于其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種彈性減振道床系統(tǒng)，其特征在于包括混凝土道床、安裝于所述混凝土道床內(nèi)的低頻隔振器；所述低頻隔振器中的彈性機(jī)構(gòu)由金屬橡膠制成的正剛度彈性元件組成，或者由正剛度彈性元件與負(fù)剛度彈性元件并聯(lián)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減振道床系統(tǒng)，其特征在于所述低頻隔振器安裝于混凝土道床兩側(cè)預(yù)設(shè)的凹槽內(nèi)，所述混凝土道床外端面上預(yù)埋有連接螺栓，所述凹槽外端口的防護(hù)蓋板通過預(yù)埋的連接螺栓與混凝土道床連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減振道床系統(tǒng)，其特征在于所述正剛度彈性元件與負(fù)剛度彈性元件并聯(lián)的組合方式為所述正剛度彈性元件布置于負(fù)剛度彈性元件內(nèi)部或均勻布置在負(fù)剛度彈性元件兩側(cè)，或者負(fù)剛度彈性元件布置在正剛度彈性元件內(nèi)部或均勻布置在正剛度彈性元件兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減振道床系統(tǒng)，其特征在于所述低頻隔振器的彈性機(jī)構(gòu)上安裝有彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)，所述彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)包括安裝于彈性機(jī)構(gòu)下面的下底板、安裝于彈性機(jī)構(gòu)上面的上頂板以及預(yù)緊螺栓，所述預(yù)緊螺栓貫通所述的下底板、彈性機(jī)構(gòu)及上頂板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減振道床系統(tǒng)，其特征在于所述低頻隔振器通過高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝于混凝土道床兩側(cè)預(yù)設(shè)的凹槽內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彈性減振道床系統(tǒng)，其特征在于所述高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為墊片或螺紋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減振道床系統(tǒng)，其特征在于包括鋼軌、將鋼軌固定在軌枕上的彈性扣件、軌枕以及將軌枕聯(lián)接在一起的聯(lián)接梁；所述軌枕下底面連接有帶滑槽連接板，所述滑槽的入口朝向凹槽外側(cè)口 ；所述低頻隔振器還包括承壓板，所述承壓板的下腳插接于上頂板上端，所述承壓板插接于所述連接板的滑槽內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減振道床系統(tǒng)，其特征在于所述高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和道床凹槽底面之間設(shè)置有防止所述高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)生水平移位的聯(lián)接裝置，所述聯(lián)接裝置為防滑墊板、螺栓或凹凸結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的彈性減振道床系統(tǒng)，其特征在于所述正剛度彈性元件與負(fù)剛度彈性元件并聯(lián)組合時，正剛度彈性元件為碟簧、螺旋彈簧、金屬橡膠、金屬橡膠-彈簧鎧裝、金屬橡膠-鉛芯復(fù)合彈簧或它們的任意串并聯(lián)組合；負(fù)剛度彈性元件為碟簧或膜片彈簧。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彈性減振道床系統(tǒng)，其特征在于在所述凹槽側(cè)壁或所述連接板與混凝土道床凹槽側(cè)壁的接觸部位粘貼或嵌固有彈性的側(cè)向限位墊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彈性減振道床系統(tǒng)，其包括混凝土道床、安裝于所述混凝土道床內(nèi)的低頻隔振器；所述低頻隔振器中的彈性機(jī)構(gòu)由金屬橡膠制成的正剛度彈性元件組成，或者由正剛度彈性元件與負(fù)剛度彈性元件并聯(lián)組成，其中，正剛度彈性元件為碟簧、螺旋彈簧、金屬橡膠、金屬橡膠-彈簧鎧裝、金屬橡膠-鉛芯復(fù)合彈簧或它們的任意串并聯(lián)組合；負(fù)剛度彈性元件為碟簧或膜片彈簧。本發(fā)明不僅能夠滿足中高檔減振要求，而且結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)場施工工序簡便，道床材料消耗相對減少，具有更低的工程造價，適宜全線推廣使用。
文檔編號E01B1/00GK102535262SQ201210077560
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者張培林, 李冬偉, 白鴻柏, 路純紅 申請人:中國人民解放軍軍械工程學(xué)院, 河北金擘機(jī)電科技有限公司