[實用新型]一種聲子晶體型鐵路鋼軌動力吸振器

有效

• 申請號: 202222724086.5
• 申請日: 2022-10-14
• 公開（公告）號: CN218294321U
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 許晨霄;李晶;劉朋菲;薛慧;陳粒粒;袁帥;李一悅
• 申請（專利權）人: 中國鐵路西安局集團有限公司西安工務段
• 主分類號: F16F15/08
• 分類號: F16F15/08;F16F15/02
• 代理公司: 南寧智卓專利代理事務所(普通合伙) 45129
• 代理人: 譚月萍

本實用新型公開了一種聲子晶體型鐵路鋼軌動力吸振器，包括動力吸振器本體，所述動力吸振器本體包括包覆層、填充層、聲子晶體減振核心部件及粘彈性阻尼材料緩沖層，所述填充層設置在包覆層及粘彈性阻尼材料緩沖層之間，所述聲子晶體減振核心部件呈階梯排列式嵌入所述填充層中；所述動力吸振器本體由粘彈性阻尼材料緩沖層粘附在鋼軌兩側。本實用新型通過將聲子晶體結構引入到軌道交通減隔振領域，利用聲子晶體的帶隙特性，實現了鋼軌振動的抑制；選用空心鋼柱能夠解決傳統吸振器在實現寬頻減振效果時金屬質量塊質量過大的問題；可根據不同的減振工況需求進行靈活地匹配設計；本實用新型結構簡單，易于安裝。

技術領域

本實用新型涉及減振降噪技術領域，尤其涉及一種聲子晶體型鐵路鋼軌動力吸振器。

背景技術

隨著列車運行速度的提高，高速列車與軌道結構的動態相互作用顯著加劇，軌道結構的振動問題日益突出，直接影響軌道結構的健康狀況和使用壽命，以及列車運行的安全性及舒適性。此外，鋼軌振動會向外輻射噪聲，引發噪聲污染問題，因而抑制鋼軌的振動噪聲輻射是降低輪軌滾動噪聲以及提升軌道結構服役性能的一個關鍵步驟。

目前在一些已經建成的鐵路線路上主要采用鋼軌動力吸振器來抑制鋼軌的振動，進而達到降低其噪聲輻射的目的。動力吸振器，又稱為調諧質量阻尼器，主要是由金屬質量塊和橡膠結構構成，通過調節結構的參數使其同主振動結構發生諧振從而降低主振動結構的振動。但是，常用的鋼軌動力吸振器的振動抑制效果與金屬質量塊的質量成正比，選用過大質量的金屬塊不僅不利于安裝，且對鋼軌自身的安全性也有著不利影響。此外，現有的鋼軌動力吸振器的振動抑制效果不佳，大多數產品只能抑制單頻或窄頻的振動。

聲子晶體是由兩種或兩種以上彈性介質按不同晶格周期列復合的材料。在聲子晶體中，密度和彈性常數不同的材料按結構周期性復合在一起，相互不連通的材料稱為散射體，連通為一體的材料稱為基體。聲子晶體最重要的一個特性就是帶隙特性：彈性波在聲子晶體中傳播時，受其內部周期結構的作用，形成特殊的色散關系即能帶結構，色散關系曲線之間的頻率范圍稱為帶隙，在這個頻率范圍內彈性波無法傳播。利用其帶隙性質，可設計出全新隔振、降噪材料，所以聲子晶體在工程領域有著廣泛的應用前景。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種利用聲子晶體的帶隙特性，實現了鋼軌振動抑制的聲子晶體型鐵路鋼軌動力吸振器。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種聲子晶體型鐵路鋼軌動力吸振器，包括動力吸振器本體，所述動力吸振器本體包括包覆層、填充層、聲子晶體減振核心部件及粘彈性阻尼材料緩沖層，所述填充層設置在包覆層及粘彈性阻尼材料緩沖層之間，所述聲子晶體減振核心部件呈階梯排列式嵌入所述填充層中；所述動力吸振器本體由粘彈性阻尼材料緩沖層粘附在鋼軌兩側。利用粘彈性阻尼材料自身的粘聚性，聲子晶體型鐵路鋼軌動力吸振器可經由粘彈性阻尼材料緩沖層粘附在鋼軌兩側。此外，當列車作用在鋼軌上引起鋼軌產生振動后，粘彈性阻尼材料緩沖層能夠實現初步的抑制振動的效果。

較佳地，所述聲子晶體減振核心部件包括空心鋼柱及方形環氧樹脂層，所述方形環氧樹脂層上開設有圓柱形孔槽，所述空心鋼柱的底部插入所述圓柱形孔槽內。選用空心鋼柱的目的是為了解決傳統吸振器在實現寬頻減振效果時金屬質量塊質量過大的問題。

較佳地，所述空心鋼柱在方形環氧樹脂層上依次從左往右和從下往上排列，圍成四方形。

較佳地，所述空心鋼柱在四方形單方向上的高度由兩端到中間呈階梯式增高，相鄰兩空心鋼柱之間的變化幅度保持一致，位于中間位置的空心鋼柱最高，其高度為1m。

較佳地，所述方形環氧樹脂層的尺寸為15mm×15mm，所述圓柱形孔槽的半徑與空心鋼柱外徑一致，均為0.65mm，所述空心鋼柱的內徑為0.6mm。

較佳地，所述填充層上開設有方形孔槽，所述方形孔槽的尺寸與聲子晶體減振核心部件的尺寸保持一致，該聲子晶體減振核心部件通過方形孔槽嵌入填充層內。