一种颗粒阻尼耗能减振道砟垫的制作方法

本发明属于轨道交通领域，具体涉及一种颗粒阻尼耗能减振道砟垫。

背景技术：

近几年铁路与城市轨道交通系统发展迅速，因其大运量以及环保的优势，但存在噪声和环境振动的有害影响。

传统的轨道结构减振技术有浮置板，减振扣件，道砟垫等，它们的工作机理是通过改变轨道结构的刚度起到减震的效果，这些装置要么造价高昂，要么会提高车体的振动。所以发展一种新的轨道结构减振设备是必须的。

传统的轨道结构减振技术有浮置板，减振扣件，道砟垫等，它们的工作机理是通过改变轨道结构的刚度起到减震的效果，这些装置要么造价高昂，要么会提高车体的振动。所以发展一种新的轨道结构减振设备是必须的。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种颗粒阻尼耗能减振道砟垫，该道砟垫通过在橡胶板中埋设钢丝以及颗粒阻尼耗能元件，有效地提高了道砟垫的阻尼以及耗散振动能量的能力。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种颗粒阻尼耗能减振道砟垫，布置于道砟与轨道地基之间，所述颗粒阻尼耗能减振道砟垫包括橡胶板以及埋设在所述橡胶板内部的颗粒阻尼耗能元件以及钢丝；所述橡胶板的上表面设置有预留胶结带。

所述颗粒阻尼耗能元件包括壳体，所述壳体内部设置有阻尼颗粒。

所述壳体为六面体，其边长在1~2cm之间。

所述阻尼颗粒的材质为钨粉、铅粉、铜粉以及铁粉中的任意一种或多种的组合；所述阻尼颗粒的粒径为0.001~0.5mm；所述壳体内部所述阻尼颗粒的填充率在50~90%之间。

所述橡胶板的成分包括天然橡胶、酚醛树脂以及硬质碳黑。

所述橡胶板包括顶部承重层以及底部混合层；所述颗粒阻尼耗能元件以及所述钢丝埋设在所述底部混合层中。

所述颗粒阻尼耗能元件在所述橡胶板内部采用单层阵列排布；所述颗粒阻尼耗能元件的下表面与所述橡胶板的下表面之间的距离大于1cm；所述颗粒阻尼耗能元件的上表面与所述橡胶板的上表面之间的距离大于2cm；相邻的所述颗粒阻尼耗能元件之间的间距为2~4cm。

所述钢丝环绕所述颗粒阻尼耗能元件，所述钢丝与所述颗粒阻尼耗能元件之间的距离为0.5~1cm。

所述预留胶结带设置在所述橡胶板的上表面的两侧。

本发明的优点是，采用颗粒阻尼技术的道砟垫不仅可以减小轨道结构原有的刚度，而且还可以通过增大结构阻尼起到耗散能量的作用，有效地提高了道砟垫的减震隔振效果。

附图说明

图1为本发明颗粒阻尼耗能减振道砟垫的立体视图；

图2为本发明颗粒阻尼耗能减振道砟垫的截面视图；

图3为本发明中颗粒阻尼耗能元件的结构示意图；

图4为本发明颗粒阻尼耗能减振道砟垫应用过程中的示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4所示，图中标记1-13分别为：颗粒阻尼耗能减振道砟垫1、橡胶板2、颗粒阻尼耗能元件3、钢丝4、预留胶结带5、顶部承重层6、底部混合层7、壳体8、阻尼颗粒9、轨道地基10、道砟11、钢轨12、轨枕13。

实施例：如图1、4所示，本实施例具体涉及一种颗粒阻尼耗能减振道砟垫，布置于道砟11与轨道地基10之间，该颗粒阻尼耗能减振道砟垫1包括橡胶板2以及埋设在橡胶板2内部的颗粒阻尼耗能元件3和钢丝4；橡胶板2的上表面设置有预留胶结带5。

如图1、2所示，橡胶板2的长度为5000mm~4000mm，其宽度为1000mm~1500mm，其厚度为5~7cm；橡胶板2的成分包括天然橡胶、酚醛树脂以及硬质碳黑；酚醛树脂可增强橡胶板2的强度，硬质碳黑可增加橡胶板2的耐磨性；橡胶板2包括顶部承重层6以及底部混合层7；本实施例中，顶部承重层6以及底部混合层7一体成型，颗粒阻尼耗能元件3以及钢丝4埋设在底部混合层7中。

如图1、2所示，埋设在橡胶板2中的钢丝4用于增强橡胶板2的刚度；钢丝的直径为1mm；钢丝4环绕颗粒阻尼耗能元件3，钢丝4与颗粒阻尼耗能元件3之间的距离为0.5~1cm。

如图2、3所示，颗粒阻尼耗能元件3在橡胶板2内部采用单层阵列排布；颗粒阻尼耗能元件3的下表面与橡胶板2的下表面之间的距离大于1cm；颗粒阻尼耗能元件3的上表面与橡胶板2的上表面之间的距离大于2cm；相邻的颗粒阻尼耗能元件3之间的间距为2~4cm；预留胶结带5设置在橡胶板2的上表面的两侧，在预留胶结带5正下方的橡胶板2内部不设置钢丝4以及颗粒阻尼耗能元件3。

如图2、3所示，埋设在橡胶板2内部的颗粒阻尼耗能元件3主要用于吸收颗粒阻尼耗能减振道砟垫1在工作过程中的振动能量；颗粒阻尼耗能元件3包括壳体8，壳体8内部设置有阻尼颗粒9。

如图2、3所示，颗粒阻尼耗能元件3是一种被动振动控制技术；当颗粒阻尼耗能减振道砟垫1处于工作状态时，颗粒阻尼耗能减振道砟垫1的振动通过橡胶板2传递至颗粒阻尼耗能元件3，使得颗粒阻尼耗能元件3中的阻尼颗粒9发生振动；在阻尼颗粒9的振动过程中，阻尼颗粒9之间会发生碰撞和摩擦；碰撞和摩擦会消耗振动能量，将振动能量转换成热量，从而实现耗散振动能量的效果；将颗粒阻尼耗能元件3埋设在橡胶板2内部，可有效地增强本实施例的颗粒阻尼耗能减振道砟垫1耗散振动能量的能力。

如图3所示，本实施例中，颗粒阻尼耗能元件3的壳体8是由厚度为1~4mm的q195薄钢板制成的正六面体，其边长在1~2cm之间；壳体8的薄钢板拼接处采用以氰基丙烯酸乙酯为主要原料的金属胶粘接而成。

如图3所示，本实施例中，阻尼颗粒9的材质为钨粉、铅粉、铜粉以及铁粉中的任意一种或多种的组合，通过调节各种材质的阻尼颗粒9的比例，可以调节阻尼颗粒9的总体密度；阻尼颗粒9的粒径为0.001mm至0.5mm；壳体8内部阻尼颗粒9的填充率在50%至90%之间。

如图1至3所示，本实施例的颗粒阻尼耗能减振道砟垫1可根据不同的铁路线路状况、不同的列车速度所造成的动荷载选取阻尼颗粒9的填充率、阻尼颗粒9的材质、颗粒阻尼耗能元件3的排布密度以及橡胶板2的厚度、宽度、长度等参数；本实施例的颗粒阻尼耗能减振道砟垫的制作包括以下步骤：

1）参数选取：由线路的等级以及线路对于减振降噪的要求确定阻尼颗粒9的填充率、阻尼颗粒9的材质、颗粒阻尼耗能元件3的排布密度以及橡胶板2的厚度、宽度、长度等参数；

2）原材料准备：配料按照配方称量准确。为了使生胶和配合剂能相互均匀混合，需要对材料进行加工，生胶要在60--70℃烘房内烘软后，再切胶、破胶成小块；酚醛树脂蒸发水分、过滤杂质；配合剂要进行干燥；

3）塑炼：本橡胶制品采用机械法塑炼，在不太高的温度下，通过塑炼机的机械挤压和摩擦力的作用，使长链橡胶分子降解变短，由高弹性状态转变为可塑状态；

4）混炼：将塑炼后的生胶与配合剂混合、放在炼胶机中，通过机械拌合作用，使配合剂完全、均匀地分散在生胶中；

5）成型：橡胶板2采用压延成型，其内部的钢丝4和颗粒阻尼耗能元件3必须涂上一层薄胶，涂胶工序一般也在压延机上完成；钢丝4和颗粒阻尼耗能元件3在压延前需要进行烘干和浸胶，之后放入模具在压延机成型；

6）硫化：选用橡胶硫化机对橡胶板2进行硫化；至此本实施例的颗粒阻尼耗能减振道砟垫1制作完成。

如图2、4所示，本实施例的颗粒阻尼耗能减振道砟垫1的安装使用方法具体包括以下步骤：

施工准备：颗粒阻尼耗能减振道砟垫1的储存应保持干燥、干净，防止强紫外线辐射，禁止长时间曝晒。颗粒阻尼耗能减振道砟垫1应按设计面积铺设，颗粒阻尼耗能减振道砟垫1的接缝处禁止出现过大间隙。轨道地基10（如高架桥）必须保证平整无凹陷与尖锐的凸起；在极端环境下、低温高湿的夜间与烈日高温的白天及户外施工可能会引起颗粒阻尼耗能减振道砟垫1铺设不严实；为了避免此现象，应尽量选择0-25摄氏度无降雨天气内进行铺设施工；

清理轨道地基：轨道地基10应该保证干净、干燥、无霜以及平整，避免出现凹陷与尖锐的凸起；

铺设颗粒阻尼耗能减振道砟垫1：颗粒阻尼耗能减振道砟垫1应由轨道两侧横向舒卷，承重层朝上直接接触道砟11。极端温度和温差过大条件下施工及长时间储存后施工，必须先把颗粒阻尼耗能减振道砟垫1放置在其铺设位置上舒展几个小时再粘贴，这样可以使颗粒阻尼耗能减振道砟垫1恢复在被卷成筒状时的压缩与拉伸，更好的控制颗粒阻尼耗能减振道砟垫1的尺寸；

道砟垫粘贴，颗粒阻尼耗能减振道砟垫1之间的密封连接是通过专用热熔焊接机及10~15cm宽的专用密封条实现的，每处颗粒阻尼耗能减振道砟垫1间的接缝都必须有效的密实粘接；颗粒阻尼耗能减振道砟垫1的铺设应严格按照施工方案进行，避免出现密封不严的情况。热熔焊机的操作应严格按照规定执行，避免出现热熔过度；

轨排及道砟的铺设：在颗粒阻尼耗能减振道砟垫1铺好后应尽快的在其上覆盖道砟11；铺设道砟11的车辆必须使用无尖锐凸起的橡胶轮胎并缓慢行驶，车辆在行驶时应避免突然制动或加速；道砟11铺设完成后，在其上方铺设轨排；至此本实施例的颗粒阻尼耗能减振道砟垫1铺设完成。

如图4所示，在列车运行过程中，车轮与钢轨12相互作用产生的振动通过轨枕13传递到道砟11，再通过道砟11传递给轨道地基10。颗粒阻尼耗能减振道砟垫1放置在道砟11和轨道地基10之间，通过其内部的颗粒阻尼耗能元件3来消耗振动能量。在轨道的振动传播路径中增加颗粒阻尼耗能减振道砟垫1相当于改变原有轨道结构的结构阻尼，通过改变结构阻尼可以有效耗散掉振动所具有的能量，起到减振隔振耗能的作用。

本实施例的有益技术效果为：采用颗粒阻尼技术的道砟垫不仅可以减小轨道结构原有的刚度，而且还可以通过增大结构阻尼起到耗散能量的作用，有效地提高了道砟垫的减震隔振效果。