装配式智能隔振器的制作方法

本发明涉及轨道交通领域，特别地，涉及一种装配式智能隔振器。

背景技术：

轨道交通中每时每刻都存在着振动现象，对于浮置板轨道这样一种浮置体系，车致振动在该体系上体现得更为明显，振动必然伴随着能量的产生，现有技术中，用于对浮置板轨道进行浮置支承的弹性支承结构仅能对浮置板轨道进行物理支承以降低振动，并对车致振动的降低非常有限，工作状态不稳定、工作安全性低，且不能对由于振动产生的能量进行收集及利用，造成资源的浪费，不符合绿色、节能的工程理念。

技术实现要素：

本发明提供了一种装配式智能隔振器，以解决现有弹性支承结构仅能对浮置板轨道进行物理支承而不能对振动产生的能量进行吸收并转换、利用的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种装配式智能隔振器，用于竖直支设于轨道基础上且上端与浮置板轨道固定连接，以对浮置板轨道沿竖直方向进行浮置支撑，装配式智能隔振器包括：沿竖直方向内外套合设置的内筒组件和外筒组件，外筒组件的上端与浮置板轨道一体成型，内筒组件套设于外筒组件内，且内筒组件的下端由外筒组件的下端伸出后用于与轨道基础相连，内筒组件用于供给外筒组件沿竖直方向伸缩设置的弹性支承力及液压阻尼力，以对浮置板轨道沿竖直方向进行浮置支撑以减振；装配式智能隔振器还包括振动能量转化装置，振动能量转化装置设置于外筒组件内且与内筒组件相连，以用于将内筒组件受外筒组件作用而产生的振动能量吸收后转换为电能并进行存储，以对浮置板轨道沿线的小功率电器元件进行供电。

进一步地，外筒组件包括空心筒状的外套筒，外套筒与浮置板轨道浇注成型，外套筒的内筒壁上设有沿其周向间隔设置的多个卡槽；内筒组件包括套设于外套筒内的内套筒、及连接于内套筒外筒壁上的多块卡扣，多块卡扣用于分别插设于对应设置的卡槽内，以使内套筒与外套筒可拆卸式连接。

进一步地，装配式智能隔振器还包括调整垫片组，调整垫片组用于支承于卡扣上且卡设于卡扣与对应设置的卡槽的底端面之间，以用于调整外筒组件下端的离地高度。

进一步地，内筒组件还包括用于供给沿竖直方向伸缩设置的弹性支承力的弹性力供给构件，弹性力供给构件包括安装底座和弹性支承件；安装底座用于与轨道基础相连以支承于轨道基础上，且安装底座与内套筒相对布设；弹性支承件设置于安装底座与内套筒之间，且弹性支承件的两端分别与对应设置的安装底座和内套筒相连，以用于供给内套筒沿竖直方向伸缩设置的弹性支承力。

进一步地，内筒组件还包括用于供给沿竖直方向的液压阻尼力的液压力供给构件，液压力供给构件包括第一连接垫片、压筒及盛料筒；第一连接垫片连接于内套筒的下表面上；盛料筒连接于安装底座上，盛料筒的顶端设有朝其底端内凹延伸且截面呈环形的容置环槽，容置环槽内装有用于供给液压阻尼力的液体阻尼材料；压筒的上端与第一连接垫片顶抵，压筒的下端设有朝其上端内凹延伸以用于避让位于容置环槽中心的中心凸柱的避让轴腔，压筒的下端由盛料筒的顶端插入容置环槽中，且压筒的下端抵压液体阻尼材料以使避让轴腔的腔底不与中心凸柱顶抵。

进一步地，液压力供给构件还包括用于供给弹性缓冲力的弹性缓冲件、及连通管；弹性缓冲件支承于中心凸柱的顶端且卡设于中心凸柱与避让轴腔的腔底之间；连通管为两端连通的透明通管，连通管的一端插入盛料筒的侧壁后与容置环槽连通，连通管的另一端折弯后沿竖向朝向内套筒延伸，且连通管的高度高于盛料筒的高度。

进一步地，振动能量转化装置包括连接于内套筒下端面上的第二连接垫片、连接于安装底座上表面上的发电机和储电器、配合设置的丝杆和丝杆螺母、及啮合设置的转化齿轮和输入齿轮；丝杆竖直设置，丝杆的底端滑动插设于安装支座上，丝杆的顶端与第二连接垫片顶抵，丝杆螺母螺纹连接于丝杆的外圆上，且丝杆螺母通过连接杆固定支设于安装底座上；转化齿轮与丝杆螺母的底端固定连接，输入齿轮与发电机的输出轴固定连接，输入齿轮与转化齿轮啮合连接；发电机分别与储电器和小功率电器元件相连。

进一步地，振动能量转化装置的数量为多组，多组振动能量转化装置沿弹性力供给构件的外周均匀间隔布设。

进一步地，装配式智能隔振器还包括用于对浮置板轨道振动的动力响应数据进行监测的动力响应监测装置；动力响应监测装置与振动能量转换装置相连，且动力响应监测装置的一部分结构设置于外套筒内以对动力响应数据进行获取，动力响应监测装置的另一部分结构设置于远程监控中心以对获取的动力响应数据进行处理和显示，以使位于远程监控中心的监控人员实时评估浮置板轨道的健康状态。

进一步地，动力响应监测装置包括连接于外套筒内筒壁上的信号采集器，信号采集器用于对外套筒的位移、速度、加速度信号分别进行采集，信号采集器连接有用于传输信号的信号传输器，信号传输器连接于安装底座上，且信号采集器和信号传输器分别与发电机相连；信号传输器连接有设置于远程监控中心的信号接收器，信号接收器用于将接收的位移、速度及加速度信号分别进行处理并显示，以供位于远程监控中心的监控人员实时评估浮置板轨道的健康状态。

本发明具有以下有益效果：

本发明的装配式智能隔振器首先用于力学上的减振：外筒组件的上端与浮置板轨道一体成型，两者连接强度高、连接稳定性好，且消除外筒组件与浮置板轨道之间因装配间隙而存在的额外振动，当内筒组件套设于外筒组件内且下端由外筒组件的下端伸出并与轨道基础相连后，外筒组件将浮置板轨道支承离开轨道基础以形成浮置结构，浮置板轨道上的行车动力响应依次通过外筒组件、内筒组件后传递至下侧的轨道基础下，完成动力响应的传递与衰减，实现力学上的减振作用；本发明的智能隔振器还包括振动能量转化装置，振动能量转化装置用于将内筒组件受外筒组件作用而产生的振动能量吸收后转换为电能并进行存储，以对浮置板轨道沿线的小功率电器元件进行供电，降低资源的浪费及能量的损耗，同时，由于振动能量转化装置是将内筒组件所受振动产生的振动能量吸收后再转化为电能的，从而可极大地吸收车致振动能量，使得整个装配式智能隔振器的状态更加稳定，有效提高了装配式智能隔振器的工作安全性与耐久性；本发明的装配式智能隔振器通过将车致浮置板轨道的振动响应转换为电能，在不易牵设电力设备、或偏远地区供能不便的轨道地段，通过车致振动为轨道线路沿线的小功率电器元件供电，实现电能的自给自足，同时又保留了隔振器应具有的振动减振耗能效果，该装配式智能隔振器实现了振动能量的转换和存储，符合绿色、环保、创新理念，具有极大的研究与应用价值。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的装配式智能隔振器中外筒组件的空间结构示意图；

图2是本发明优选实施例的装配式智能隔振器的内部结构示意图；

图3是本发明优选实施例的装配式智能隔振器中外筒组件与内筒组件装配示意图；

图4是本发明优选实施例的装配式智能隔振器中液压力供给构件的主视结构示意图；

图5是本发明优选实施例的装配式智能隔振器中振动能量转化装置的主视结构示意图。

图例说明

50、内筒组件；51、内套筒；52、卡扣；53、安装底座；54、弹性支承件；55、第一连接垫片；56、压筒；560、避让轴腔；57、盛料筒；570、容置环槽；571、中心凸柱；58、弹性缓冲件；59、连通管；60、外筒组件；61、外套筒；62、卡块；620、卡槽；63、连接筋；71、信号采集器；72、信号传输器；73、信号接收器；90、调整垫片组；110、振动能量转化装置；111、第二连接垫片；112、发电机；113、储电器；114、丝杆；115、丝杆螺母；116、转化齿轮；117、输入齿轮；118、安装支座；1180、安装孔；119、润滑材料。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1-图3，本发明的优选实施例提供了一种装配式智能隔振器，用于竖直支设于轨道基础上且上端与浮置板轨道固定连接，以对浮置板轨道沿竖直方向进行浮置支撑，装配式智能隔振器包括：沿竖直方向内外套合设置的内筒组件50和外筒组件60，外筒组件60的上端与浮置板轨道一体成型，内筒组件50套设于外筒组件60内，且内筒组件50的下端由外筒组件60的下端伸出后用于与轨道基础相连，内筒组件50用于供给外筒组件60沿竖直方向伸缩设置的弹性支承力及液压阻尼力，以对浮置板轨道沿竖直方向进行浮置支撑以减振。装配式智能隔振器还包括振动能量转化装置110，振动能量转化装置110设置于外筒组件60内且与内筒组件50相连，以用于将内筒组件50受外筒组件60作用而产生的振动能量吸收后转换为电能并进行存储，以对浮置板轨道沿线的小功率电器元件进行供电。

本发明的装配式智能隔振器首先用于力学上的减振：外筒组件60的上端与浮置板轨道一体成型，两者连接强度高、连接稳定性好，且消除外筒组件60与浮置板轨道之间因装配间隙而存在的额外振动，当内筒组件50套设于外筒组件60内且下端由外筒组件60的下端伸出并与轨道基础相连后，外筒组件60将浮置板轨道支承离开轨道基础以形成浮置结构，浮置板轨道上的行车动力响应依次通过外筒组件60、内筒组件50后传递至下侧的轨道基础下，完成动力响应的传递与衰减，实现力学上的减振作用；本发明的智能隔振器还包括振动能量转化装置110，振动能量转化装置110用于将内筒组件50受外筒组件60作用而产生的振动能量吸收后转换为电能并进行存储，以对浮置板轨道沿线的小功率电器元件进行供电，降低资源的浪费及能量的损耗，同时，由于振动能量转化装置110是将内筒组件50所受振动产生的振动能量吸收后再转化为电能的，从而可极大地吸收车致振动能量，使得整个装配式智能隔振器的状态更加稳定，有效提高了装配式智能隔振器的工作安全性与耐久性；本发明的装配式智能隔振器通过将车致浮置板轨道的振动响应转换为电能，在不易牵设电力设备、或偏远地区供能不便的轨道地段，通过车致振动为轨道线路沿线的小功率电器元件供电，实现电能的自给自足，同时又保留了隔振器应具有的振动减振耗能效果，该装配式智能隔振器实现了振动能量的转换和存储，符合绿色、环保、创新理念，具有极大的研究与应用价值。

可选地，如图1和图3所示，外筒组件60包括空心筒状的外套筒61，外套筒61与浮置板轨道浇注成型，外套筒61的内筒壁上设有沿其周向间隔设置的多个卡槽620。内筒组件50包括套设于外套筒61内的内套筒51、及连接于内套筒51外筒壁上的多块卡扣52，多块卡扣52用于分别插设于对应设置的卡槽620内，以使内套筒51与外套筒61可拆卸式连接。具体地，如图3所示，卡槽620由两块卡块62连接形成，其中一块卡块62与内套筒51插入外套筒61的方向垂直，另一块卡块62与该其中一块卡块62的端部垂直。进一步地，外套筒61的两端连通，多个卡槽620沿外套筒61的周向均匀间隔布设；多块卡扣52沿内套筒51的周向均匀间隔布设，以在内套筒51套入外套筒61后旋转设定角度即可使所有卡扣52分别卡入对应设置的卡槽620中。通过使多个卡槽620沿外套筒61的周向均匀间隔布设，且多块卡扣52沿内套筒51的周向均匀间隔布设，使得内套筒51套入外套筒61后，只需旋转一个设定角度，进而使所有卡扣52分别卡入对应设置的卡槽620中；又通过使外套筒61的两端连通，使得内套筒51套入外套筒61并旋转角度时，能清楚看到卡扣52与对应设置的卡槽620的配合状态，防止卡扣52转出卡槽620。

优选地，如图1所示，外筒组件60还包括连接于外套筒61外筒壁上的多条连接筋63，连接筋63用于在外套筒61与浮置板轨道的浮置板单元块浇注成型过程中与浮置板单元块一体浇注成型，进而加强外套筒61与混凝土的连接性能。

可选地，如图3所示，装配式智能隔振器还包括调整垫片组90，调整垫片组90用于支承于卡扣52上且卡设于卡扣52与对应设置的卡槽620的底端面之间，以用于调整外筒组件60下端的离地高度。本可选方案的具体实施例中，调整垫片组90包括依次叠加设置的多块支承垫片，通过调整支承垫片的数量，能够调节浮置板轨道支承离开轨道基础的高度，以满足轨道线型的需要。实际装配时，首先将合适数量的支承垫片置于卡扣52上，然后再将内套筒51由外套筒61的下端插入外套筒61后卡扣52插入对应设置的卡槽620中。

可选地，如图2所示，内筒组件50还包括用于供给沿竖直方向伸缩设置的弹性支承力的弹性力供给构件，弹性力供给构件包括安装底座53和弹性支承件54。安装底座53用于与轨道基础相连以支承于轨道基础上，且安装底座53与内套筒51相对布设。弹性支承件54设置于安装底座53与内套筒51之间，且弹性支承件54的两端分别与对应设置的安装底座53和内套筒51相连，以用于供给内套筒51沿竖直方向伸缩设置的弹性支承力，进而供给外套筒61沿轴向的伸缩弹性力，实现对浮置板轨道的浮置支承及减振。进一步地，本发明弹性支承件54可以但不仅限于钢弹簧、钢弹簧阻尼器等，只要是刚度、阻尼、使用寿命能达到隔振所需要求的弹性件均可以加以改进并使用。

进一步地，如图2和图3所示，内筒组件50还包括用于供给沿竖直方向的液压阻尼力的液压力供给构件，液压力供给构件包括第一连接垫片55、压筒56及盛料筒57。第一连接垫片55连接于内套筒51的下表面上。盛料筒57连接于安装底座53上，盛料筒57的顶端设有朝其底端内凹延伸且截面呈环形的容置环槽570，容置环槽570内装有用于供给液压阻尼力的液体阻尼材料。压筒56的上端与第一连接垫片55顶抵，压筒56的下端设有朝其上端内凹延伸以用于避让位于容置环槽570中心的中心凸柱571的避让轴腔560，压筒56的下端由盛料筒57的顶端插入容置环槽570中，且压筒56的下端抵压液体阻尼材料以使避让轴腔560的腔底不与中心凸柱571顶抵。当内套筒51产生动力响应时，内套筒51带动第一连接垫片55也产生动力响应，使得压筒56在盛料筒57中的液体阻尼材料中产生运动，从而液体阻尼材料发挥其性质使得运动能量耗散，进而进一步减振，使得整个装配式智能隔振器的状态更加稳定，有效提高了装配式智能隔振器的工作安全性与耐久性，并有效克服了弹性支承件54因受力环境不稳而出现疲劳断裂的情况。

优选地，第一连接垫片55的下表面具有外凸且呈球状的球形凸部，压筒56的顶部设有内凹且呈球形的球形凹槽，且第一连接垫片55的球形凸部与压筒56的球形凹槽配合形成球铰链，解决因内套筒51的不均匀、不严格的竖向位移而可能导致压筒56卡死的现象。或者，如图4所示，第一连接垫片55的下表面具有内凹且呈球形的球形凹槽，压筒56的顶部设有外凸且呈球状的球形凸部，第一连接垫片55的球形凹槽与压筒56的球形凸部配合形成球铰链，解决因内套筒51的不均匀、不严格的竖向位移而可能导致压筒56卡死的现象。液体阻尼材料具体为沥青基粘性液体、甲苯硅油、蓖麻油、机油等。

优选地，如图4所示，液压力供给构件还包括用于供给弹性缓冲力的弹性缓冲件58、及连通管59。弹性缓冲件58支承于中心凸柱的顶端且卡设于中心凸柱571与避让轴腔560的腔底之间。具体地，弹性缓冲件58为橡胶块或者垫片或者弹簧。弹性缓冲件58用于缓冲压筒56与盛料筒57的相互冲击作用，延长两者结合部处的使用寿命。连通管59为两端连通的透明通管，连通管59的一端插入盛料筒57的侧壁后与容置环槽570连通，连通管59的另一端折弯后沿竖向朝向内套筒51延伸，且连通管59的高度高于盛料筒57的高度。具体地，连通管59包括水平段及与水平段垂直连接的竖直段，水平段穿入盛料筒57的侧壁后与容置环槽570连通，竖直段与盛料筒57平行设置，且高度高于盛料筒57的高度，并盛料筒57顶端的外壁上标示有刻度。实际工作时，根据连通器原理，连通管59竖直段的液体阻尼材料的液面与盛料筒57中液体阻尼材料的液面平齐，这样就能定性、定量地反映液体阻尼材料的消耗情况，并且还可以通过连通管59灌注补充液体阻尼材料，便于后期保养与维修，此外，盛料筒57的底部也设有螺栓预留孔，并通过拧入螺栓固定在安装底座上。

可选地，如图2所示，振动能量转化装置110包括连接于内套筒51下端面上的第二连接垫片111、连接于安装底座53上表面上的发电机112和储电器113、配合设置的丝杆114和丝杆螺母115、及啮合设置的转化齿轮116和输入齿轮117。丝杆114竖直设置，丝杆114的底端滑动插设于安装支座118上，丝杆114的顶端与第二连接垫片111顶抵，丝杆螺母115螺纹连接于丝杆114的外圆上，且丝杆螺母115通过连接杆(图未示)固定支设于安装底座53上。转化齿轮116与丝杆螺母115的底端固定连接，输入齿轮117与发电机112的输出轴固定连接，输入齿轮117与转化齿轮116啮合连接。发电机112分别与储电器113和小功率电器元件相连。

具体地，第二连接垫片111的下表面具有外凸且呈球状的球形凸部，丝杆114的顶部设有内凹且呈球形的球形凹槽，且第二连接垫片111的球形凸部与丝杆114的球形凹槽配合形成球铰链，使其余方向的位移尽可能转为竖向位移，解决因内套筒51的不均匀、不严格的竖向位移而可能对丝杆螺母组件产生卡死、损坏的问题；或者，如图5所示，第二连接垫片111的下表面具有内凹且呈球形的球形凹槽，丝杆114的顶部设有外凸且呈球状的球形凸部，且第二连接垫片111的球形凹槽与丝杆114的球形凸部配合形成球铰链，使其余方向的位移尽可能转为竖向位移，解决因内套筒51的不均匀、不严格的竖向位移而可能对丝杆螺母组件产生卡死、损坏的问题。储电器113一般为蓄电池，储电器113用于存储电能。小功率电器元件包括二极管、芯片、小灯泡、微型传感器等功率较小的电器元件。进一步地，如图5所示，安装支座118上设有用于安装丝杆114的安装孔1180，安装孔1180的直径比丝杠114的外径稍大，且安装孔1180中还设有润滑材料119，润滑材料119一般指润滑油，安装支座118通过螺栓预留孔拧入螺栓固定在安装底座上，安装支座118的作用是对丝杠114进行限位和导向作用。本发明结构中，利用球形凸部和球形凹槽的球面特性，将内套筒51的非竖向位移尽可能多地转化为丝杠114的竖向位移，保证丝杠114尽可能保持竖向的工作状态，并通过安装支座118的安装孔1180引导丝杠114的位移方向，进一步提高滚珠丝杠组件的工作效率和耐久性。

优选地，当内套筒51的竖向位移较小时，为了提高发电机112的工作效率，可以增大转化齿轮116与输入齿轮117的齿数比，以达到合适的能量转化比率。

优选地，如图2所示，振动能量转化装置110的数量为多组，多组振动能量转化装置110沿弹性力供给构件的外周均匀间隔布设，以尽可能多及尽可能均匀的吸收振动能量以转化为电能。

可选地，如图2所示，装配式智能隔振器还包括用于对浮置板轨道振动的动力响应数据进行监测的动力响应监测装置。动力响应监测装置与振动能量转换装置相连，且动力响应监测装置的一部分结构设置于外套筒61内以对动力响应数据进行获取，动力响应监测装置的另一部分结构设置于远程监控中心以对获取的动力响应数据进行处理和显示，以使位于远程监控中心的监控人员实时评估浮置板轨道的健康状态。

本可选方案中，如图2所示，动力响应监测装置包括连接于外套筒61内筒壁上的信号采集器71，信号采集器71用于对外套筒61的位移、速度、加速度信号分别进行采集，信号采集器71连接有用于传输信号的信号传输器72，信号传输器72连接于安装底座53上，且信号采集器71和信号传输器72分别与发电机112相连。信号传输器72连接有设置于远程监控中心的信号接收器73，信号接收器73用于将接收的位移、速度及加速度信号分别进行处理并显示，以供位于远程监控中心的监控人员实时评估浮置板轨道的健康状态。当列车行驶导致浮置板轨道产生动力响应时，由于装配式智能隔振器的外套筒61是与浮置板轨道固定的，因此，外套筒61与浮置板轨道具有相同的动力响应，当信号采集器71对外套筒61的位移、速度、加速度信号进行采集时，即对浮置板轨道的位移、速度、加速度信号进行采集，故而位于远程监控中心的监控人员可根据接收并处理和显示的位移、速度及加速度信号实时评估浮置板轨道的健康状态。本可选方案的具体实施例中，信号采集器71包括用于对外套筒61的振动位移进行采集的位移传感器、用于对外套筒61的速度进行采集的速度传感器及用于对外套筒61的加速度进行采集的加速度传感器。

优选地，本发明装配式智能隔振器结构中，除外套筒61外，该装配式智能隔振器的所有部件均是可以通过螺栓进行各部件的拆卸更换的，施工简便快捷，保养维修方便。

本发明装配式智能隔振器的原理如下：

本发明装配式智能隔振器能发挥力学减振作用：外套筒61固定在浮置板轨道的浮置板单元块上，当内套筒51上的卡扣52与外套筒61的卡槽620完成嵌合装配时，就相当于将浮置板轨道支承离开地面，形成浮置结构，浮置板轨道上侧的行车动力响应通过外套筒61、内套筒51、弹性支承件54、盛料筒57中的液体阻尼材料、安装底座53依次传递至下侧的轨道基础上时，完成动力响应的传递与衰减，并且通过调整垫片组90的数量能调节浮置板轨道支承离开地面的高度，能够轻松调整支承高度以满足轨道线型需要。

本发明装配式智能隔振器发挥俘能、转换、收集作用：当列车行驶导致浮置板轨道产生动力响应时，由于装配式智能隔振器的外套筒61是安装在浮置板轨道上的，因此，外套筒61与浮置板轨道具有相同的动力响应，外套筒61通过卡槽620与卡扣52配合结构传递动力响应给内套筒51，内套筒51的竖向往复位移通过滚珠丝杠组件转化为啮合齿轮的转动，并带动发电机112工作，由于发电机112与信号采集器71、信号传输器72、蓄电池相连，信号采集器71得到供电后开始采集动力响应数据，并将数据传输至与其相连的信号传输器72，信号传输器72得到供电后将数据发送至信号接收器73，此时就获取了车致浮置板轨道振动的动力响应数据，由于信号采集器71、信号传输器72的功率一般比较小，多余的电能还可以储存到蓄电池中以供下次使用，整个过程实现了将浮置板轨道的振动能量转换为电能并加以利用的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。