一种可通过预紧力调频的钢轨谐振阻尼器的制作方法

本实用新型涉及振动及噪声领域，尤其涉及一种可通过预紧力调频的钢轨谐振阻尼器。

背景技术：

中国铁路快速发展，不仅方便了旅客出行，而且还有助于带动城乡建设和经济发展，具有显著的经济和社会效益。但是铁路系统也不可避免地给城乡环境带来诸多噪声、振动、电磁辐射等一系列环境污染，其中以列车行驶中的噪声和振动影响尤为突出。噪声是以空气为媒体传递，振动是通过固体传递，虽然两者传递途径不同，但是都是振动，都可以通过隔离或吸收振动来缓和，国内外关于铁路噪声与振动控制的措施主要有三种：(1)声源与振源控制；(2)传播途径隔声隔振；(3)受保护体吸声吸振。

由于各种原因导致的异常振动，国内地铁线路近年来普遍出现钢轨的波浪形磨耗现象，钢轨的波浪形磨耗导致轮轨接触关系恶化，车轨系统受到固定频率的谐波激励导致产生大量高频啸叫噪声，致使车内乘客、周边居民投诉严重，钢轨谐振器为减轻这一现象应运而生。

钢轨谐振阻尼器是为控制铁路噪声与振动污染而研制的减振器，针对钢轨进行改造的一种减振降噪措施，在钢轨下表面粘贴质量块和阻尼材料并通过弹性扣压元件结合为一体。其基本原理为动力吸振器原理，即在共振元件上附加安装一个单自由度质量弹簧系统，动力吸振器设计频率与结构共振频率相同，起到吸收钢轨共振能量的作用。传统的钢轨谐振阻尼器通常只能设计为单一的固有频率，因此只能适应固定的钢轨振动频率，使用范围比较局限。并且，如果轨道的运营条件、钢轨的状态改变，导致轮轨主要激励频率改变，会使原有安装的谐振器效能降低，导致波磨重新产生。

由于上述问题，亟需设计一种频率可调的钢轨阻尼器。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，提供了一种可通过预紧力调频的钢轨谐振阻尼器，该钢轨谐振阻尼器可在已安装的状态下方便地进行调节阻尼器的固有频率，不需更换零部件，适应性强。

为此，本实用新型提供一种可通过预紧力调频的钢轨谐振阻尼器，该钢轨阻尼器包括弹性元件、质量块、弹性扣压元件和可调式扣带；所述弹性元件安装在钢轨底部，所述质量块安装在弹性元件之下，所述弹性扣压元件为阻尼器提供扣压力，使得弹性元件和质量元件紧紧贴合在钢轨下表面上，并使弹性元件具有一定的压合量；

所述弹性扣压元件的顶部夹持端和底部夹持端上设有可调式扣带，

可调式扣带由不锈钢带，扣头与螺栓构成；其中，不锈钢带上有均匀分布的沟槽，扣头与螺栓固定在不锈钢带一端，通过螺纹与不锈钢带上另一端的沟槽卡住；

可调式扣带套装在弹性扣压元件上，通过旋紧或旋松螺栓，即可使可调式扣带提供更大或更小的箍紧力，增加或减小弹性扣压元件扣压力。

根据本实用新型，所述质量块相对的两侧面设有安装孔。

根据本实用新型，所述弹性扣压元件包含能产生夹持力的中部和用于扣压质量块和钢轨的两个夹持端，如顶部夹持端和底部夹持端。

根据本实用新型，所述弹性扣压元件的底部夹持端安装在质量块上的安装孔内，顶部夹持端压合在钢轨上。

根据本实用新型，所述弹性元件为粘弹性元件或弹性和阻尼复合元件。

根据本实用新型，所述弹性扣压元件为阻尼器提供扣压力，所述弹性元件在弹性扣压元件的扣压力作用下紧紧贴合在钢轨底部，所述质量块与弹性元件在弹性扣压元件的挤压紧紧贴合在一起。

质量块可以为阻尼器系统提供惯性力；

所述螺栓用于锁紧可调式扣带；

根据本实用新型，通过调节可调式扣带4的松紧来调节弹性扣压元件3的扣压力。

本实用新型提供的钢轨阻尼器具有以下有益效果：

1、适应性强

通过改变钢轨阻尼器弹性元件的预紧力，可以调节谐振器固有频率，以此来适应钢轨的不同振动频率，降低钢轨的振动幅值。

2、频率调节方便

通过对钢轨谐振阻尼器预紧力的调整，不需更换谐振器元件，也不需拆卸谐振器，可方便的对已安装的钢轨谐振阻尼器固有频率进行调节，以此来适应钢轨振动频率的变化。

3、结构简单，操作方便

可通过预紧力调频的钢轨谐振阻尼器采用简易弹条装配，安装、调节方便。

4、可靠性高，成本低。

可通过预紧力调频的钢轨谐振阻尼器结构造型简单，无复杂精密零部件，不易损坏，可靠性高，维护费用较低。

附图说明

图1示出钢轨谐振阻尼器的结构示意图；

图2示出橡胶材料的刚度变化示意图；

图3示出钢轨谐振阻尼器的使用方法示意图。

附图标记说明

1-弹性元件，2-质量块，3-弹性扣压元件，4-可调式扣带，401-螺栓，5-绝缘套管，6-钢轨。

具体实施方式

下面通过对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

现有技术中，在钢轨下表面粘贴质量块和阻尼材料并通过弹性扣压元件结合为一体，但其往往只能产生单一的固有频率，因此只能调整单一的钢轨振动频率，使用范围比较局限。

因此，根据本实用新型，设计一种频率可调的钢轨谐振阻尼器，该钢轨谐振阻尼器主要包括弹性元件1、质量块2、弹性扣压元件3和可调式扣带4；

所述弹性元件安装在钢轨6底部，所述质量块2安装在弹性元件1之下，所述弹性扣压元件3为阻尼器提供扣压力，使得弹性元件和质量元件紧紧贴合在钢轨6下表面上，并使弹性元件具有一定的压合量。

进一步地，所述质量块2相对的两侧面设有安装孔，

所述弹性扣压元件3包含能产生夹持力的中部和用于扣压质量块2和钢轨6的两个夹持端，如顶部夹持端和底部夹持端；

优选地，所述弹性扣压元件3的底部夹持端安装在质量块2上的安装孔内，顶部夹持端压合在钢轨6上。

进一步地，所述弹性元件1在弹性扣压元件3的扣压力作用下紧紧贴合在钢轨底部，所述质量块2与弹性元件1在弹性扣压元件3的挤压紧紧贴合在一起。

根据本实用新型，所述质量块2可以为阻尼器系统提供惯性力。

根据本实用新型，所述弹性扣压元件3为阻尼器提供扣压力，使得弹性元件1和质量块2紧紧贴合在钢轨6上，并使弹性元件1具有一定的压合量。

根据本实用新型优选地实施方式，所述弹性元件1为粘弹性元件，如天然橡胶或合成橡胶等，其能提供恢复力维持质量块振动，采用橡胶材料还有以下优点：

经研究发现，橡胶由于其特殊的材料性质，其刚度特性表现为非线性，即在不同的预紧力条件下表现出不同的刚度，如图2所示；基于橡胶材料的该特性，可通过调节弹性元件1(即橡胶垫)的预紧力达到调节弹性元件1刚度的目的，从而实现钢轨阻尼器固有频率的调节。因此，为了实现本实用新型所述钢轨阻尼器的频率调节，即实现弹性元件1刚度的调节，在所述弹性扣压元件3的顶部夹持端和底部夹持端上设有可调式扣带4，

可调式扣带4由不锈钢带，扣头与螺栓401构成；其中，不锈钢带上有均匀分布的沟槽，扣头与螺栓401固定在不锈钢带一端，通过螺纹与不锈钢带上另一端的沟槽卡住；

进一步地，将可调式扣带4套装在弹性扣压元件3上，通过旋紧或旋松螺栓401，即可使可调式扣带4提供更大或更小的箍紧力，增加或减小弹性扣压元件3扣压力，即增加或减小弹性元件1上的预紧力，进而达到调节谐振阻尼器固有频率的作用。

一方面，当旋紧螺栓401时，可以使不锈钢带与螺栓401所围成的环状结构直径变小，即可调式扣带4提供更大或的箍紧力，增加弹性扣压元件3扣压力，即增加弹性元件1上的预紧力，进而达到调节谐振阻尼器固有频率的作用。另一方面，当旋松螺栓401时，可以使不锈钢带与螺栓401所围成的环状结构直径变大，即可调式扣带4提供更小的箍紧力，减小弹性扣压元件3扣压力，即减小弹性元件1上的预紧力，进而达到调节谐振阻尼器固有频率的作用。

根据本实用新型，调节本实用新型所述的钢轨阻尼器的固有频率，可通过以下步骤调节：

1)安装钢轨阻尼器：将弹性元件1置于钢轨6的下表面上，将质量块2放在弹性元件1之下，将底部夹持端套有绝缘套管5的弹性扣压元件3的底部夹持端插入质量块2中，将弹性扣压元件3的顶部夹持端扣压在钢轨上表面上；之后将可调式扣带套在弹性扣压元件3上。

2)调节可调式扣带4，根据预先确定的钢轨6的频率，计算出弹性元件1所需要的预紧力，反推出弹性扣压元件3的扣压力，进而确定可调式扣带4的松紧程度，并将可调式扣带4调节至相应的松紧程度。

3)锁紧螺栓401。

根据本实用新型优选地实施方式，为了防止系统漏电造成钢轨阻尼器的短路，在所述弹性扣压元件3底部夹持端上还装有绝缘管套5，所述弹性扣压元件3和绝缘套管5一起装入质量块2的安装孔内。

根据本实用新型，还提供一种选用该钢轨阻尼器的使用方法，如图3所述具体步骤如下所述：

1)跟车测试

根据用户反馈信息，乘坐指定线路列车，采用噪声仪采集噪声信号，并标注噪声量级较大的列车区间与时间位置等，分析噪声最大声级以及频率等。

2)下线调研

根据下线调研情况，到实际噪声所发生的区间内进行下线调查，观察并记录钢轨波磨情况，记录钢轨波磨波长与区间位置等信息。

3)选型定参

结合车内噪声测试情况与下线调查情况，综合研判阻尼器的选型与参数，安装位置与长度等，并进行产品试制。

4)室内试验

对试制产品进行室内测试，包括固有频率测试/钢轨衰减率测试等，测定其特性是否符合应用需求。

5)线上安装

室内试验符合要求后，将产品进行线上安装。

6)效果验证

产品上线安装后，进行车内噪声测试验证阻尼器效果。

7)跟踪调研

对安装阻尼器后的线路进行定期跟踪测试，必要时可下线观察阻尼器安装区间的磨耗变化。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。