专利名称：动力吸振多层约束阻尼钢轨消声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种噪声控制技术领域的消声器，特别是一种动力吸振多层约束阻尼钢轨消声器。
背景技术：
噪声的控制问题已越来越受到人们的重视，环境噪声直接关系到人们的生活质量，甚至对人的生理和心理健康有重要影响。轮轨交通，尤其是城市轨道交通的噪声已经成为影响沿线区域声环境的重要污染源。对于时速在120km/h以下的中低速轮轨交通线，轮轨噪声是轨道交通噪声中的最主要部分。为了降低轮轨噪声，研究者和工程师提出了弹性车轮、车轮阻尼贴片、钢轨弹性减振垫、弹性扣件、浮置板等技术，分别应用隔振和吸振等原理，降低车轮和钢轨的振动，降低钢轨传递至承轨台乃至高架桥的振动力，减少车轮、钢轨和高架桥的振动辐射声。这些控制轮轨噪声的装置由于安装在轮毂或钢轨上，不仅要确保列车行驶的安全，还要在使用寿命、耐侯性、可维修性方面满足要求，并且不能影响线路通讯信号的正常工作。
经对现有技术的文献检索发现，专利名称为低噪声铁路，专利申请号03106575.9，公开号1526878，该专利自述为“钢轨是铁路的一部分，在钢轨上的上层钢板的反面上，及下层钢板、钢梁上紧密粘覆上一层降噪声层，降噪声层用木屑板、毛毯等制成，这些材料粘贴在钢轨上后，能吸收掉钢轨上的一部分噪声，能使钢轨上原本发出的清脆响亮的纯金属声变成较低声响、较低噪声有沉闷声，在上下钢板之间，钢梁旁浇制上水泥混凝土后能减少上层钢板产生的噪声，综上所述，从而达到了火车在铁路上行驶时，车轮与钢轨之间产生的噪声能小点低点的目的。”该产品将木屑板、毛毯等粘覆在钢轨上，采用的原理基本上属于阻尼吸振，虽然可能吸收一部分钢轨振动能量，但木屑板和毛毯的阻尼小，因此效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足和缺陷，提供一种动力吸振多层约束阻尼钢轨消声器。使其应用在铁路、城市轨道交通的钢轨轨腰的两侧，降低轮轨噪声，本发明具有实质性的使用效果，满足交通噪声控制的要求。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明依次分层，由内向外的结构为高弹性能耗材料层、第一质量层、第一阻尼层、第一约束层、第二阻尼层、第二约束层、第三阻尼层、第三约束层和保护层构成。高弹性能耗材料层构成动力吸振器的分布弹性元件，第一质量层和三组阻尼层和约束层构成动力吸振器的分布质量，分布弹性元件与分布质量构成一组分布参数的动力吸振器，可以吸收钢轨振动的能量，尤其是低频振动的能量。第一质量层和三组阻尼层和约束层构成动力吸振器的分布质量同时还能作为三层约束阻尼，降低分布质量的振动变形，尤其是其中的中高频振动成分的能量。
本发明的横截面为C形，与钢轨横截面的轨腰、轨头反面和轨底上面的轮廓吻合，便于与钢轨贴合安装。本发明现场安装方便，使用的胶粘剂对钢轨没有腐蚀作用，也不影响钢轨作为通讯线路的功能。由于本发明的长度小于钢轨扣件的间距，与连续粘贴的吸振器相比，可以进行单个安装在相邻扣件之间，施工方便，尤其在曲线段钢轨安装。而且，由于本发明长度较短，粘结安装在钢轨上以后，高弹性能耗材料层足够补偿钢轨和本发明热膨胀系数差异，不会产生粘结面被热应力撕开而导致本发明从钢轨脱落的现象。
本发明采用动力吸振器和多层约束阻尼的复合原理，构成钢轨消声器。各组成部分结构承担了不同的功能，例如高弹性能耗层和由第一质量层和三组约束阻尼构成的分布质量完成动力吸振器的效能，第一质量层和三组约束阻尼构成还完成多层约束阻尼的效能。由于采用了动力吸振和多层约束阻尼的复合结构，本发明对钢轨的吸振消声的频率范围大大拓宽，尤其是钢轨的低频振动和噪声可以得到有效控制，这是本发明的技术要点。另外，采用三层约束阻尼，使本发明吸收消耗钢轨振动的效果也远远大于单层约束阻尼。
测试表明，本发明的有效频率的下限为300Hz，60kg/m的钢轨安装本发明以后，可以降低钢轨噪声中的低频噪声4~10dB，可以降低钢轨噪声中的中高频噪声10-30dB。将本发明安装在铁路或城市轨道交通线路的噪声敏感区域的钢轨的轨腰上，可以显著降低轮轨噪声，尤其是制动和滑摩产生啸叫声。
图1为本发明在钢轨上横剖面结构示意图。
图2为本发明在钢轨上安装位置的示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明依次分层，由内向外的结构为高弹性能耗材料层1、第一质量层2、第一阻尼层3、第一约束层4、第二阻尼层5、第二约束层6、第三阻尼层7、第三约束层8和保护层9。其中，高弹性能耗材料层1构成动力吸振器的分布弹性元件，第一质量层2、第一阻尼层3、第一约束层4、第二阻尼层5、第二约束层6、第三阻尼层7、第三约束层8和保护层9共同构成动力吸振器的分布质量，分布弹性元件与分布质量构成一组分布参数的动力吸振器，可以吸收钢轨振动的能量，尤其是低频振动的能量。第一质量层2、第一阻尼层3、第一约束层4、第二阻尼层5、第二约束层6、第三阻尼层7和第三约束层8构成动力吸振器的分布质量同时还能作为三层约束阻尼，降低分布质量的振动变形，进一步吸收钢轨的振动能量，尤其是其中的中高频振动成分的能量。保护层9材料为耐辐照、高温、低温、防腐和防水的橡胶或其他材料，起保护作用。
根据使用环境的需求，本发明中的多层约束阻尼可以采用图1所示的三层约束阻尼的结构，也可以采用其他多层约束阻尼的结构，如单层、两层或四层约束阻尼。
如图1和2所示，本发明的横截面为C形，与钢轨横截面的轨头10反面、轨腰11和轨底12上面的轮廓吻合，用胶粘剂粘结在钢轨的腰部，长度小于钢轨扣件13的间距，可安装在承轨台14扣件13之间的钢轨上。
权利要求
1.一种动力吸振多层约束阻尼钢轨消声器，其特征在于，依次分层，由内向外的结构为高弹性能耗材料层(1)、第一质量层(2)、第一阻尼层(3)、第一约束层(4)、第二阻尼层(5)、第二约束层(6)、第三阻尼层(7)、第三约束层(8)和保护层(9)。
2.根据权利要求1所述的动力吸振多层约束阻尼钢轨消声器，其特征是，高弹性能耗材料层(1)构成动力吸振器的分布弹性元件，第一质量层(2)、第一阻尼层(3)、第一约束层(4)、第二阻尼层(5)、第二约束层(6)、第三阻尼层(7)、第三约束层(8)和保护层(9)共同构成动力吸振器的分布质量，分布弹性元件与分布质量构成一组分布参数的动力吸振器。
3.根据权利要求1或者2所述的动力吸振多层约束阻尼钢轨消声器，其特征是，第一质量层(2)、第一阻尼层(3)、第一约束层(4)、第二阻尼层(5)、第二约束层(6)、第三阻尼层(7)和第三约束层(8)构成动力吸振器的分布质量同时还能作为三层约束阻尼，降低分布质量的振动变形，进一步吸收钢轨的振动能量。
4.根据权利要求1所述的动力吸振多层约束阻尼钢轨消声器，其特征是，长度小于钢轨扣件(13)的间距。
5.根据权利要求1所述的动力吸振多层约束阻尼钢轨消声器，其特征是，横截面为C形，用胶粘剂粘结在钢轨的腰部，安装在承轨台(14)扣件(13)之间的钢轨上。
全文摘要
一种噪声控制技术领域的动力吸振多层约束阻尼钢轨消声器，由内向外为高弹性能耗材料层、第一质量层、第一阻尼层、第一约束层、第二阻尼层、第二约束层、第三阻尼层、第三约束层和保护层。高弹性能耗材料层构成动力吸振器的分布弹性元件，第一质量层和三组阻尼层和约束层构成动力吸振器的分布质量，分布弹性元件与分布质量构成一组分布参数的动力吸振器；第一质量层和三组阻尼层和约束层构成动力吸振器的分布质量同时还能作为三层约束阻尼，降低分布质量的振动变形。本发明安装在铁路或城市轨道交通线路的噪声敏感区域的钢轨的轨腰上，可以显著降低轮轨噪声，尤其是制动和滑摩产生啸叫声。
文档编号E01B5/02GK1807756SQ20061002390
公开日2006年7月26日 申请日期2006年2月16日 优先权日2006年2月16日
发明者蒋伟康, 周建南, 严莉 申请人:上海交通大学