本发明涉及隔振器技术领域，具体而言，涉及一种自适应隔振器及道床隔振系统。
背景技术：
目前城市轨道交通行业的减振降噪手段中，由于浮置板道床隔振系统的隔振效果最为理想，适用于需要较高减振要求的高等或特殊减振地段，如医院、音乐厅、博物馆等，在轨道交通振动噪声控制方面得到了广泛的应用。浮置板道床隔振系统通过轨道板下设置弹性隔振器，将轨道板的振动与基础隔离，达到减小轨道交通引起的环境振动的目的。
现有的弹性隔振器的刚度特性都是线性刚度或接近于线性刚度，而在浮置板轨道-车辆这个隔振系统中质量的大小会因为列车载重不同发生显著变化，这使得现有的浮置板轨道系统在不同载重工况下的压力差异很大，造成空车重车状态系统性能不一致，空车状态隔振性能差，重车状态轨道垂向位移过大等问题。
因此，研发一种能有效解决上述问题的自适应隔振器是目前需要迫切解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种自适应隔振器，该自适应隔振器结构简单，能实现垂向限位，且在高负荷和低负荷状态下均能保持较好的隔振性能，并保持较为稳定的垂向位移。
本发明的另一目的在于提供一种道床隔振系统，其采用本发明提供的自适应隔振器，在空车重车状态下均能保持较佳的隔振性能，并保持较为稳定的垂向位移。
本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的：
本发明提供的一种自适应隔振器，包括液压系统、第一弹性件、第二弹性件、上顶板和振动能量消耗装置。
所述液压系统包括液压缸、活塞和活塞杆，所述活塞设置在所述液压缸内，并与所述液压缸的内壁滑动连接，所述活塞将所述液压缸分割形成第一液压腔和第二液压腔，所述第一液压腔和所述第二液压腔用于容置液压油；所述活塞杆穿过所述液压缸并与所述活塞连接，所述活塞杆与所述液压缸滑动连接，所述活塞上开设有第一油孔，所述第一液压腔和所述第二液压腔通过所述第一油孔连通。
所述第一弹性件设置于所述上顶板和所述液压缸之间，所述上顶板与所述活塞杆通过所述第二弹性件连接，以带动所述活塞杆相对所述液压缸滑动，所述上顶板穿过所述活塞并与所述振动能量消耗装置连接，以带动所述振动能量消耗装置相对所述活塞移动，并调节所述第一油孔的有效孔径。
所述振动能量消耗装置用于根据较大的上顶板受力值，减小所述第一油孔的有效孔径，以减小所述第一液压腔和所述第二液压腔之间的流量，并根据较小的上顶板受力值，增大所述第一油孔的有效孔径，以增大所述第一液压腔和所述第二液压腔之间的流量，所述振动能量消耗装置还用于当所述上顶板受力值达到极限值的状态下密封所述第一油孔。
进一步地，所述振动能量消耗装置包括相互连接的铰链组件和移动板，所述移动板上开设有第二油孔；所述上顶板穿过所述活塞并与所述铰链组件连接，所述移动板能够在所述上顶板的挤压作用力下相对所述活塞滑动，以使调节所述第二油孔和所述第一油孔的连通孔径。
进一步地，所述铰链组件和所述移动板的数量均为多个，多个所述移动板分别通过多个所述铰链组件与所述上顶板连接，所述第一油孔的数量为多个，多个所述第一油孔与多个所述第二油孔一一对应设置。
进一步地，所述活塞杆与所述活塞的中心连接呈T形，所述上顶板依次穿过所述活塞杆的中心及所述活塞的中心，并与多个所述铰链组件连接，多个所述移动板关于所述活塞的中心轴对称设置。
进一步地，所述上顶板包括顶盖和传动杆，所述顶盖与所述传动杆连接呈T形，所述顶盖与所述活塞杆通过所述第二弹性件连接，所述顶盖与所述液压缸通过所述第一弹性件连接，所述传动杆依次穿过所述活塞杆和所述活塞，并与所述铰链组件连接。
进一步地，所述活塞杆的端部开设有卡槽，所述第二弹性件的一端卡设与所述卡槽内，另一端与所述顶盖抵持。
进一步地，所述液压系统还包括底板，所述底板与所述液压缸的底部连接，所述第一弹性件环环在所述液压缸周缘，且一端与所述底板抵持，另一端与所述顶盖抵持。
进一步地，所述铰链组件包括第一铰链支座、第二铰链支座和连杆，所述第一铰链支座与所述上顶板的一端连接，所述第二铰链支座与所述移动板的一端连接，所述连杆的两端分别与所述第一铰链支座及所述第二铰链支座铰接。
进一步地，所述液压系统还包括导轨，所述导轨与所述活塞连接，所述导轨上开设有第三油孔，所述第三油孔与所述第一油孔连通，所述移动板与所述导轨滑动连接。
本发明提供的一种道床隔振系统，包括浮置板道床和多个所述的自适应隔振器。所述自适应隔振器包括液压系统、第一弹性件、第二弹性件、上顶板和振动能量消耗装置；
所述液压系统包括液压缸、活塞和活塞杆，所述活塞设置在所述液压缸内，并与所述液压缸的内壁滑动连接，所述活塞将所述液压缸分割形成第一液压腔和第二液压腔，所述第一液压腔和所述第二液压腔用于容置液压油；所述活塞杆穿过所述液压缸并与所述活塞连接，所述活塞杆与所述液压缸滑动连接，所述活塞上开设有第一油孔，所述第一液压腔和所述第二液压腔通过所述第一油孔连通；
所述第一弹性件设置于所述上顶板和所述液压缸之间，所述上顶板与所述活塞杆通过所述第二弹性件连接，以带动所述活塞杆相对所述液压缸滑动，所述上顶板穿过所述活塞并与所述振动能量消耗装置连接，以带动所述振动能量消耗装置相对所述活塞移动，并调节所述第一油孔的有效孔径。
所述振动能量消耗装置用于根据较大的上顶板受力值，减小所述第一油孔的有效孔径，以减小所述第一液压腔和所述第二液压腔之间的流量，并根据较小的上顶板受力值，增大所述第一油孔的有效孔径，以增大所述第一液压腔和所述第二液压腔之间的流量，所述振动能量消耗装置还用于当所述上顶板受力值达到极限值的状态下密封所述第一油孔。
所述浮置板道床与多个所述上顶板的端面连接。
本发明实施例的有益效果是：
本发明提供的自适应隔振器，其上顶板用于受力，在挤压力作用下，通过第二弹性件及活塞杆带动活塞相对液压缸滑动，并且由于第二弹性件能够产生回复力，因此上顶板还能够带动振动能量消耗装置动作，以调节第一油孔的有效孔径。在上顶板受力值较大的状态下，振动能量消耗装置能够减小第一油孔的有效孔径，以减小第一液压腔和第二液压腔之间的流量；在上顶板受力值较小的状态下，振动能量消耗装置能够增大第一油孔的有效孔径，以增大第一液压腔和第二液压腔之间的流量；并且，当上顶板受力值达到极限值的状态下，振动能量消耗装置能密封第一油孔。因此，在上顶板高负荷和低负荷状态下均能保持较好的隔振性能，并保持较为稳定的垂向位移。
本发明提供的道床隔振系统，由于采用该自适应隔振器，在空车重车状态下均能保持较佳的隔振性能，并保持较为稳定的垂向位移。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明具体实施例提供的自适应隔振器的结构示意图。
图2为本发明具体实施例提供的自适应隔振器的一种剖面结构示意图。
图3为本发明具体实施例提供的自适应隔振器的一种局部结构示意图。
图4为本发明具体实施例提供的自适应隔振器的另一种局部结构示意图。
图5为本发明具体实施例提供的自适应隔振器的第一工况下有效孔径大小示意图。
图6为本发明具体实施例提供的自适应隔振器的第二工况下有效孔径大小示意图。
图7为本发明具体实施例提供的自适应隔振器的第三工况下有效孔径大小示意图。
图8为图4中A处的放大图。
图9为本发明具体实施例提供的自适应隔振器的另一种剖面结构示意图。
图10为本发明具体实施例提供的自适应隔振器的另一种使用状态的剖面结构示意图。
图标：100-自适应隔振器；110-液压系统；112-液压缸；113-活塞；1131-第一油孔；114-活塞杆；1141-卡槽；101-第一液压腔；102-第二液压腔；115-导轨；1151-第三油孔；1152-滑条；116-底板；120-第一弹性件；130-第二弹性件；140-上顶板；141-顶盖；142-传动杆；150-振动能量消耗装置；151-铰链组件；1511-第一铰链支座；1512-第二铰链支座；1513-连杆；152-移动板；1521-第二油孔；1522-滑槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另外有更明确的规定与限定，术语“设置”、“连接”应做更广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或是一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一个实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
本实施例提供了一种道床隔振系统，其包括浮置板道床和多个自适应隔振器，浮置板道床与多个自适应隔振器连接。
可以理解的是，浮置板道床用于交通车辆通过，由于在不同的载荷状态下，交通车辆的重量不同，自适应隔振器所受压力不同，自适应隔振器失效或者垂向位移过大都将造成不良后果，因此同时兼顾隔振性能并保持较为稳定的垂向位移，以使交通车辆行驶平稳非常重要。
由于采用该自适应隔振器，本实施例提供的道床隔振系统在空车重车状态下均能保持较佳的隔振性能，并保持较为稳定的垂向位移。
图1为本实施例提供的自适应隔振器100的结构示意图。图2为本实施例提供的自适应隔振器100的一种剖面结构示意图。请结合参照图1和图2，本实施例提供的自适应隔振器100包括液压系统110、第一弹性件120、第二弹性件130、上顶板140和振动能量消耗装置150。
其中，液压系统110包括液压缸112、活塞113和活塞杆114。
活塞113设置在液压缸112内，并与液压缸112的内壁滑动连接，活塞113将液压缸112分割形成第一液压腔101和第二液压腔102，第一液压腔101和第二液压腔102用于容置液压油。
活塞杆114穿过液压缸112并与活塞113连接，活塞杆114与液压缸112滑动连接，活塞113上开设有第一油孔1131，第一液压腔101和第二液压腔102通过第一油孔1131连通。
活塞杆114用于通过第二弹性件130和上顶板140连接。
上顶板140的端面用于和浮置板道床连接。
为了保持结构的稳定性，本实施例中，活塞杆114的端部开设有卡槽1141，以与第二弹性件130连接。
需要说明的是，为了保证结构的稳定性，本实施例中，活塞杆114与活塞113的中心连接呈T形，并且活塞113上所开设的第一油孔1131为多个，并形成多组第一油孔组，每组第一油孔组包括多个第一油孔1131，多组第一油孔组关于活塞杆114对称设置。
应当理解，在其他较佳实施例中，每组第一油孔组也可以仅包括一个第一油孔1131。
本实施例中，活塞杆114与活塞113一体成型，应当理解，在其他较佳实施例中，活塞杆114与活塞113可以设置为可拆卸地连接。
本实施例中，液压缸112也关于自身中心轴对称，并且活塞杆114与液压缸112的中心轴重合。
图3为本实施例提供的自适应隔振器100的一种局部结构示意图。请参照图3，本实施例中，为了方便振动能量消耗装置150的安装，活塞113开设有容置槽(图未标)，液压系统110还包括导轨115，导轨115安装于容置槽内，并与活塞113形成滑条1152，以与振动能量消耗装置150配合。
本实施例中，导轨115上开设有第三油孔1151，第三油孔1151与第一油孔1131连通。
应当理解，在其他较佳实施例中，可在活塞113的表面凸设滑条1152。
请继续参照图2，为了方便第一弹性件120的安装，本实施例中，液压系统110还包括底板116。底板116与液压缸112的底部连接，底板116用于和上顶板140配合，以将第一弹性件120夹持在二者之间。
图4为本实施例提供的自适应隔振器100的另一种局部结构示意图。请参照图4，上顶板140穿过活塞113并与振动能量消耗装置150连接，以带动振动能量消耗装置150相对活塞113移动，并调节第一油孔1131的有效孔径。
需要说明的是，本实施例所指有效孔径是指连通第一液压腔101和第二液压腔102的有效孔的最大直径。
本实施例中，上顶板140包括顶盖141和传动杆142，顶盖141与传动杆142的中心连接呈T形。
其中，顶盖141用于和底板116配合以夹持第一弹性件120，并用于和活塞杆114配合以夹持第二弹性件130。传动杆142用于依次穿过活塞杆114的中心及活塞113的中心，并和振动能量消耗装置150连接。
本实施例中，顶盖141和传动杆142一体成型，应当理解，在其他较佳实施例中，顶盖141和传动杆142还可以可拆卸地连接。
请继续参照图2，本实施例中第一弹性件120环环在液压缸112周缘，且一端与底板116抵持，另一端与顶盖141抵持。
第二弹性件130的一端卡设在卡槽1141内，另一端与顶盖141抵持。
本实施例中，第一弹性件120为钢弹簧，第二弹性件130为普通弹簧，第一弹性件120的刚度大于第二弹性件130的刚度，并且，需要说明的是，本实施例提供的自适应隔振器100其第一弹性件120的刚度小于普通隔振器采用的钢弹簧的刚度。
图5为本实施例提供的自适应隔振器100的第一工况下有效孔径大小示意图。图6为本实施例提供的自适应隔振器100的第二工况下有效孔径大小示意图。图7为本实施例提供的自适应隔振器100的第三工况下有效孔径大小示意图。请结合参照图5-图7，需要说明的是，本实施例中第二弹性件130的劲度系数
可参照以下步骤进行选用：
1.根据重载(列车满载)工况下浮置板受力Fmax及轻载(空车)工况下浮置板受力Fmin可计算出载荷差Fδ；
载荷差：Fδ＝Fmax-Fmin
2.根据上述的载荷差Fδ及浮置板底部安装自适应隔振器100的个数n，可计算出每个自适应隔振器100所承受的载荷差F；
每个隔振器所承受的载荷差：
3.请参照图5，可根据顶盖141与活塞杆114顶部之间在重载工况下的相对位置d3及在轻载工况下的相对位置d1，计算出顶盖141的位移量dδ，即浮置板最大垂向位移量；
最大垂向位移量：dδ＝d1-d3
4.根据上述的每个隔振器所承受的载荷差F及最大垂向位移量dδ，可计算出第二弹性件130的劲度系数k2；
劲度系数：
可以理解的是，本实施例提供的自适应隔振器100其上顶板140用于受力，在挤压力作用下，通过第二弹性件130及活塞杆114带动活塞113相对液压缸112滑动，并且由于第二弹性件130能够产生回复力，因此上顶板140还能够通过铰链组件151带动振动能量消耗装置150动作，以调节第二油孔1521和第一油孔1131的连通孔径。
需要说明的是，本实施例中所指的第二油孔1521和第一油孔1131的连通孔径即使指有效孔径。
本实施例中，振动能量消耗装置150包括相互连接的铰链组件151和移动板152。
移动板152上开设有第二油孔1521，上顶板140的传动杆142穿过活塞113并与铰链组件151连接，移动板152能够在上顶板140的挤压作用力下相对活塞113滑动，以使调节第二油孔1521和第一油孔1131的连通孔径。
请继续参照图3，本实施例中，移动板152的两侧开设有滑槽1522，滑槽1522与滑条1152滑动配合。
图8为图4中A处的放大图。请参照图5，本实施例中，铰链组件151包括第一铰链支座1511、第二铰链支座1512和连杆1513。
第一铰链支座1511与上顶板140的传动杆142的一端连接，第二铰链支座1512与移动板152的一端连接，连杆1513的两端分别与第一铰链支座1511及第二铰链支座1512铰接。
需要说明的是，本实施例中，铰链组件151和移动板152的数量均为多个，多个移动板152分别通过多个铰链组件151与上顶板140连接。并且，多个移动板152关于活塞113的中心轴对称设置。
多个第一油孔1131与多个第二油孔1521一一对应设置。
图9为本实施例提供的自适应隔振器100的另一种剖面结构示意图。请参照图9，需要说明的是，本实施例中，第一油孔1131的直径、第二油孔1521的直径以及第三油孔1151的直径均相等。
并且可以理解的是，在无车通过的状态下，第一弹性件120和第二弹性件130的弹力能够支撑浮置板道床的自身重力，此时第一油孔1131、第二油孔1521以及第三油孔1151完全连通，有效孔径最大。
可以理解的是，本实施例提供的振动能量消耗装置150能够根据较大的上顶板140受力值，减小第一油孔1131的有效孔径，以减小第一液压腔101和第二液压腔102之间的流量；并根据较小的上顶板140受力值，增大第一油孔1131的有效孔径，以增大第一液压腔101和第二液压腔102之间的流量；振动能量消耗装置150还能够当上顶板140受力值达到极限值的状态下密封第一油孔1131。
图10为本实施例提供的自适应隔振器100的另一种使用状态的剖面结构示意图。请结合参照图1和图10，自适应隔振器100受载时，上顶板140与活塞113的相对滑动，引起铰链组件151的转动，推动移动板152，使移动板152上的第二油孔1521与活塞113上的第一油孔1131之间的位置会相对改变，导致第一油孔1131被移动板152堵住的量相对的变大或变小，因此通过第一油孔1131的液压油液量会发生改变，实现了自适应隔振器100整体的阻尼变化。
①轻载时，上顶板140受载向下压缩第一弹性件120，由于自适应隔振器100的第一弹性件120的刚度选用比现有的隔振器采用的钢弹簧的刚度小，同时配合振动能量消耗装置150初始状态的第一油孔1131、第二油孔1521及第三油孔1151完全连通的小阻尼状态，能够很好的适应轻载工况。
上顶板140受压，顶盖141通过压缩第二弹性件130，挤压活塞杆114，因传动杆142与活塞113向下的移动量为第二弹性件130的压缩量，导致上顶板140相对于活塞113向下运动，铰链组件151受上顶板140下部的推动，其角度发生了变化，从而铰链组件151推动移动板152向两侧移动，由于载荷较小，所以移动板152向两侧的移动量较小，则第一油孔1131被堵住的量也较小，流过第一油孔1131的液压流量也就相对较大。此时的液压系统110具有小的阻尼和刚度，再配合外部的小刚度的第一弹性件120，则能够很好的实现隔振功能，解决了普通钢弹簧隔振器在轻载下隔振性能较差的问题。
②重载时，工作流程与轻载时相同，不同的是，随着载重的增加，第一油孔1131被移动板152遮挡的面积越来越大，第一油孔1131的有效孔径越来越小，使得第二液压腔102中的压力相对更大，能够起到逐渐减缓第一弹性件120的压缩量的效果，防止由于重载导致第一弹性件120垂向位移过大的缺陷，并且也能保证良好的隔振性能。
③超重载时，第一油孔1131被移动板152完全遮挡，第二液压腔102与第一液压腔101仅能通过活塞113与液压缸112内壁之间的间隙实现少量的流体交换，使得第一弹性件120和第二弹性件130压缩非常缓慢，也进一步地保证了自适应隔振器100的安全性，防止因过度压缩损坏。
④列车通过后，隔振工作完成，此时自适应隔振器100不受车辆的载荷。第一弹性件120和第二弹性件130在回复力的作用下推动上顶板140恢复原状，上顶板140通过铰链组件151使移动板152托动活塞113向上运动，同时移动板152会相对于活塞113向内侧滑动，第一油孔1131的有效孔径逐渐变大，逐渐恢复原状。
综上，本实施例提供的自适应隔振器100，其上顶板140用于受力，在挤压力作用下，通过第二弹性件130及活塞杆114带动活塞113相对液压缸112滑动，并且由于第二弹性件130能够产生回复力，因此上顶板140还能够带动振动能量消耗装置150动作，以调节第一油孔1131的有效孔径。在上顶板140受力值较大的状态下，振动能量消耗装置150能够减小第一油孔1131的有效孔径，以减小第一液压腔101和第二液压腔102之间的流量；在上顶板140受力值较小的状态下，振动能量消耗装置150能够增大第一油孔1131的有效孔径，以增大第一液压腔101和第二液压腔102之间的流量；并且，当上顶板140受力值达到极限值的状态下，振动能量消耗装置150能密封第一油孔1131。因此，在上顶板140高负荷和低负荷状态下均能保持较好的隔振性能，并保持较为稳定的垂向位移。
本实施例提供的道床隔振系统，由于采用该自适应隔振器100，在空车重车状态下均能保持较佳的隔振性能，并保持较为稳定的垂向位移。
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。