带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的制作方法

本发明属于振动及噪声控制领域，尤其涉及一种内置于轨道浮置板内、用于减轻轨道车辆运行过程中发出的振动及噪声所带来不良影响的内置式隔振装置。

背景技术：

随着社会发展和科技进步，各大中城市越来越重视城市轨道交通的发展，城市轨道建设，特别是地下铁路建设也相继展开。为了减少对轨道上部或周边物业及居民的干扰，在特殊区段设置浮置板道床是地铁设计中的一项重要隔振措施。

浮置板轨道结构对其固有频率以上频段具有较好的隔振性能，然而浮置板是一个弹性板体，其具有多个固有频率，当激励的频率与浮置板结构的固有频率接近时，浮置板振动甚至会被放大，发出嗡嗡声，影响轨道车辆运营时的舒适性。经过测试研究发现，该振动频率主要发生在50-150Hz频段，我们也称之为“嗡鸣声”频段。由于浮置板处于弹性支承状态，利用增加浮置板结构刚度的方法来解决上述问题存在局限性，因此，有技术人员提出利用质量调谐减振器控制浮置板低频振动的技术方案。专利申请号为201410717694.0的中国专利就公开了这样一种城市轨道交通吸振式浮置板轨道系统，其通过在浮置板上增设质量调谐弹性阻尼减振系统——吸振装置，利用吸振装置提高浮置板结构在“嗡鸣声”频段的减振效果，抑制其在浮置板固有频率附近将振动放大的不利影响，降低对周边建筑结构带来的振动和二次噪声干扰。但是，这种技术方案在布置吸振装置时，或者直接摆放于浮置板表面，或者在浮置板上设置凹槽用于嵌置。直接摆放在浮置板表面时，不仅会受到轨道限界的影响，并且对日常巡检和意外事故时的人员疏散也容易形成安全隐患；在浮置板上利用凹槽进行隐身设置时，虽然解决了日常使用中的安全问题，但浮置板加工的难度显著增加，对浮置板的布筋甚至局部板体的强度都会造成不利的影响。

综上所述，市场迫切要求一种对浮置板板体影响小并且安全性更好的浮置板特定振动控制技术及产品。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种隔振效果更好，对浮置板板体影响小，更加安全可靠，并且能够同时控制浮置板特定频率振动的带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置。

本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置是这样实现的，包括联结套筒、调高装置及隔振器，联结套筒内设有支承腔室和安装通道，支承腔室中的联结套筒上设有支承挡块，隔振器位于支承挡块下方并通过调高装置支撑在支承挡块上，安装通道位于支承腔室的一侧且与支承腔室彼此连通，安装通道的顶部设有安装开口，安装通道的内部空间以及安装开口的大小和形状能够容纳隔振器及调高装置通过，安装开口处设置端盖，安装通道内设置至少一个质量调谐装置，所述质量调谐装置包括质量块、弹性元件和阻尼元件。

本发明中所述调高装置包括调高垫片或螺纹调高件等多种具体形式。此外，所述质量调谐装置的具体结构可以多种多样，例如，所述质量调谐装置中，弹性元件为拉伸弹簧，拉伸弹簧的上端与联结套筒的顶部相连，下端与质量块相连，阻尼元件位于质量块下方并且阻尼元件的一端与质量块相连；或者，所述质量调谐装置中的弹性元件为压缩弹簧，压缩弹簧及阻尼元件设置在质量块与联结套筒的底板之间，联结套筒的底板上固定设置对中限位块，压缩弹簧套设在对中限位块上或者嵌设在对中限位块中；第三，所述质量调谐装置还包括基板，压缩弹簧及阻尼元件设置在质量块与基板之间，基板固定在联结套筒的底板上。作为一种特例，所述质量调谐装置还包括连接板，质量块设置在连接板与基板之间，质量块与基板之间及质量块与连接板之间分别设置弹性元件，阻尼元件设置在质量块与基板之间或/和质量块与连接板之间，连接板与基板之间设置预紧结构，预紧结构对弹性元件施加预紧力，压缩弹性元件直至弹性元件端部与相邻的质量块、基板或连接板充分接触，进入弹性元件承受的外力与弹性元件的压缩位移成正比的线性变化阶段，所述预紧结构包括预紧连杆、预紧挂勾、预紧链条和预紧支架；第四，联结套筒内部固定设置支架，质量调谐装置中的弹性元件由至少一根弹性杆构成，弹性杆的两端分别支承在支架上，质量块固定设置在弹性杆上，阻尼元件直接设置在弹性杆表面或者阻尼元件与质量块相连，并且弹性杆数量为二根或二根以上时，所述弹性杆相对质量块对称设置。在利用弹性杆作为弹性元件的技术方案中，为了实现准确调频，质量调谐装置中还可以包括频率调节装置，所述频率调节装置的结构可以多种多样，例如，频率调节装置包括成对设置的频率调节轴套，所述频率调节轴套在质量块的两侧对称设置，频率调节轴套套设并固定在弹性杆上；或者，弹性杆设置二根，所述频率调节装置包括二个横梁，二根弹性杆分别设置在横梁的两端，质量块固定设置在横梁上，质量块与横梁之间通过紧固件相连，横梁上沿弹性杆的轴向设置长条孔与紧固件配合；再或者，所述频率调节装置包括成对设置的螺纹式频率调节轴套，所述螺纹式频率调节轴套对称地设置在质量块的两侧并与质量块通过螺纹结构相连，螺纹式频率调节轴套套设在弹性杆上。

本发明中所述的阻尼元件，包括小孔节流式阻尼器、粘滞剪切式阻尼器、摩擦式阻尼器、电涡流式阻尼器等多种形式的阻尼器，只要能够提供足够的阻尼耗能作用，都可以应用于本发明中。所述弹性杆为金属材料、碳纤维材料、工程塑料或玻璃钢材料等高强材料制成的棒或管。

本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置通过在安装通道内设置质量调谐装置，充分利用浮置板内的固有空间，实现在不改变浮置板板体结构的情况下，利用质量调谐装置对浮置板上特定频率振动给予针对性的有效控制，其对浮置板板体影响小，更加安全可靠。特别是，根据所采用质量调谐装置的固有频率不同，这种技术方案即可以用于提高浮置板结构在嗡鸣频段的隔振效果，抑制其在浮置板固有频率附近将振动放大的不利影响；也可以用于提高浮置板结构在其他频段的隔振效果；当然，如果在浮置板结构中同时布置控制不同频段的质量调谐装置，还可以实现同时提高浮置板结构在不同频段的隔振效果。

综上所述，本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置在不影响原有隔振性能的基础上，能够实现控制浮置板特定频率振动的技术效果，并且其对浮置板板体基本无影响，更加安全可靠，经济性和实用性都更佳，可以广泛应用于轨道交通浮置板道床隔振工程中。

附图说明

图1为本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的结构示意图之一。

图2为图1的俯视图。

图3为图1中调高垫片的结构示意图。

图4为图1所示带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的应用示意图。

图5为本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的结构示意图之二。

图6为图5的俯视图。

图7为本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的结构示意图之三。

图8为本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的结构示意图之四。

图9为图8的C-C向剖视图。

图10为本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的结构示意图之五。

图11为图10的D-D向剖视图。

图12为本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的结构示意图之六。

图13为本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的结构示意图之七。

图14为本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的结构示意图之八。

图15为本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的结构示意图之九。

图16为图15的E-E向剖视图。

具体实施方式

实施例一

如图1、图2所示本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置，包括联结套筒1、调高装置及隔振器3，调高装置具体为调高垫片2，联结套筒1内设有支承腔室A和安装通道B，支承腔室顶部的联结套筒顶板构成所述支承挡块4，隔振器3位于支承挡块4下方并通过调高垫片2支撑在支承挡块4上，安装通道B位于支承腔室A的一侧且与支承腔室A彼此连通，安装通道B的顶部设有安装开口6，安装通道B的内部空间以及安装开口6的大小和形状能够容纳隔振器3及调高垫片2通过；调高垫片2上设有与千斤顶配合的豁口12，其具本形状如图3所示；安装开口6处设置端盖5，安装通道B内设置一个质量调谐装置，所述质量调谐装置包括质量块7、弹性元件8和阻尼元件9，其中弹性元件8为拉伸弹簧，拉伸弹簧的上端与联结套筒1的顶部相连，下端与质量块7相连，阻尼元件9位于质量块下方并且阻尼元件9的一端与质量块7相连，阻尼元件9的另一端与联结套筒1的底板10上，阻尼元件9具体为小孔节流式阻尼器，此外，所述质量块7由多个子质量块叠加而成并且通过螺杆11固连成一体。

应用本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置时，如图4所示，将联结套筒1预先与浮置板16浇筑成一体，顶升安装时通过安装开口6将隔振器3及调高垫片2放入联结套筒1内，并且经安装通道B摆放在支承腔室A中的指定位置，再利用千斤顶(图中未具体示出)完成顶升调平，然后通过安装开口6将阻尼元件9、质量块7及弹性元件8依次装入并连接装配在一起组装成所述质量调谐装置，摆放固定好端盖5即可，按照上述方法完成浮置板16中所有本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的顶升调平，就实现了浮置板16的顶升调平。

本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置通过在安装通道内设置质量调谐装置，充分利用浮置板内的固有空间，实现在不削弱钢筋、不改变浮置板板体结构的情况下，利用质量调谐装置吸收工作过程中浮置板体与质量调谐装置固有频率相同(及相近)的振动能量，实现对浮置板上特定频率振动给予针对性的有效控制，其对浮置板板体影响小，更加安全可靠。特别是，根据所采用质量调谐装置的固有频率不同，这种技术方案即可以用于提高浮置板结构在嗡鸣频段的隔振效果，抑制其在浮置板固有频率附近将振动放大的不利影响；也可以用于提高浮置板结构在其他频段的隔振效果；当然，如果在浮置板结构中同时布置控制不同频段的质量调谐装置，还可以实现同时提高浮置板结构在不同频段的隔振效果。

综上所述，本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置在不影响原有隔振性能的基础上，能够实现控制浮置板特定频率振动的技术效果，并且其对浮置板板体基本无影响，更加安全可靠，经济性和实用性都更佳，可以广泛应用于轨道交通浮置板道床隔振工程中。

当然，本例中，出于便于运输、组装及调节性能参数的考虑，质量块7采用多个子质量块叠加而成并且通过螺杆11固连成一体的技术方案，基于本例的技术原理，质量块7也可以采用整体式结构；此外，本发明中所述的阻尼元件除了已提到的小孔节流式阻尼器，还可以是粘滞剪切式阻尼器、摩擦式阻尼器、电涡流式阻尼器等多种形式的阻尼器，只要能够提供足够的阻尼耗能作用，都可以应用于本发明中。这些技术方案都是基于本发明技术原理的简单变化，都在本发明要求的保护范围之中。

实施例二

如图5和图6所示本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置，与实施例一的区别在于，支承腔室A中的联结套筒1的侧壁上设有支承挡块4，支承挡块4的中部设有顶升通孔17；此外，质量调谐装置还包括基板18，质量调谐装置中的弹性元件8为压缩弹簧，所述压缩弹簧具体为螺旋钢弹簧，螺旋钢弹簧及阻尼元件9设置在质量块7与基板11之间，阻尼元件9具体为粘滞剪切式阻尼器，其中压缩弹簧浸没在粘滞阻尼材料中构成动体；基板11通过紧固件19固定在联结套筒1的底板10上。

与实施例一相比，实施例一中的支承挡块同时还起到了顶升挡块的作用，而本例所述带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置中支承挡块4仅作为支承挡块使用，顶升挡块的功能由联结套筒的顶板来实现，这样的结构可以避免当联结套筒的高度较高时，需要调高垫片的总厚度也较大所造成的物料使用量增加和系统稳定性降低等问题。本例所述带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的应用方式与实施例一中的描述基本相同，不同之处在于，组装质量调谐装置时先将基板18及阻尼元件9装入并固定，再依次装入弹性元件8和质量块7即可。当然，也可以将质量调谐装置在外部组装好后一起吊运并固定在安装通道B内。与实施例一中利用拉伸弹簧作为弹性元件相比，采用压缩弹簧可以实现更高的系统固有频率。

基于本例的技术原理，本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置中，所述质量调谐装置还可以采用如图7所示的结构，其中弹性元件8为压缩弹簧，压缩弹簧及阻尼元件9设置在质量块7与联结套筒1的底板10之间，联结套筒的底板10上固定设置对中限位块19，压缩弹簧套设在对中限位块19上，阻尼元件9为小孔节流式阻尼器，也能实现相同的技术效果，都在本发明要求的保护范围之中。

实施例三

如图8和图9所示本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置，与实施例二的区别在于，支承挡块4由三块子支承挡块组成，所述三块子支承挡块中间留有用于顶升的通孔；此外，所述质量调谐装置中还包括支架20，支架20通过紧固件19固定在联结套筒1的底板10上，质量调谐装置中的弹性元件8为四根弹性杆，弹性杆具体为金属螺杆，弹性杆的两端通过锁紧螺母21固定在支架20上，质量块7的两侧分别固定设置耳板22，弹性杆贯穿耳板22设置，弹性杆对应耳板22两侧分别设置锁紧螺母21使质量块7固定设置在弹性杆上，四根弹性杆相对质量块对称设置；阻尼元件9设置在质量块7下方并且阻尼元件9的一端与质量块7相连，阻尼元件9的另一端固定设置在支架20上，其中阻尼元件9具体为粘滞剪切式阻尼器。

本例所述带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置的应用方式与实施例二基本相同，在此不再重复。与实施例二相比，本例所述技术方案中，质量调谐装置中的弹性元件采用了金属螺杆，选材范围更广，适于控制频率在15Hz以上的高频振动，包括50-150Hz的嗡鸣频段，因此，此类技术方案特别适于控制浮置板的嗡鸣频段振动，另外，其结构更加紧凑，占用空间也更小。基于本例的技术原理，本发明中，弹性杆可以为金属材料、碳纤维材料、工程塑料或玻璃钢材料等高强材料制成的棒或管，选材范围更广，其相对螺旋钢弹簧而言，加工成本更低，产品成本也更低，其产品成本一般可以降低30％以上，对于一些大型产品甚至可以把产品成本降低80％以上，性价比十分优越。

需要指出的是，此类调谐质量装置中，改变弹性杆的活动支点与固定支点的间距，即弹性杆提供弹性的有效工作长度，就可以改变弹性杆的弯曲刚度，进而实现改变系统固有频率，利用这种技术原理，就可以实现产品的准确调频，十分方便。

实施例四

如图10和图11所示本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置，与实施例三相比，支承腔室A和安装通道B之间增设了隔板25，隔板25固定连接在联结套筒1的顶部，此外，隔板上还设有子支承挡块24，子支承挡块24同样也通过调高垫片2被隔振器3弹性支撑；安装通道B中设置二个质量调谐装置，其中，一个质量调谐装置包括二个支架20，支架20对应焊接在联结套筒1的内侧壁上，弹性元件包括一根弹性杆8，弹性杆的两端通过锁紧螺母21固定在支架20上，质量块27的顶部固定设置二个耳板22，弹性杆8贯穿耳板22设置，弹性杆对应耳板22两侧分别设置锁紧螺母21使质量块27固定设置在弹性杆上，阻尼元件9设置在质量块27下方并且阻尼元件9的一端与质量块27相连，阻尼元件9的另一端固定设置在联结套筒1的底板10上，此外其中阻尼元件9具体为小孔节流式阻尼器；另一个质量调谐装置包括四个支架20，支架20对应焊接在联结套筒1的内侧壁上，弹性元件包括两根弹性杆8，两根弹性杆8相对质量块对称布置，弹性杆的两端通过锁紧螺母21固定在支架20上，质量块26的顶部固定设置四个耳板22，每根弹性杆8对应贯穿二个耳板22设置，弹性杆对应耳板22两侧分别设置锁紧螺母21使质量块26固定设置在弹性杆上，阻尼元件9设置在质量块26下方并且阻尼元件9的一端与质量块26相连，阻尼元件9的另一端固定设置在联结套筒1的底板10上，此外其中阻尼元件9具体为小孔节流式阻尼器。

本例中以一个质量调谐装置中设置一根弹性杆、另一个质量调谐装置中设置二根弹性杆为例进行说明，基于本例的技术原理，根据工程的实际需要，本发明的质量调谐装置中也可以设置三根、四根甚至更多根弹性杆，在此仅以文字给予说明，不再一一附图说明，都在本发明要求的保护范围之中。需要指出的是，当弹性杆数量为二根或二根以上时，所述弹性杆相对质量块对称设置。

与实施例三相比，本例所述本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置由于设置了二个质量调谐装置，其可以应用于控制浮置板的二个不同频率振动，有利于提高减振效率。特别要说明的是，基于本例所述的技术原理，本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置中可以设置二个、三个甚至更多个质量调谐装置，都在本发明要求的保护范围之中。

实施例五

如图12所示本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置，与实施例二的区别在于，调高装置具体为螺纹调高件40，螺纹调高件40与支承挡块4上对应设置的螺纹孔相配合实现调高；此外，质量调谐装置中弹性元件8采用压缩弹簧，具体为弹性橡胶材料制成的橡胶块，质量调谐装置还包括连接板30，质量块7设置在连接板30与基板18之间，质量块7与基板18之间及质量块7与连接板30之间分别设置弹性元件8，阻尼元件9设置在质量块7与基板18之间，阻尼元件9具体为小孔节流式阻尼器，连接板30与基板18之间设置预紧结构，预紧结构对弹性元件8施加预紧力，压缩弹性元件直至弹性元件端部与相邻的质量块7、基板18或连接板30充分接触，进入弹性元件承受的外力与弹性元件的压缩位移成正比的线性变化阶段，在此，所述预紧结构为预紧连杆31。

与实施例二相比，本例所述技术方案中，由于质量调谐装置中增设了预紧结构，可以实现弹性元件承受的外力与弹性元件的压缩位移成正比的线性变化，因此系统的固有频率更准确，能够始终保持正常工作状态，可以有效克服加工误差等对产品减振性能的影响。

本例中仅以在质量块与基板之间设置小孔节流式阻尼器为例进行说明，实际应用中也可以将阻尼元件设置在质量块与连接板之间，或者是在质量块与基板之间质量块与连接板之间同时设置阻尼元件；需要特别指出的是，本例所述技术方案中，由于弹性元件采用了橡胶块形式的压缩弹簧，如果采用高阻尼橡胶材料，橡胶块自身阻尼可以满足使用要求时，也可以将橡胶块同时作为弹性元件和阻尼元件使用，有利于简化产品结构，减小占用空间，降低产品成本。当然，除橡胶材料外，还可以利用弹性聚氨酯材料制成压缩弹簧，或者采用碟簧等形式的压缩弹簧，也都可以满足本发明的使用要求；另外，所述预紧结构除了采用预紧连杆外，还可以是预紧挂勾、预紧链条和预紧支架等具体结构，都可以起到相似的技术效果。上述技术方案都是基于本发明技术原理的简单变化，都在本发明要求的保护范围之内。

实施例六

如图13所示本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置，与实施例三的区别在于，质量调谐装置中的弹性元件8为一根弹性杆，弹性杆贯穿质量块7并与其焊接成一体，弹性杆的两端通过锁紧螺母21固定在支架20上；此外，质量调谐装置中还可以包括频率调节装置，所述频率调节装置包括成对设置的螺纹式频率调节轴套33，所述螺纹式频率调节轴套33对称地设置在质量块7的两侧并与质量块7通过螺纹结构相连，螺纹式频率调节轴套套设在弹性杆上。

与实施例三相比，本例所述技术方案中由于增设了频率调节装置，可以随时对系统固有频率进行准确调频，适于在工程现场进行调整，因此实用性更强。由于螺纹式频率调节轴套可以有效限制其覆盖部分的弹性杆的弹性，在应用时，将螺纹式频率调节轴套33旋入或旋出质量块7，就可以改变为质量块7提供弹性的弹性杆有效工作长度，即螺纹式频率调节轴套33侧壁至支架20对应侧壁之间的弹性杆长度，从而实现改变质量调谐系统的固有频率，十分方便，可以真正实现准确调频。

实施例七

如图14所示本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置，与实施例六的区别在于，弹性杆的一端焊接在质量块7上，另一端通过锁紧螺母21固定在支架上；质量调谐装置中的频率调节装置包括成对设置的频率调节轴套34，所述频率调节轴套34在质量块7的两侧对称设置，频率调节轴套7套设在弹性杆上，并通过顶丝35固定在弹性杆上；此外，阻尼元件9为高阻尼弹性聚氨酯材料制成的阻尼套，该阻尼套直接套设在弹性杆表面。

与实施例六中的技术原理相似，本例所述技术方案中，通过改变频率调节轴套34的宽度，就可以改变为质量块7提供弹性的弹性杆有效工作长度，例如增加频率调节轴套34的宽度，就可以缩短频率调节轴套34与支架20之间弹性杆的长度，即缩短弹性杆有效工作长度，通过这种方式，就可以实现对质量调谐装置固有频率的调整；此外，由于阻尼元件直接采用了设置在弹性杆表面的阻尼套，其不需要额外占用质量块上方或下方的空间，因此为设置更大的质量块提供了空间。当然阻尼元件也可以采用高阻尼橡胶等其他材料制成，也能实现相似的技术效果，都在本发明要求的保护范围之中。

实施例八

如图15和图16所示本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置，与实施例六的区别在于，弹性元件8包括二根弹性杆，所述频率调节装置包括二个横梁36，二根弹性杆分别设置在横梁36的两端，其中横梁36两端固定设置耳板38，弹性杆贯穿耳板38并通过锁紧螺母21实现与横梁36固连在一起，质量块7通过紧固件39固定设置在横梁36上，，横梁36上沿弹性杆的轴向设置长条孔37与紧固件39配合。质量块7的四个角部与支架20之间分别设置阻尼元件9。

与实施例六相比，本例所述技术方案中，移动横梁36，就可以实现改变弹性杆有效工作长度，从而改变质量调谐装置固有频率的技术效果，十分方便快捷，非常适于在工程现场操作实现精确调频。此外，本例中的质量调谐装置均采用可以拆分的结构，因此运输和维护都十分方便。

综上所述，本发明带有质量调谐减振功能的内置式隔振装置在不影响原有隔振性能的基础上，能够实现控制浮置板特定频率振动的技术效果，特别是可以有效治理浮置板在嗡鸣频段的振动，并且其对浮置板布筋和板体强度等都基本无影响，更加安全可靠，经济性和实用性都更佳，可以广泛应用于轨道交通浮置板道床隔振工程中。本发明中的实施例仅为更好说明本发明的技术方案，并不应视为对本发明的限制，其各实施例中的技术特征也可以交叉使用。基于本发明的技术原理，本领域技术人员可以对上述实施例所述技术方案重新进行组合或利用同类技术对其中某些元件进行简单替换，只要基于本发明的技术原理，都在本发明要求的保护范围内。