一种活塞式钢轨阻尼器的制作方法

本实用新型属于轨道交通减振降噪技术领域，具体涉及一种活塞式钢轨阻尼器。

背景技术：

近几年铁路与城市轨道交通系统发展迅速，其有着大运量以及环保的优势，但城市轨道交通系统存在着噪声和环境振动等有害影响。随着人们对生活质量的要求不断提升，地铁沿线居民对轨道交通噪声的不满使轨道交通引起的噪声问题逐渐转化为民生问题，倍受社会关注。

铁路噪声(车外噪声) 是由各种不同类型的噪声合成的，根据其产生的机理和部位不同，可以分为钢轨和车轮的转动噪声(轮轨噪声)、车体的空气阻力噪声(空气动力噪声)、结构物噪声、电装置的受电系统噪声(集电噪声)。实验表明当列车在250～300km/h以下运行时，轮轨噪声成为主要的噪声源，对周围环境影响较大。结合我国的实际情况, 此速度区段恰是我国高速铁路实际运营速度的目标区段。因此，降低轮轨噪声对于降低我国高速铁路噪声具有重要意义。对于高速铁路，轮轨噪声主要表现为轮轨滚动噪声。在对轮轨噪声源进行研究的过程中发现，钢轨辐射的主要是中、高频噪声，车轮辐射的主要是中频噪声，而轨枕则主要辐射低频噪声。从三者对总噪声的贡献来看,钢轨是主要的噪声辐射源，车轮次之，轨枕最小。因此减小轮轨噪声辐射，主要是要减小钢轨和车轮辐射的噪声。实践证明，在钢轨中加装各种材质的阻尼器能够很好的抑制钢轨的辐射噪声，因此钢轨阻尼器的研究和创新的领域是值得探索的。

技术实现要素：

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种活塞式钢轨阻尼器，该活塞式钢轨阻尼器通过采用活塞式颗粒阻尼元件，可以有效地消耗钢轨的振动能量，从而达到抑制钢轨辐射噪声的目的。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种活塞式钢轨阻尼器，安装在钢轨的轨腰两侧，所述活塞式钢轨阻尼器包括橡胶板以及埋设在所述橡胶板内部的活塞式颗粒阻尼元件；所述活塞式颗粒阻尼元件包括壳体，所述壳体内部设置有阻尼颗粒和金属球；所述金属球与所述橡胶板之间经金属丝连接固定。

所述金属球的两侧分别固定连接有一根所述金属丝，两根所述金属丝分别穿过所述壳体的两个相对的侧壁，并延伸至所述橡胶板内部。

所述橡胶板的内侧面拼贴于所述轨腰表面，所述橡胶板的外侧面贴合设置有一铝板。

所述金属丝位于所述橡胶板内部的端部呈螺旋状。

所述壳体为六面体，其边长在1.3~1.5cm之间，所述壳体的边长与钢轨的每米重量呈正比。

所述阻尼颗粒的材质为钨粉、铅粉、铜粉以及铁粉中的任意一种或多种的组合；所述阻尼颗粒的粒径为0.001~0.5mm；所述壳体内部所述阻尼颗粒的填充率在50~90%之间。

所述阻尼颗粒的粒径、所述阻尼颗粒的填充率以及所述阻尼颗粒的材质密度均与所述钢轨在工作过程中的振动幅度成正比。

所述金属球的直径在4.5~5.5mm之间。

所述橡胶板的长度在45~55cm之间；所述活塞式颗粒阻尼元件在所述橡胶板内部呈阵列状分布。

沿所述橡胶板纵向分布的所述活塞式颗粒阻尼元件之间的距离为6~8cm；沿所述橡胶板高度方向分布的所述活塞式颗粒阻尼元件之间的距离为1.0~1.2cm。

本实用新型的优点是，活塞式颗粒阻尼元件可以高效地消耗振动能量，这使得内部设置有活塞式颗粒阻尼元件的活塞式钢轨阻尼器可以有效地减少并抑制钢轨在使用过程中的振动与辐射噪声。

附图说明

图1为本实用新型活塞式钢轨阻尼器的立体视图；

图2为本实用新型活塞式钢轨阻尼器的截面视图；

图3为本实用新型中的活塞式颗粒阻尼元件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3，图中标记1-10分别为活塞式钢轨阻尼器1、钢轨2、轨腰3、橡胶板4、活塞式颗粒阻尼元件5、铝板6、壳体7、阻尼颗粒8、金属球9、金属丝10。

实施例：如图1、2所示，本实施例具体涉及一种活塞式钢轨阻尼器1，安装在钢轨2的轨腰3的两侧，活塞式钢轨阻尼器1包括橡胶板4以及埋设在橡胶板4内部的活塞式颗粒阻尼元件5；橡胶板4的内侧面拼贴于轨腰3的表面，橡胶板4侧面贴合设置有一铝板6。

如图1、2所示，本实施例中，橡胶板4的内侧面通过金属胶与轨腰3的表面粘接；橡胶板4的外侧面同样通过金属胶与铝板6粘接；金属胶的主要成分是氰基丙烯酸乙酯；铝板6可以起到保护橡胶板4的作用，防止橡胶板4在工作过程中发生损坏；铝板6的厚度为2mm至4mm。

如图2、3所示，本实施例中，活塞式颗粒阻尼元件5埋设在橡胶板4中；活塞式颗粒阻尼元件5包括壳体7，壳体7内部设置有阻尼颗粒8和金属球9；金属球9与橡胶板4之间经金属丝10连接固定；在本实施例中，金属球9的两侧分别固定连接有一根金属丝10，两根金属丝10分别穿过壳体7的两个相对的侧壁，并延伸至橡胶板4内部，壳体7的侧壁开设有供金属丝10穿过的通孔。

如图1、3所示，活塞式颗粒阻尼元件5是一种被动振动控制技术；当钢轨2处于工作状态时，钢轨2的振动通过橡胶板4传递至活塞式颗粒阻尼元件5，使得活塞式颗粒阻尼元件5中的阻尼颗粒8发生振动；同时橡胶板4通过金属丝10牵拉活塞式颗粒阻尼元件5中的金属球9，使得金属球9产生振动；在金属球9以及阻尼颗粒8的振动过程中，阻尼颗粒8会与金属球9发生碰撞和摩擦，阻尼颗粒之间也会发生碰撞和摩擦；碰撞和摩擦会消耗振动能量，将振动能量转换成热量，从而实现耗散振动能量的效果；将埋设有活塞式颗粒阻尼元件5的橡胶板4安装至轨腰3表面，相当于增加了钢轨2的阻尼，使得活塞式钢轨阻尼器可以有效地抑制钢轨2的高频振动以及辐射噪声。

如图1、3所示，本实施例中，通过橡胶板4可有效地将钢轨2的振动传递至活塞式颗粒阻尼元件5；与刚性结构相比，柔性的橡胶板4可有效促进活塞式颗粒阻尼元件5及其内部结构的振动，从而增加活塞式颗粒阻尼元件5消耗的振动能量，使得活塞式颗粒阻尼元件5可以更加有效地抑制钢轨2的高频振动与辐射噪声。

如图2、3所示，本实施例中，活塞式颗粒阻尼元件5的壳体7是由厚度为2mm的Q195薄钢板制成的正六面体，其边长在1.3~1.5cm之间；壳体7的具体边长与钢轨2的每米重量呈正比，当钢轨2每米重50kg时，采用边长为1.3cm的壳体；当钢轨2每米重60kg时，采用边长为1.38cm的壳体；当钢轨2每米重75kg时，采用边长为1.5cm的壳体。

如图2、3所示，本实施例中，阻尼颗粒8的材质为钨粉、铅粉、铜粉以及铁粉中的任意一种或多种的组合，通过调节各种材质的阻尼颗粒8的比例，可以调节阻尼颗粒8的总体密度；阻尼颗粒8的粒径为0.001mm至0.5mm；壳体7内部阻尼颗粒8的填充率在50%至90%之间；为了达到更好的减振效果，阻尼颗粒8的粒径、壳体7中阻尼颗粒8的填充率以及阻尼颗粒8的材质密度均与钢轨2在工作过程中的振动幅度成正比。

如图2、3所示，本实施例中，壳体7的侧壁上供金属丝10穿过的通孔的直径为1mm；金属丝10是直径为0.3mm的细铁丝，金属丝10通过焊接的方式与金属球9连接；金属球9是直径在4.5mm至5.5mm之间的小铁球，金属球9的直径越大，其减振效果越好；为了便于生产，各金属球9可采用直径相同的小铁球；金属丝10位于橡胶板4内部的端部呈螺旋状，这使得金属丝10与橡胶板4之间的连接更加稳固，进而使得金属丝10在振动过程中不会从橡胶板4中脱离。

如图1、2所示，本实施例中橡胶板4的长度在45cm至55cm之间，特殊地段可以加长；橡胶板4中自上向下设置有三排活塞式颗粒阻尼元件5；三排活塞式颗粒阻尼元件5在橡胶板4内部呈阵列状分布；沿橡胶板4纵向分布的活塞式颗粒阻尼元件5之间的距离为6cm至8cm；沿橡胶板4高度方向分布的活塞式颗粒阻尼元件5之间的距离为1.0 cm至1.2cm。

如图1至3所示，在制作本实施例的活塞式钢轨阻尼器1的过程中，首先使用薄钢板、金属球9以及阻尼颗粒制作如图3所示的活塞式颗粒阻尼元件5；随后将活塞式颗粒阻尼元件5埋入橡胶板4的原胶中，将其和原胶一起制作成橡胶板4；橡胶板4制作完成后，将橡胶板4通过金属胶粘接至轨腰3的表面，并将铝板6通过金属胶粘接至橡胶板4的外侧面。

本实施例的有益技术效果为：活塞式颗粒阻尼元件是一种新型的被动振动控制技术，其利用结构振动时会带动颗粒体运动并与主结构和金属球产生碰撞和摩擦达到能量交换和产生热量耗散振动能量的效果，相当于增大了钢轨的阻尼。相对于传统的颗粒阻尼技术，活塞式颗粒阻尼技术减振效果更好，更有利于抑制高频振动；用这一原理制作的活塞式钢轨阻尼器可以很好的减少钢轨的振动与辐射噪声。