专利名称：低刚度、大阻尼浮置板橡胶隔振垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种城市轨道交通技术领域的隔振元件，具体是一种低刚度、大阻尼浮置板橡胶隔振垫。
背景技术：
城市轨道交通建设中，采用浮置板轨道结构形式的目的是为了减小轮轨传至高架箱梁的激振力，从而减小箱梁因轮轨激励而产生的结构振动声辐射。研究表明要使浮置板系统能够有效地减小轮轨激励力的传播，加快轨道的振动衰减，必须要求浮置板的橡胶隔振垫具有动态刚度低、阻尼大的特征。
经对现有技术的文献检索发现，目前，国内的浮置板均采用授权公告号为CN2304686Y的中国实用新型专利描述的标准型橡胶隔振垫。该橡胶隔振垫按垫板为纯受压元件而设计的厚度为7～12mm的整体矩形橡胶板。其纵向底设防止其窜动的挡肩，在板的上、下表面设置数条宽4mm，深3mm的交错排列的凹形沟槽。当垫板受到轮枕压力时，各沟槽可自由变形的侧面产生整体变形，达到增弹减振的目的。实际测量表明，标准形橡胶垫的动态刚度大而阻尼损耗小。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种低刚度、大阻尼浮置板橡胶隔振垫，使其利用在高刚度橡胶材料中嵌入空腔型结构和阻尼穿孔板来实现稳定承载，达到低动态刚度和大阻尼的隔振要求。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明在橡胶基体中嵌入多个空腔结构，每一个空腔和它周围的橡胶基体构成一个基本单元。具体地，每一个基本单元包括橡胶基体、上腔体、中间腔体、下腔体和穿孔板，其中，上腔体、中间腔体、穿孔板和下腔体构成一个内部空间连续的内置腔体，内置腔体位于橡胶基体的中间。内置腔体为轴对称形状，其轴线为橡胶基体的厚度方向。上腔体的侧面回转线上部是平行于轴线的直线段，下部是一个蜿蜒指数曲线，因而是一个朝下的喇叭型空腔。上腔体下面是中间腔体。中间腔体总体为圆柱形，下端部线性收缩。中间腔体下面是下腔体。下腔体为圆柱形，内径与中间腔体的内径相同。穿孔板位于中间腔体的中部，将中间腔体分割为上、下两部分。
列车未通过时，隔振垫承受轨道和浮置板的重力。由于橡胶材料的高刚度和喇叭型腔体的指数曲面的卸载作用，橡胶垫的变形较小，表现出了很好的稳定承载能力。当列车通过，这时橡胶垫的承载力为轮轨激励下的动载荷，其频率分布为450～1000Hz左右。由于嵌入橡胶基体的空腔各断面的不同直径形成若干不同直径的空腔，组成了一个宽带的空腔振动体。通过调整空腔的几何参数，包括上腔体圆柱部分的内径和高度、上腔体喇叭形部分的高度和喇叭口宽度、中间腔体的上表面与穿孔板的上表面的距离等，可将空腔的自振频率段调整至轮轨的激励频带。这样在轮轨的作用下，某些腔段将会产生较大的共振，增加了隔振垫的变形位移，从而实现动态低刚度。同时共振引起了空腔内较大的气体压缩，压缩气体在腔内流动，穿越穿孔板时，与穿孔板产生摩擦作用，造成能量损失，加上橡胶材料在高刚度下的大阻尼特性，隔振垫对轮轨激励力表现出大阻尼的特点。
与现有技术相比，本发明的橡胶垫在基体中设置了内置腔体，由于如上所述内置空腔的作用机理，橡胶垫具有动态低刚度和大阻尼的特性。该隔振垫能够改善轨道浮置板隔振系统的隔振效果。
图1为本发明结构示意图具体实施方式
如图1所示，本发明在橡胶基体中以一定的分布密度嵌入多个空腔结构，每一个空腔和它周围的橡胶基体构成一个基本单元。每一个基本单元包括橡胶基体1，上腔体2、中间腔体3、穿孔板4和下腔体5。上腔体2、中间腔体3、穿孔板4和下腔体5构成一个内部空间连续的内置腔体，整个内置腔体位于橡胶基体1的中间。
内置腔体为轴对称形状，其轴线为橡胶基体1的厚度方向。上腔体2的侧面回转线上部是平行于轴线的直线段，下部是一个指数蜿蜒曲线，因而是一个朝下的喇叭型空腔。上腔体2下面是中间腔体3。中间腔体3总体为圆柱形，下端部线性收缩。中间腔体3下面是下腔体5。下腔体5为圆柱形，内径与中间腔体3的内径相同。穿孔板4位于中间腔体3的中部，将中间腔体3分割为上、下两部分。
上腔体2下部的指数回转曲面具有卸载作用。嵌入橡胶基体1的整个内置腔体各断面的不同直径形成若干不同直径的空腔，组成了一个宽带的空腔振动体。通过调整空腔的几何参数，包括上腔体2圆柱部分的内径和高度、上腔体2喇叭形部分的高度和喇叭口宽度、中间腔体3上表面与穿孔板4的上表面的距离等，可将内置腔体的自振频率段调整至轮轨的激励频带。动载荷作用下气体会在腔内流动，穿越穿孔板4时，与穿孔板4产生摩擦作用，造成能量损失。
权利要求
1.一种低刚度、大阻尼浮置板橡胶隔振垫，其特征在于，在橡胶基体(1)中嵌入多个空腔结构，每一个空腔和它周围的橡胶基体(1)构成一个基本单元，每一个基本单元包括橡胶基体(1)，上腔体(2)、中间腔体(3)、穿孔板(4)和下腔体(5)，上腔体(2)、中间腔体(3)、穿孔板(4)和下腔体(5)构成一个内部空间连续的内置腔体，整个内置腔体位于橡胶基体(1)的中间。
2.根据权利要求1所述的低刚度、大阻尼浮置板橡胶隔振垫，其特征是，内置腔体为轴对称形状，其轴线为橡胶基体(1)的厚度方向。
3.根据权利要求1所述的低刚度、大阻尼浮置板橡胶隔振垫，其特征是，上腔体(2)的侧面回转线上部是平行于轴线的直线段，下部是一个指数蜿蜒曲线，因而是一个朝下的喇叭型空腔，上腔体(2)下面是中间腔体(3)。
4.根据权利要求1或者3所述的低刚度、大阻尼浮置板橡胶隔振垫，其特征是，中间腔体(3)总体为圆柱形，下端部线性收缩。
5.根据权利要求1或者3所述的低刚度、大阻尼浮置板橡胶隔振垫，其特征是，中间腔体(3)下面是下腔体(5)，下腔体(5)为圆柱形，内径与中间腔体(3)的内径相同。
6.根据权利要求1所述的低刚度、大阻尼浮置板橡胶隔振垫，其特征是，穿孔板(4)位于中间腔体(3)的中部，将中间腔体(3)分割为上、下两部分。
全文摘要
一种内置空腔结构的橡胶垫，每一个基本单元包括橡胶基体、上腔体、中间腔体、下腔体和穿孔板。上腔体下部喇叭型指数曲面具有卸载作用，橡胶垫的变形较小，承载稳定。内置空腔是一个宽带的空腔振动体。共振时隔振垫的变形位移大，从而实现动态低刚度。同时，共振引起了空腔内较大的气体压缩，压缩气体在腔内流动，穿越穿孔板时，与穿孔板产生摩擦作用，造成能量损失。加上橡胶材料在高刚度下的大阻尼特性，隔振垫对轮轨激励力表现出大阻尼的特点。本发明的内置空腔结构的橡胶垫具有动态低刚度和大阻尼的特性，能够改善轨道浮置板隔振系统的隔振效果。
文档编号E01B9/00GK1776091SQ20051011150
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者陈大跃, 陈乐生 申请人:上海交通大学