具有减震性能及塌陷保护的高强度轻量化超材料弹性支撑的制作方法

1.本实用新型属于动车组地板用弹性支撑及减震装置，尤其是指一种具有减震性能及塌陷保护的高强度轻量化超材料弹性支撑。


背景技术：

2.随着轨道列车行业的快速发展，动车组也不断更新改进，人们更加开始关注轻量化、舒适性以及应急保护防止塌陷功能。
3.动车组是轨道列车的一种，其速度等级高于普通轨道客车，为了提高乘坐舒适度和车辆稳定性，高速运行的动车组对车辆振动、车内噪音均有很高的要求。动车组地板作为车内乘客及设备的主要承载体，需要使用支撑件与动车组车体相连接，因此动车组地板支撑件设计的合理性对乘坐舒适度和车辆稳定性起到非常重要的作用。
4.为了提高乘客乘坐的舒适度，动车组地板的支撑件需要承受来自地板以及上部的乘客和设备的压力外，还要具备消减车辆运行所产生的振动和噪音的能力。传统弹性支撑结构如图3所示，其中上型材底座1内侧与下型材底座2上方外侧之间分别采用橡胶块 3粘接，该结构在相对较低的低频隔振区无隔振效果，影响乘客乘坐舒适性；在列车运行达到一定年限后，上、下型材底座与中间橡胶块的接触面积小，使下型材底座对上型材底座的支撑不够，从而减少结构本身强度，地板会出现塌陷问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种具有减震性能及塌陷保护的高强度轻量化超材料弹性支撑，以解决传统弹性支撑在相对较低的低频隔振区无隔振效果，影响乘客乘坐舒适性，结构本身强度低、地板出现塌陷的问题。
6.本实用新型采取的技术方案是：包括上部型材座、下部型材座、超材料隔震块和减震隔热垫，在上部型材座顶部内侧和下部型材座顶部外侧间分别夹持超材料隔震块，减震隔热垫粘接在上部型材座的顶部外表面。
7.所述上部型材座为空腔结构。
8.所述下部型材座为空腔结构。
9.所述超材料隔震块包括柔性聚氨酯块和硬性聚氨酯块，其中柔性聚氨酯块和硬性聚氨酯块相互间隔粘接成条状，且硬性聚氨酯块的横截面小于柔性聚氨酯块的横截面。
10.所述柔性聚氨酯块的邵氏硬度20-55ha。
11.所述刚性聚氨酯块的邵氏硬度55-90ha。
12.所述超材料隔震块包括柔性橡胶弹性体和硬性橡胶弹性体，其中柔性橡胶弹性体和硬性橡胶弹性体相互间隔粘接成条状，且硬性橡胶弹性体的横截面小于柔性橡胶弹性体的横截面。
13.所述柔性橡胶弹性体的邵氏硬度20-55ha。
14.所述硬性橡胶弹性体的邵氏硬度55-90ha。
15.本实用新型的优点是结构新颖，既能满足地板载荷强度需求，又能消减来自车体的振动，提升车辆低频段的隔振效果，同时可以起到应急保护防止地板下沉引起的地板塌陷，具有高强度及轻量化的特点，因此能够很好的满足动车组车辆的使用需求。具体如下：
16.一、减震性能：车体运行发生振动在低频率区段，同时上方载荷在一定范围内，超材料隔振块起到良好的减震性能。由于超材料本身固有频率低，在低频段隔振性能达到 90％以上，有效地减少了列车的振动产生的不良影响，提高了乘客的乘坐舒适性。
17.二、应急保护防止塌陷功能：当上方载荷达到一定程度或者多年以后地板下沉，此时超材料隔震块起到强支撑作用，防止振动幅度过大造成地板塌陷的结果。
18.三、足够强度及轻量化特点：上、下部型材底座采用型腔结构，具有足够稳定性及强度。在满足强度要求的情况下做到了轻量化要求，相比传统弹性支撑减重20％。同时与超材料隔震块具有足够的接触面积，有效减少型材上表面所受的压强，经仿真分析计算，在强度在施加5000n负载情况下，最大极限变形、最大等效应力、安区系数等满足要求。其中：
19.最大极限变形非常微小：0.026mm；最大等效应力45mpa，远小于常规铝合金的屈服极限200-300mpa，抗压强度没有问题；安全系数6.16-15，正常安全系数在2以上就合格，安全系数远高于合格线。
附图说明
20.图1是本实用新型的结构示意图；
21.图2是本实用新型超材料隔震块的结构示意图；
22.图3是传统弹性支撑结构示意图。
具体实施方式
23.实施例1
24.包括上部型材座1、下部型材座2、超材料隔震块3和减震隔热垫4，在上部型材座1顶部内侧和下部型材座2顶部外侧间分别夹持超材料隔震块3，减震隔热垫4粘接在上部型材座的顶部外表面；
25.所述上部型材座1为空腔结构；
26.所述下部型材座2为空腔结构；
27.所述超材料隔震块3包括柔性聚氨酯块3.1(隔振作用)和硬性聚氨酯块3.2(支撑作用)，其中柔性聚氨酯块3.1和硬性聚氨酯块3.2相互间隔粘接成条状，且硬性聚氨酯块3.2的横截面小于柔性聚氨酯块3.1的横截面；
28.所述柔性聚氨酯块3.1的邵氏硬度20-55ha；
29.所述刚性聚氨酯块3.2的邵氏硬度55-90ha。
30.实施例2
31.包括上部型材座1、下部型材座2、超材料隔震块3和减震隔热垫4，在上部型材座1顶部内侧和下部型材座2顶部外侧间分别夹持超材料隔震块3，减震隔热垫4粘接在上部型材座的顶部外表面；
32.所述上部型材座1为空腔结构；
33.所述下部型材座2为空腔结构；
34.所述超材料隔震块3包括柔性橡胶弹性体3.1(隔振作用)和硬性橡胶弹性体3.2 (支撑作用)，其中柔性橡胶弹性体3.1和硬性橡胶弹性体3.2相互间隔粘接成条状，且硬性橡胶弹性体3.2的横截面小于柔性橡胶弹性体3.1的横截面；
35.所述柔性橡胶弹性体3.1的邵氏硬度20-55ha；
36.所述硬性橡胶弹性体3.2的邵氏硬度55-90ha。
37.工作原理
38.下部型材座2与车体底架接触区域使用胶进行粘接，在受到车体底架的振动传递时，胶粘剂、超材料隔震块3和减震隔热材料4均可消减部分振动，防止通过上部型材座1将振动传递至地板上面，从而提高乘坐舒适度。其中上部型材座1在受到来自地板的压力冲击载荷下，中间超材料隔震块3起弹性阻尼作用，尤其是柔性聚氨酯或柔性橡胶弹性体3.1具有隔振作用，可吸收低频段的部分振动，减少因车内人员行走产生的响动；而当受到激烈振动或者多年之后地板下沉后，硬性聚氨酯或硬性橡胶弹性体3.2起支撑作用，起到二次保护作用，从而防止地板塌陷；既能增强型材强度，又能合理夹持弹性阻尼超材料隔震块，使上部型材和下部型材之间的受力传递更加规则、均匀。
39.所述上部型材座1、下部型材座2具有稳定轻量化的特点，同时具有足够的强度和刚度；中间超材料隔震块3具有独特的支撑及隔振性能，使其在承受振动情况下起到良好的减震性能，同时在承受过大载荷起到强支撑防止地板塌陷的应急保护作用。


技术特征：
1.一种具有减震性能及塌陷保护的高强度轻量化超材料弹性支撑，其特征在于：包括上部型材座、下部型材座、超材料隔震块和减震隔热垫，在上部型材座顶部内侧和下部型材座顶部外侧间分别夹持超材料隔震块，减震隔热垫粘接在上部型材座的顶部外表面；所述超材料隔震块包括柔性聚氨酯块和硬性聚氨酯块，其中柔性聚氨酯块和硬性聚氨酯块相互间隔粘接成条状，且硬性聚氨酯块的横截面小于柔性聚氨酯块的横截面；所述柔性聚氨酯块的邵氏硬度20-55ha；所述硬性聚氨酯块的邵氏硬度55-90ha；或所述超材料隔震块包括柔性橡胶弹性体和硬性橡胶弹性体，其中柔性橡胶弹性体和硬性橡胶弹性体相互间隔粘接成条状，且硬性橡胶弹性体的横截面小于柔性橡胶弹性体的横截面；所述柔性橡胶弹性体的邵氏硬度20-55ha；所述硬性橡胶弹性体的邵氏硬度55-90ha。2.根据权利要求1所述的一种具有减震性能及塌陷保护的高强度轻量化超材料弹性支撑，其特征在于：所述上部型材座为空腔结构。3.根据权利要求1所述的一种具有减震性能及塌陷保护的高强度轻量化超材料弹性支撑，其特征在于：所述下部型材座为空腔结构。

技术总结
本实用新型涉及一种具有减震性能及塌陷保护的高强度轻量化超材料弹性支撑，属于动车组地板用弹性支撑及减震装置。在上部型材座顶部内侧和下部型材座顶部外侧间分别夹持超材料隔震块，减震隔热垫粘接在上部型材座的顶部外表面。优点是结构新颖，既能满足地板载荷强度需求，又能消减来自车体的振动，提升车辆低频段的隔振效果，同时可以起到应急保护防止地板下沉引起的地板塌陷，具有高强度及轻量化的特点，因此能够很好的满足动车组车辆的使用需求。求。求。


技术研发人员：刘文亮 徐福生 闫鹏 夏远冬 李嘉勋
受保护的技术使用者：北京科英精益技术股份公司
技术研发日：2022.05.25
技术公布日：2023/3/23