【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于軌道交通的，具體涉及一種感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造。
技術(shù)介紹
1、列車運(yùn)行時(shí)，輪軌動(dòng)態(tài)激勵(lì)會(huì)引發(fā)軌道振動(dòng)。高速鐵路采用的無(wú)砟軌道與下部結(jié)構(gòu)連接剛度偏大，振動(dòng)劇烈，對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性、人們的生活都會(huì)造成嚴(yán)重影響。減振軌道的應(yīng)用可以為軌道提供彈性，緩解輪軌沖擊，實(shí)現(xiàn)環(huán)境振動(dòng)控制。當(dāng)前的減振軌道在底座板上鋪設(shè)普通橡膠隔振墊，采用不同橡膠墊型號(hào)，改變隔振墊剛度，實(shí)現(xiàn)減振效果的調(diào)整。即利用材料的彈性來吸收振動(dòng)能量，屬于被動(dòng)減振，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)性差。
2、對(duì)軌道交通振動(dòng)而言，輪軌高頻沖擊引起的軌道振動(dòng)為振源，經(jīng)過橋梁、隧道、路基等下部基礎(chǔ)向外傳播，傳播至沿線建筑造成危害。相應(yīng)地，減振軌道從振動(dòng)源頭和傳播路徑兩方面對(duì)軌道交通進(jìn)行控制。隔振墊是減振軌道發(fā)揮減振作用的關(guān)鍵。為了調(diào)整減振的效果，一般會(huì)通過選擇不同型號(hào)的橡膠墊，來改變隔振墊的剛度，從而實(shí)現(xiàn)一定頻段的減振。高速鐵路引起的無(wú)砟軌道輪軌振動(dòng)具有寬頻特性，鋼軌振動(dòng)在0-1500hz頻段均有分布，軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)主要分布在40-80hz。采用常規(guī)的橡膠隔振墊，只能局限的控制與其剛度對(duì)應(yīng)的頻段，適應(yīng)性差。
3、主動(dòng)減振則需要外部能量輸入和控制系統(tǒng)來主動(dòng)干預(yù)振動(dòng)，控制效果好，但成本和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度較高。半主動(dòng)減振介于兩者之間，結(jié)合了被動(dòng)減振的簡(jiǎn)單性和主動(dòng)減振的有效性，基于材料本身的阻尼剛度可控性，改變系統(tǒng)的固有頻率，增大了對(duì)頻率的控制范圍，可以在外部能源輸入有限的情況下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，從而達(dá)到減振目的，半主動(dòng)減振構(gòu)造簡(jiǎn)單、能耗較低、
4、常見的半主動(dòng)減振裝置需要外接電源或者是電網(wǎng)，并且需要外接控制器做出判斷才能工作，這些條件限制了其廣泛應(yīng)用。
5、磁流變彈性體(magnetorheological?elastomer，簡(jiǎn)稱mre)是一種新型智能材料，相較于傳統(tǒng)的磁流變液(magnetorheological?fluid，簡(jiǎn)稱mrf)，它避免了易沉淀、穩(wěn)定性差、顆粒磨損等磁流變液的一些常見問題，同時(shí)保留了可調(diào)節(jié)剛度、阻尼等特性。磁流變彈性體這種材料的顯著特性是其彈性模量可以隨著外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化，即在磁場(chǎng)的作用下，其剛度和彈性可以實(shí)時(shí)地、可逆地、可控地調(diào)整。當(dāng)沒有磁場(chǎng)作用時(shí)，磁流變彈性體的彈性模量相對(duì)較低，但仍保留有普通橡膠彈性體的力學(xué)特性。再者，磁流變彈性體制備工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，其應(yīng)用裝置無(wú)需密封，特性穩(wěn)定，這使得磁流變彈性體在隔振、減振、柔性機(jī)器人和智能結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供一種感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，以解決現(xiàn)有軌道減振降噪產(chǎn)品需要外接電源和控制器，且作用頻段單一的問題。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案是：
3、一種感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其包括軌道板、調(diào)整層、底座板、彈性減振層和壓電裝置層；
4、所述軌道板和底座板沿軌道線路縱向鋪設(shè)，所述軌道板位于底座板上方；所述調(diào)整層布置于軌道板和底座板之間；所述底座板和壓電裝置層之間設(shè)置有一層彈性減振層，且在底座板內(nèi)的限位結(jié)構(gòu)內(nèi)填充有彈性減振層；位于所述限位結(jié)構(gòu)中的彈性減振層內(nèi)設(shè)置有纏繞有電磁線圈的硅鋼片鐵芯結(jié)構(gòu)，所述壓電裝置層位于調(diào)整層和底座板之間，所述壓電裝置層通過導(dǎo)線與電磁線圈連接。
5、進(jìn)一步的，所述限位結(jié)構(gòu)為沿底座板中線布置的限位凹槽；所述限位凹槽內(nèi)填充有彈性減振層，并在限位凹槽內(nèi)形成下凹凸臺(tái)。
6、進(jìn)一步的，所述硅鋼片鐵芯結(jié)構(gòu)設(shè)置于限位凹槽內(nèi)，所述硅鋼片鐵芯結(jié)構(gòu)包括外殼、電磁線圈和鐵芯；若干根所述鐵芯沿限位凹槽長(zhǎng)度方向布置于所述外殼內(nèi)，鐵芯焊接在底座板上；所述電磁線圈緊密纏繞在鐵芯上。
7、進(jìn)一步的，所述外殼和彈性減振層的上表面均預(yù)留有導(dǎo)線孔洞。
8、進(jìn)一步的，所述壓電裝置層包括支撐板、壓電層和柔性保護(hù)層；所述支撐板設(shè)置在彈性減振層的上表面，所述壓電層布置在支撐板上，所述柔性保護(hù)層緊密貼合壓電層。
9、進(jìn)一步的，所述支撐板上開設(shè)有凹槽；所述壓電層包括壓電材料層和電極材料層；所述電極材料層對(duì)稱貼合在所述壓電材料層的兩側(cè)表面；位于下側(cè)表面的所述電極材料層設(shè)置于凹槽上；兩側(cè)表面的所述電極材料層均連接有導(dǎo)線；所述壓電材料層的長(zhǎng)度大于所述凹槽的長(zhǎng)度。
10、進(jìn)一步的，所述壓電層的一側(cè)貼合在所述凹槽的槽口兩邊上，另一側(cè)貼合所述柔性保護(hù)層。
11、進(jìn)一步的，所述調(diào)整層和彈性減振層的橫向兩側(cè)設(shè)置有限制彈性減振層橫向滑動(dòng)的擋臺(tái)。
12、進(jìn)一步的，所述調(diào)整層為ca砂漿或者自密實(shí)混凝土層。
13、進(jìn)一步的，所述彈性減振層的材料為磁流變彈性體，磁流變彈性體外粘接有保護(hù)罩。
14、本專利技術(shù)提供的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，具有以下
15、有益效果：
16、1、本專利技術(shù)將壓電材料和磁流變彈性體材料運(yùn)用到減振軌道中，實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化。當(dāng)軌上行車時(shí)，根據(jù)傳遞到壓電裝置的壓力不同，相應(yīng)輸出的電流就不同，電磁鐵的磁場(chǎng)就會(huì)相應(yīng)變化，進(jìn)而改變穿過磁流變彈性體的磁通量，進(jìn)而改變磁流變彈性體減振層的阻尼和剛度，能使減振層實(shí)現(xiàn)剛度和阻尼隨著行車荷載壓力的變化而自適應(yīng)調(diào)節(jié)；且磁流變彈性體材料本身就有普通橡膠彈性體的力學(xué)特性，當(dāng)壓力不足以使壓電裝置輸出電流時(shí)仍然能保持一定的減振效果。
17、2、本專利技術(shù)當(dāng)電流通過線圈時(shí)，會(huì)在線圈的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，在通電線圈內(nèi)部插入鐵芯后，鐵芯被通電線圈的磁場(chǎng)磁化，磁化后的鐵芯也變成了一個(gè)磁體，這樣兩個(gè)磁場(chǎng)互相疊加，磁性可以大大增強(qiáng)。采用硅鋼材料來制作鐵芯，這樣的電磁鐵在通電時(shí)有磁性，斷電后電磁鐵可以立即消磁。
18、3、本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)生電和調(diào)頻減振一體化，省去了冗雜的外接電源和控制器，可以根據(jù)負(fù)載的不同產(chǎn)生不同的電流，進(jìn)而改變電磁場(chǎng)的強(qiáng)度，使穿過磁流變彈性體的磁通量大幅提高，磁流變彈性體的阻尼和剛度也相應(yīng)改變。將可控的磁流變彈性體材料減振與壓電材料受壓生電的特性有機(jī)結(jié)合，無(wú)需外接控制器判斷，可以直接做出反應(yīng)，并且保證斷電后依然有一定的減振作用。
19、4、本專利技術(shù)加寬了減振頻帶，可以更好應(yīng)對(duì)行車過程中的寬頻振動(dòng)。使用傳統(tǒng)的普通橡膠減振墊進(jìn)行減振時(shí)，根據(jù)橡膠墊剛度的不同，減振的頻帶也不同，一旦選定橡膠墊的剛度，相應(yīng)的減振頻帶也固定，對(duì)于行車時(shí)的各種輪軌沖擊造成的寬頻振動(dòng)，不能自適應(yīng)的調(diào)節(jié)應(yīng)對(duì)，減振效果局限于固定頻段。本專利技術(shù)采用磁流變彈性體材料作為減振層，其剛度和阻尼可以隨著激勵(lì)的變化而自適應(yīng)變化，對(duì)于共振峰值針對(duì)性加強(qiáng)減振，可以大幅度拓寬減振層的減振頻帶。
20、5、本專利技術(shù)將通電線圈布置在磁流變彈性體材料中間，可以增大通過磁流變彈性體材料的磁感線數(shù)量，進(jìn)而提高磁流變彈性體材料的磁流變效率，可以高效的應(yīng)對(duì)不同的激勵(lì)帶來的沖擊振動(dòng)。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于；包括軌道板、調(diào)整層、底座板、彈性減振層和壓電裝置層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述限位結(jié)構(gòu)為沿底座板中線布置的限位凹槽；所述限位凹槽內(nèi)填充有彈性減振層，并在限位凹槽內(nèi)形成下凹凸臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述硅鋼片鐵芯結(jié)構(gòu)設(shè)置于限位凹槽內(nèi)，所述硅鋼片鐵芯結(jié)構(gòu)包括外殼、電磁線圈和鐵芯；若干根所述鐵芯沿限位凹槽長(zhǎng)度方向布置于所述外殼內(nèi)，鐵芯焊接在底座板上；所述電磁線圈緊密纏繞在鐵芯上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述外殼和彈性減振層的上表面均預(yù)留有導(dǎo)線孔洞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述壓電裝置層包括支撐板、壓電層和柔性保護(hù)層；所述支撐板設(shè)置在彈性減振層的上表面，所述壓電層布置在支撐板上，所述柔性保護(hù)層緊密貼合壓電層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述壓電層的一側(cè)貼合在所述凹槽的槽口兩邊上，另一側(cè)貼合所述柔性保護(hù)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述調(diào)整層和彈性減振層的橫向兩側(cè)設(shè)置有限制彈性減振層橫向滑動(dòng)的擋臺(tái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述調(diào)整層為CA砂漿或者自密實(shí)混凝土層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述彈性減振層的材料為磁流變彈性體，磁流變彈性體外粘接有保護(hù)罩。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于；包括軌道板、調(diào)整層、底座板、彈性減振層和壓電裝置層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述限位結(jié)構(gòu)為沿底座板中線布置的限位凹槽；所述限位凹槽內(nèi)填充有彈性減振層，并在限位凹槽內(nèi)形成下凹凸臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述硅鋼片鐵芯結(jié)構(gòu)設(shè)置于限位凹槽內(nèi)，所述硅鋼片鐵芯結(jié)構(gòu)包括外殼、電磁線圈和鐵芯；若干根所述鐵芯沿限位凹槽長(zhǎng)度方向布置于所述外殼內(nèi)，鐵芯焊接在底座板上；所述電磁線圈緊密纏繞在鐵芯上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述外殼和彈性減振層的上表面均預(yù)留有導(dǎo)線孔洞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)生電與調(diào)頻減振一體化的無(wú)砟軌道減振構(gòu)造，其特征在于：所述壓電裝置層包括支撐板、壓電層和柔性保護(hù)層；所述支撐板設(shè)置在彈性減振層的上表面，所述壓電層布置在支撐板上，所述柔性保護(hù)層緊密貼合壓電層。
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉全民，張海娟，劉林芽，宋立忠，高虧，付維旺，楊樺，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華東交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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