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1、10申请公布号CN102704354A43申请公布日20121003CN102704354ACN102704354A21申请号201210184887522申请日20120606E01B19/0020060171申请人株洲时代新材料科技股份有限公司地址412107湖南省株洲市天元区海天路18号72发明人查国涛吴天行贺才春陈平夏勇陈颜钟海兵74专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人魏晓波54发明名称钢轨吸振器57摘要本发明公开了一种钢轨吸振器，设置于钢轨两侧的腰部，用于吸收钢轨振动，由上至下包括上质量层、上弹性阻尼层、下质量层和下弹性阻尼层，所述上弹性阻尼层的硬度小于所述下弹性。
2、阻尼层的硬度。本发明提供的钢轨吸振器，通过将上弹性阻尼层的硬度设计为小于所述下弹性阻尼层的硬度，使其在钢轨的振动激励下产生两种不同谐振频率特性的振动，由于低频振动与噪声不是线性相关，且上质量层振动衰减率大，因此上质量层引起的二次噪声贡献量很小，与此同时，上质量层的谐振将进一步减小钢轨的振动响应。所以，本发明能很大程度地转移、吸收和消耗钢轨振动能量，而又不引发新的噪声辐射源，最终实现降低钢轨振动和声辐射的使用目的。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图2页1/1页21一种钢轨吸振器，设置于钢轨两侧的腰部，用于吸收。
3、钢轨振动，其特征在于，由上至下包括上质量层（1）、上弹性阻尼层（2）、下质量层（3）和下弹性阻尼层（4），所述上弹性阻尼层（2）的硬度小于所述下弹性阻尼层（4）的硬度。2如权利要求1所述的钢轨吸振器，其特征在于，所述上弹性阻尼层（2）的材质为天然橡胶、硅橡胶或发泡材料；所述下弹性阻尼层（4）的材质采用硬度大于所述上弹性阻尼层（2）的氯丁橡胶、聚氨酯橡胶、乙丙橡胶或丁苯橡胶。3如权利要求1所述的钢轨吸振器，其特征在于，所述上弹性阻尼层（2）和所述下弹性阻尼层（4）采用相同的材质，且均为烟片天然橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶或发泡材料，且所述下弹性阻尼层（4）为所述上弹性阻尼层（2）硬度的152倍。4如。
4、权利要求1所述的钢轨吸振器，其特征在于，所述上质量层（1）、上弹性阻尼层（2）、下质量层（3）和下弹性阻尼层（4）采用硫化成型技术设计为一体式结构。5如权利要求1所述的钢轨吸振器，其特征在于，所述上质量层（1）和所述下质量层（3）为金属体或非金属体。6如权利要求1所述的钢轨吸振器，其特征在于，所述上弹性阻尼层（2）和所述下弹性阻尼层（4）的玻璃化转变温度低于40。7如权利要求1所述的钢轨吸振器，其特征在于，所述上弹性阻尼层（2）和所述下弹性阻尼层（4）之间形成一工艺缺口。8如权利要求1所述的钢轨吸振器，其特征在于，所述上弹性阻尼层（2）和所述下弹性阻尼层（4）的安装面贴合在相邻扣件间钢轨两侧的。
5、腰部，通过胶粘剂或夹具固定于所述钢轨上。9如权利要求1所述的钢轨吸振器，其特征在于，所述上弹性阻尼层（2）和所述下弹性阻尼层（4）均呈L型结构，所述上质量层（1）和所述下质量层（3）分别设置于所述上弹性阻尼层（2）和所述下弹性阻尼层（4）上。10如权利要求9所述的钢轨吸振器，其特征在于，所述下质量层（3）设置于钢轨的轨腰和轨底结合处，且所述下质量层（3）的下表面与轨面成反向交叉状。权利要求书CN102704354A1/5页3钢轨吸振器技术领域0001本发明涉及吸振器技术领域，特别涉及一种钢轨吸振器。背景技术0002对于时速在120KM/H以下的城市轨道交通，轮轨噪声占轨道交通噪声的主要成分，而。
6、轮轨噪声主要由滚动噪声、冲击噪声和尖啸噪声组成。采用弹性车轮或车轮降噪阻尼吸振器，尖啸噪声和车轮辐射噪声基本能得到控制；采用超长无缝线路，轮轨冲击噪声也基本得到控制，因而滚动噪声成为轮轨噪声中的主要成分。噪声和振动在5002500HZ频率范围内线性相关，而在此范围内钢轨是噪声的主要辐射体，因此抑制钢轨振动、减小钢轨声辐射，对轨道线路降噪起着关键作用。在轨下隔振措施日趋成熟的同时，轨道传递至地面基础上的振动得以大幅度降低，但由于轨道不平顺引起的钢轨振动和辐射噪声并没有因此而得到实质性的改观。低刚度轨下垫板使钢轨振动沿钢轨传播的距离增大，因而钢轨产生的噪声就会增加；而采用刚度较高的轨下垫板虽然能降。
7、低钢轨的噪声，但同时也会增加轨枕的噪声。如果给由软垫板支撑的钢轨增加钢轨吸振器，既可增加振动沿钢轨的衰减率，又不会增加轨枕的噪声水平，将能达到明显的降噪效果。0003目前钢轨噪声控制措施主要分为约束阻尼板和动力吸振器两种方式。经过现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为2006100239022的动力吸振多层约束阻尼钢轨消声器，其结构是在钢轨轨腰和轨翼上由里向外依次交替粘贴阻尼层和约束层，最终形成多层约束阻尼，该发明存在的不足是由于钢轨和车轮刚度很大，加上阻尼材料的特性原因，即使是采用约束阻尼，其提供的阻尼值仍然达不到抑制钢轨和车轮振动的最佳阻尼，制振和降噪效果有限，尤其低频降噪效果较差。00。
8、04中国专利申请号为2004800098926的钢轨减震器，该发明存在的不足是1其结构只采用一种可变形材料，使上下两层结构只能产生一个谐振频率或两个很接近的谐振频率，上质量层将与下层结构共同谐振，导致可调谐频率范围单一，并使上质量层成为新的噪声辐射源。2下层谐振构件的倾斜角度与轨底上表面的角度相匹配，可变形材料的厚度偏薄，不利于下质量层的上下和偏转运动。0005目前钢轨噪声控制措施，均不能有效地降低钢轨振动和辐射噪声。0006因此，如何有效地降低钢轨振动和辐射噪声，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。发明内容0007有鉴于此，本发明提供了一种钢轨吸振器，以有效地降低钢轨振动和辐射噪声。0008。
9、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案0009一种钢轨吸振器，设置于钢轨两侧的腰部，用于吸收钢轨振动，由上至下包括上质量层、上弹性阻尼层、下质量层和下弹性阻尼层，所述上弹性阻尼层的硬度小于所述下弹性阻尼层的硬度。说明书CN102704354A2/5页40010优选地，在上述钢轨吸振器中，所述上弹性阻尼层的材质为天然橡胶、硅橡胶或发泡材料；0011所述下弹性阻尼层的材质采用硬度大于所述上弹性阻尼层的氯丁橡胶、聚氨酯橡胶、乙丙橡胶或丁苯橡胶。0012优选地，在上述钢轨吸振器中，所述上弹性阻尼层和所述下弹性阻尼层采用相同的材质，且均为烟片天然橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶或发泡材料，且所述下弹性阻尼层为所。
10、述上弹性阻尼层硬度的152倍。0013优选地，在上述钢轨吸振器中，所述上质量层、上弹性阻尼层、下质量层和下弹性阻尼层采用硫化成型技术设计为一体式结构。0014优选地，在上述钢轨吸振器中，所述上质量层和所述下质量层为金属体或非金属体。0015优选地，在上述钢轨吸振器中，所述上弹性阻尼层和所述下弹性阻尼层的玻璃化转变温度低于40。0016优选地，在上述钢轨吸振器中，所述上弹性阻尼层和所述下弹性阻尼层之间形成一工艺缺口。0017优选地，在上述钢轨吸振器中，所述上弹性阻尼层和所述下弹性阻尼层的安装面贴合在相邻扣件间钢轨两侧的腰部，通过胶粘剂或夹具固定于所述钢轨上。0018优选地，在上述钢轨吸振器中，所。
11、述上弹性阻尼层和所述下弹性阻尼层均呈L型结构，所述上质量层和所述下质量层分别设置于所述上弹性阻尼层和所述下弹性阻尼层上。0019优选地，在上述钢轨吸振器中，所述下质量层设置于钢轨的轨腰和轨底结合处，且所述下质量层的下表面与轨面成反向交叉状。0020基于上述设置，本发明提供的钢轨吸振器，通过将上弹性阻尼层的硬度设计为小于所述下弹性阻尼层的硬度，使其在钢轨的振动激励下产生两种不同谐振频率特性的振动，其中下质量层以一种位于钢轨主要振动频率范围内的谐振频率振动，上质量层以另一种更低的谐振频率振动，以达到下质量层大幅度共振而上质量层尽量保持不动或较小振动的设计目的。即使钢轨振动中含有较多的低频成分，其引。
12、起上质量层谐振的频率也较低，由于低频振动与噪声不是线性相关，且上质量层振动衰减率大，因此上质量层引起的二次噪声贡献量很小，与此同时，上质量层的谐振将进一步减小钢轨的振动响应。所以，本发明能很大程度地转移、吸收和消耗钢轨振动能量，而又不引发新的噪声辐射源，最终实现降低钢轨振动和声辐射的使用目的。附图说明0021为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0022图1为本发明实施例提供的钢。
13、轨吸振器未安装至钢轨上的剖视图；0023图2为本发明实施例提供的钢轨吸振器安装至钢轨上的剖视图。说明书CN102704354A3/5页5具体实施方式0024本发明公开了一种钢轨吸振器，以有效地降低钢轨振动和辐射噪声。0025下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。0026请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的钢轨吸振器未安装至钢轨上的剖视图；图2为本发明实施例提供的钢轨吸振。
14、器安装至钢轨上的剖视图。0027本发明实施例提供的钢轨吸振器，设置于钢轨两侧的腰部，用于吸收钢轨振动，钢轨由轨头5、轨腰6和轨底7等几部分组成，所谓腰部及轨腰6的位置。钢轨吸振器由上至下包括上质量层1、上弹性阻尼层2、下质量层3和下弹性阻尼层4，上弹性阻尼层2的硬度小于下弹性阻尼层4的硬度。0028本发明提供的钢轨吸振器，通过将上弹性阻尼层2的硬度设计为小于所述下弹性阻尼层4的硬度，使其在钢轨的振动激励下产生两种不同谐振频率特性的振动，其中下质量层以一种位于钢轨主要振动频率范围内的谐振频率振动，上质量层以另一种更低的谐振频率振动，以达到下质量层大幅度共振而上质量层尽量保持不动或较小振动的设计目。
15、的。即使钢轨振动中含有较多的低频成分，其引起上质量层谐振的频率也较低，由于低频振动与噪声不是线性相关，且上质量层振动衰减率大，因此上质量层引起的二次噪声贡献量很小，与此同时，上质量层的谐振将进一步减小钢轨的振动响应。所以，本发明能很大程度地转移、吸收和消耗钢轨振动能量，而又不引发新的噪声辐射源，最终实现降低钢轨振动和声辐射的使用目的。0029本发明同时结合了动力吸振和阻尼吸振的原理，能增加钢轨阻尼，降低吸振器两种谐振频率附近及以上频率的钢轨振动，大大提高振动沿钢轨的衰减率。同时利用安装面覆盖原本暴露在外而声辐射又较为严重的轨腰部位，阻隔和吸收掉钢轨的部分辐射噪声。0030在本实施例中，上弹性阻。
16、尼层2和下弹性阻尼层4的材质不同，上弹性阻尼层2的材质为天然橡胶、硅橡胶或发泡材料，利于低硬度胶料加工成型；下弹性阻尼层4的材质采用硬度大于上弹性阻尼层2的氯丁橡胶、聚氨酯橡胶、乙丙橡胶或丁苯橡胶，利于表现出良好的减振性能和疲劳性能。0031上弹性阻尼层2和下弹性阻尼层4材质的具体选用原则还需根据实际使用的地域和环境要求而定，例如对耐老化和耐气候性能要求高的地域或路段可选用硅橡胶、氯丁橡胶或乙丙橡胶；对耐液体性能要求要的环境中可选用氯丁橡胶或乙丙橡胶；对强度、耐臭氧和耐油均具较高要求的环境下可选用聚氨酯橡胶；其它普通环境下可选用减振、强度、疲劳和加工等综合性能均较良好的天然橡胶。0032此外，。
17、选用胶料时还需考虑这两层不同硬度和配方体系的硫化工艺是否匹配，否则不能达到一次性硫化成型的要求，当选用两种不同硬度的同种胶种时，可能不满足硫化工艺要求，此时就可考虑选用两种不同胶种达到硫化工艺匹配的目的。0033在本实施例中，上弹性阻尼层2和下弹性阻尼层4采用硬度不同，且具有相同的材质，且均为烟片天然橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶或发泡材料，且下弹性阻尼层4为上弹性阻说明书CN102704354A4/5页6尼层2硬度的152倍。0034例如上弹性阻尼层2和下弹性阻尼层4均使用烟片天然橡胶，其胶料的物理机械性能较好，在橡胶与钢轨金属粘结方面有较强的优势。上弹性阻尼层2硬度控制在较低硬度范围内，而下弹性。
18、阻尼层4硬度控制在更高硬度范围内，后者约为前者的152倍。为了满足这两种硬度差别较大的配方而其阻尼系数又基本要求一致，本发明采用了两类特殊的硫化体系，从而较好的满足了胶料阻尼系数要求。其中，上弹性阻尼层2基本组分有烟片胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、炭黑、增塑剂、硫磺及促进剂。下弹性阻尼层4基本组分有烟片胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、炭黑、硫磺及促进剂。与下弹性阻尼层4相比，上弹性阻尼层2使用防老剂和炭黑的份数更少，使用硫磺及促进剂的份数更多，且加入一定份数的增塑剂。0035在本实施例中，上质量层1、上弹性阻尼层2、下质量层3和下弹性阻尼层4采用硫化成型技术设计为一体式结构。上弹性阻尼层2和下弹性阻。
19、尼层4之间形成一工艺缺口。0036本发明的安装面的形状与钢轨轨腰和轨底上表面对应形状一致，以保证紧密配合安装。在上弹性阻尼层2和下弹性阻尼层4间还设计了一个工艺缺口，这样在硫化成型时，就可通过模具隔离方法防止上弹性阻尼层2和下弹性阻尼层4间的相互掺杂。本发明还将下质量层3底面的倾斜角度设计成与轨底7上表面的倾斜角度成反向交叉状，这样就可提高质心的横向稳定性，并较大限度地增加下弹性阻尼层的厚度，增大下质量层的上下和偏转运动的自由程度和幅度，提高钢轨振动能量的转移和消耗效果。0037上质量层1和下质量层3是具有高质量密度特性的材料，可以是金属，也可以是非金属；上弹性阻尼层2和下弹性阻尼层4是具有合。
20、适弹性模量和阻尼特性的材料，可以是通用橡胶，也可以是聚氨酯橡胶、硅橡胶或发泡材料等。通过结构动力学优化设计，确定合适的结构外形尺寸、重量和弹性阻尼材料特性参数。0038本发明采用了两种不同性质的弹性阻尼材料，其不同处可以是材料种类不同，也可以是材料种类相同但弹性模量和阻尼特性不同。大体而言，上弹性阻尼层2的硬度须比下弹性阻尼层4的硬度小很多，否则难以在保证下层谐振频率维持在钢轨主要振动频率附近的同时，而又达到让上层结构产生很低谐振频率的设计目的，这也是本发明不同于以往其它技术，设计两种不同性质弹性阻尼材料的原因。此外，通过弹性阻尼材料配方设计，将其玻璃化转变温度设计成低于40C，并在2050C。
21、温域范围内拥有良好的弹性和阻尼性能稳定性，从而保证成型后的钢轨吸振器在不同地域和不同季节环境下能长期以最优的动态性能工作。0039弹性阻尼层2和下弹性阻尼层4的安装面贴合在相邻扣件间钢轨两侧的腰部，通过胶粘剂冷粘或夹具固定等方式，沿钢轨纵向依次对称布置钢轨吸振器。通过图2可以看出，通过合理设计上、下两层结构及对应弹性阻尼材料的特性参数，将下层结构的谐振频率设计在钢轨的主要振动频率附近，使其在钢轨振动激励下产生大幅度共振，同时挤压上、下弹性阻尼层产生变形，利用弹性阻尼材料的阻尼特性快速消耗转移过来的钢轨振动能量。由于下质量层3的上下表面被弹性阻尼材料所包围，其振动不易产生新的辐射噪声。将上层结构。
22、的谐振频率设计成远远低于下层的谐振频率，这样在钢轨主要振动频率的激励下，在下质量层3共振的同时，保持上质量层1为不动点或较小的振动量，从而避免上质量层成为新的噪声辐射源。即使上层结构发生低频谐振，也可降低钢轨在低频处的振动，使钢轨吸说明书CN102704354A5/5页7振器在低频处也有较好的吸振效果。此外，利用钢轨吸振器的安装面覆盖掉原本暴露在外而声辐射又较为严重的轨腰部位，可阻隔和吸收掉钢轨的部分辐射噪声。0040上弹性阻尼层2和下弹性阻尼层4均呈L型结构，上质量层1和下质量层3分别设置于上弹性阻尼层2和下弹性阻尼层4上。下质量层3设置于钢轨的轨腰和轨底结合处。0041本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。0042对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。说明书CN102704354A1/2页8图1说明书附图CN102704354A2/2页9图2说明书附图CN102704354A。