一种空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器的制作方法

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其是涉及一种空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器。

背景技术：

空轨又称悬挂式单轨，具有造价低、占地面积小以及对城市景观影响较小的特点，目前国内很多城市正在规划空轨的建设。空轨轨道梁既是车辆的承重结构又是列车运行时的轨道，具有承载、导向及稳定车辆等多重功能。空轨轨道梁为钢结构开口薄壁箱梁，其单位长度质量、结构阻尼比、横向刚度及抗扭刚度均较小，在横风和行车载荷作用下易产生梁体振动，影响结构稳定性。

1909年frahm研究的动力吸振器主要应用于控制机械领域的振动，调谐质量阻尼器应用于结构减振的概念也源于此。当主结构因为动荷载而振动时，附加在主结构上的tmd的质量单元由于惯性而反向振动，给主结构施加与振动方向相反的力，加上阻尼单元的耗能作用，从而使主结构的振动明显衰减。调谐质量阻尼器已被证实对结构的风致振动有显著的抑制作用，目前被广泛应用于土木、机械等领域。

现有空轨轨道梁减振设备种类稀少，主要分为两类：一类是在轨道梁腹板和底板内部嵌入减振降噪材料以提升能量耗散效率和隔音效果；另一类是在两片梁间附加连接装置，通过整体横向刚度的增加以达到减振的目的。然而上述两类减振设备仍有一定的技术缺陷：如前者采用连续内嵌玻璃棉等隔音材料并包覆阻尼合金的方法，建设成本将大幅增加，难以控制；后者离散连接两片柔性轨道梁，重点解决横向动载引发的振动问题，可能导致行车条件下垂向刚度的不平顺现象，以及薄壁箱梁底部开口被刚性拉大等安全隐患。因此，开发一种双向减振、成本可控的空轨轨道梁专用减振装置非常重要。

技术实现要素：

本发明提供一种空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器，用以抑制轨道结构在横风、行车、景观人行天桥及过弯等情况引起的结构振动，且自身总体质量较小，各向阻尼、刚度可调。

本发明空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器具有阻尼及刚度可调、耗能能力强、总质量轻、所需实施空间小等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器，包括抱装外壳、横向导轨、箱体、横向减振器、垂向导轨、调谐质量块及垂向减振器，其中，抱装外壳设置在空轨轨道梁的上方，横向导轨设置在抱装外壳内部上下两端，箱体位于抱装外壳内，且滑动连接在横向导轨上，横向减振器位于抱装外壳内，设置在箱体的两侧，一端与箱体侧壁连接，另一端与抱装外壳侧壁连接，垂向导轨设置在箱体内壁，调谐质量块位于箱体内，滑动连接在垂向导轨上，垂向减振器位于箱体内，一端与调谐质量块连接，另一端与箱体顶部连接，所述垂向减振器与调谐质量块组成垂向减振系统，所述横向减振器与箱体构成横向减振系统，所述箱体及内部垂向减振系统整体作为横向减振系统中的质量块。

本发明中，抱装外壳及连接在抱装外壳下方的空轨轨道梁构成振动负载机构。

本发明中，垂向导轨及横向导轨构成导向机构。

本发明中，垂向减振系统与横向减振系统构成减振机构。

本发明中，所述垂向减振系统与横向减振系统互相独立，横向刚度及阻尼与垂向刚度及阻尼的性能发挥互不干扰。

本发明中，调谐质量阻尼器主要由振动负载机构、导向机构与减振机构组成，通过振动负载机构和减振机构的调节，使阻尼器在两个方向的固有频率与轨道梁低阶共振频率接近，以达到减小轨道梁在行车载荷、横风载荷等多因素耦合作用下双向振动的目的。

在本发明的一个实施方式中，所述垂向减振器一般设置4组，在箱体内对角设置，所述垂向减振器一端与调谐质量块连接，另一端通过盖板与箱体顶部连接。可以通过改变垂向减振器的组数达到垂向阻尼及刚度可调的效果。

在本发明的一个实施方式中，所述垂向减振器包括阻尼器和弹簧，所述垂向减振器中的阻尼器一端与调谐质量块连接，另一端通过盖板与箱体顶部连接，所述弹簧选择以下安装方式中的一种或同时采用两种：

阻尼器两端设置金属套环，弹簧套设在阻尼器外表面的金属套环之间，或，

所述弹簧不套设在阻尼器外部，所述弹簧直接一端与调谐质量块连接，另一端通过盖板与箱体顶部连接。

可通过改变弹簧类型和数量，达到调节其刚度的效果。可以通过改变调谐质量块的数量，达到质量可调的效果。

在本发明的一个实施方式中，所述盖板与箱体之间通过螺栓连接，所述阻尼器与调谐质量块之间通过螺栓连接，所述阻尼器与盖板之间通过螺栓连接。

在本发明的一个实施方式中，所述横向减振器可设置多组，平行设置于箱体两侧，所述横向减振器一端与箱体侧壁连接，另一端与抱装外壳侧壁连接。可以通过改变横向减振器的组数达到横向阻尼及刚度可调的效果。

在本发明的一个实施方式中，所述横向减振器包括阻尼器和弹簧，所述横向减振器中的阻尼器一端与箱体侧壁连接，另一端与抱装外壳侧壁连接，所述弹簧选择以下安装方式中的一种或同时采用两种：

阻尼器两端设置金属套环，弹簧套设在阻尼器外表面的金属套环之间，或，

所述弹簧不套设在阻尼器外部，所述弹簧直接一端与箱体侧壁连接，另一端与抱装外壳侧壁连接。

可通过改变弹簧类型和数量，达到调节其刚度的效果。

本发明中，将箱体及内部垂向减振系统整体作为横向减振系统中的质量块达到横向减振系统所需额外质量减少的效果。

在本发明的一个实施方式中，所述阻尼器与箱体侧壁之间通过螺栓连接，所述阻尼器与抱装外壳侧壁之间通过螺栓连接。

在本发明的一个实施方式中，所述垂向导轨位于箱体内壁四面，所述调谐质量块四边设有凹槽，用以与箱体中的垂向导轨配合，与垂向导轨之间滑动摩擦。用以对调谐质量块进行非垂向偏转的限位，及减少箱体与调谐质量块之间的摩擦力。

在本发明的一个实施方式中，所述凹槽四周表面采用不锈钢包裹，与垂向导轨之间滑动摩擦，其接触面光滑，摩擦力可大幅度减小。

在本发明的一个实施方式中，所述箱体上下端设有凹型槽，与抱装外壳上下两端的横向导轨之间滑动摩擦。

在本发明的一个实施方式中，所述凹型槽四周表面采用不锈钢包裹，与横向导轨之间滑动摩擦，其接触面光滑，摩擦力可大幅度减小。

在本发明的一个实施方式中，所述抱装外壳与空轨轨道梁之间通过螺栓连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

第一、本发明的空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器，横向减振系统的质量块充分利用了垂向减振系统的整体质量，进而降低整个调谐质量阻尼器的质量。

第二、本发明的空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器，整体采用螺栓连接，结构简单，可以通过更换质量块、阻尼器及弹簧的类型及数量，达到调节各向减振系统质量、阻尼及刚度的效果。

第三、本发明的空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器，通过抱装外壳与空轨轨道梁连接，抱装外壳内部嵌有横向减振系统，可以抑制横风及过弯所产生的横向振动，同时横向减振系统中作为质量块的箱体内部嵌有垂向减振系统，用于抑制行车及人行所产生的垂向振动，达到实施空间与整体结构负担小的效果。

本发明的空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器，垂向减振系统安装于横向减振系统的箱体内部，充分利用垂向减振系统的质量，达到降低整个调谐质量阻尼器质量的效果；通过螺栓连接，简便的更换质量块、阻尼器及弹簧的类型及数量，达到质量、阻尼及刚度可调的效果；通过抱装外壳将调谐质量阻尼器与轨道梁上表面连接，垂向减振系统嵌入横向减振系统的箱体内，达到两个减振系统性能发挥互不干扰、降低结构负担和安装空间小的效果。当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为实施例1中空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器部分分解结构示意图；

图2为实施例1中横向减振器或垂向减振器的结构示意图；

图3为实施例2中横向减振器或垂向减振器的结构示意图。

图中标号：1、横向导轨，2、横向减振器，3、调谐质量块，4、垂向减振器，5、螺栓，6、盖板，7、垂向导轨，8、箱体，9、抱装外壳，10、空轨轨道梁，401、金属套环，402、阻尼器，403、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

参考图1，本实施例提供一种空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器，包括抱装外壳9、横向导轨1、箱体8、横向减振器2、垂向导轨7、调谐质量块3及垂向减振器4，其中，抱装外壳9设置在空轨轨道梁10的上方，横向导轨1设置在抱装外壳9内部上下两端，箱体8位于抱装外壳9内，且滑动连接在横向导轨1上，横向减振器2位于抱装外壳9内，设置在箱体8的两侧，一端与箱体8侧壁连接，另一端与抱装外壳9侧壁连接，垂向导轨7设置在箱体8内壁，调谐质量块3位于箱体8内，滑动连接在垂向导轨7上，垂向减振器4位于箱体8内，一端与调谐质量块3连接，另一端与箱体8顶部连接，所述垂向减振器4与调谐质量块3组成垂向减振系统，所述横向减振器2与箱体8构成横向减振系统，所述箱体8及内部垂向减振系统整体作为横向减振系统中的质量块。

本实施例中，抱装外壳9及连接在抱装外壳9下方的空轨轨道梁10构成振动负载机构。

本实施例中，垂向导轨7及横向导轨1构成导向机构。

本实施例中，垂向减振系统与横向减振系统构成减振机构。

本实施例中，所述垂向减振系统与横向减振系统互相独立，横向刚度及阻尼与垂向刚度及阻尼的性能发挥互不干扰。

本实施例中，调谐质量阻尼器主要由振动负载机构、导向机构与减振机构组成，通过振动负载机构和减振机构的调节，使阻尼器在两个方向的固有频率与轨道梁低阶共振频率接近，以达到减小轨道梁在行车载荷、横风载荷等多因素耦合作用下双向振动的目的。

本实施例中，所述垂向减振器4设置4组，在箱体8内对角设置，所述垂向减振器4一端与调谐质量块3连接，另一端通过盖板6与箱体8顶部连接。可以通过改变垂向减振器4的组数达到垂向阻尼及刚度可调的效果。

参考图2，本实施例中，所述垂向减振器4包括阻尼器402和弹簧403，所述垂向减振器4中的阻尼器402一端与调谐质量块3连接，另一端通过盖板6与箱体8顶部连接，阻尼器402两端设置金属套环401，弹簧403套设在阻尼器402外表面的金属套环401之间。

可通过改变弹簧403类型和数量，达到调节其刚度的效果。可以通过改变调谐质量块3的数量，达到质量可调的效果。

本实施例中，所述盖板6与箱体8之间通过螺栓5连接，所述阻尼器402与调谐质量块3之间通过螺栓5连接，所述阻尼器402与盖板6之间通过螺栓5连接。

所述横向减振器2可设置多组，平行设置于箱体8两侧，所述横向减振器2一端与箱体8侧壁连接，另一端与抱装外壳9侧壁连接。可以通过改变横向减振器2的组数达到横向阻尼及刚度可调的效果。

参考图2，本实施例中，所述横向减振器2包括阻尼器402和弹簧403，所述横向减振器2中的阻尼器402一端与箱体8侧壁连接，另一端与抱装外壳9侧壁连接，阻尼器402两端设置金属套环401，弹簧403套设在阻尼器402外表面的金属套环401之间。可通过改变弹簧403类型和数量，达到调节其刚度的效果。

本实施例中，将箱体8及内部垂向减振系统整体作为横向减振系统中的质量块达到横向减振系统所需额外质量减少的效果。

本实施例中，所述阻尼器402与箱体8侧壁之间通过螺栓5连接，所述阻尼器402与抱装外壳9侧壁之间通过螺栓5连接。

本实施例中，所述垂向导轨7位于箱体8内壁四面，所述调谐质量块3四边设有凹槽，用以与箱体8中的垂向导轨7配合，与垂向导轨7之间滑动摩擦。用以对调谐质量块进行非垂向偏转的限位，及减少箱体与调谐质量块之间的摩擦力。

本实施例中，所述凹槽四周表面采用不锈钢包裹，与垂向导轨之间滑动摩擦，其接触面光滑，摩擦力可大幅度减小。

本实施例中，所述箱体8上下端设有凹型槽，与抱装外壳9上下两端的横向导轨1之间滑动摩擦。

本实施例中，所述凹型槽四周表面采用不锈钢包裹，与横向导轨之间滑动摩擦，其接触面光滑，摩擦力可大幅度减小。

本实施例中，所述抱装外壳9与空轨轨道梁10之间通过螺栓5连接。

本实施例的空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器，横向减振系统的质量块充分利用了垂向减振系统的整体质量，进而降低整个调谐质量阻尼器的质量。

本实施例的空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器，整体采用螺栓连接，结构简单，可以通过更换质量块、阻尼器及弹簧的类型及数量，达到调节各向减振系统质量、阻尼及刚度的效果。

本实施例的空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器，通过抱装外壳与空轨轨道梁连接，抱装外壳内部嵌有横向减振系统，可以抑制横风及过弯所产生的横向振动，同时横向减振系统中作为质量块的箱体内部嵌有垂向减振系统，用于抑制行车及人行所产生的垂向振动，达到实施空间与整体结构负担小的效果。

本实施例的空轨轨道梁专用双向调谐质量阻尼器，垂向减振系统安装于横向减振系统的箱体内部，充分利用垂向减振系统的质量，达到降低整个调谐质量阻尼器质量的效果；通过螺栓连接，简便的更换质量块、阻尼器及弹簧的类型及数量，达到质量、阻尼及刚度可调的效果；通过抱装外壳将调谐质量阻尼器与轨道梁上表面连接，垂向减振系统嵌入横向减振系统的箱体内，达到两个减振系统性能发挥互不干扰、降低结构负担和安装空间小的效果。当然，实施本实施例的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

实施例2

与实施例1不同之处在于，参考图3，本实施例中，所述垂向减振器4包括阻尼器402和弹簧403，所述垂向减振器4中的阻尼器402一端与调谐质量块3连接，另一端通过盖板6与箱体8顶部连接，所述弹簧403不套设在阻尼器402外部，所述弹簧403一端通过金属套环401与调谐质量块3连接，另一端通过金属套环401和盖板6与箱体8顶部连接。

参考图3，所述横向减振器2包括阻尼器402和弹簧403，所述横向减振器2中的阻尼器402一端与箱体8侧壁连接，另一端与抱装外壳9侧壁连接，所述弹簧403不套设在阻尼器402外部，所述弹簧403一端通过金属套环401与箱体8侧壁连接，另一端通过金属套环401与抱装外壳9侧壁连接。

除此以外，其他结构同实施例1。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

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