[发明专利]一种可调准周期阻尼钢轨

说明书

本发明的目的在于提供一种可调准周期阻尼钢轨，其特征在于：包括钢轨本体、层状声子晶体结构体、一维声子晶体减振层、横向振动传递杆、带孔螺栓杆、紧固螺帽、竖向振动传递杆、颗粒阻尼器、曲柄连杆腔体、矩形截面腔体。本发明的方案增加了钢轨的垂向静刚度和阻尼,提高了轮轨振动顺轨向的衰减率，同时阻隔了轮轨辐射的一次噪声，有效控制轨道结构低中频域内的振动与噪声，可在0～2000Hz的较宽频段内耗散振动能量，且整体结构拆卸方便，易于更换零部件。

技术领域

本发明属于轨道交通减振降噪领域，具体涉及一种应用于城市轨道交通和高速铁路的可调准周期声子晶体阻尼钢轨。

背景技术

近年来轨道交通因其运量大、能耗低等优势得到了蓬勃发展，随着运营里程的增加以及运行速度的提高，轨道交通所引起的环境振动与噪声问题日益突出，其中列车运行过程中车轮和钢轨摩擦产生的剧烈振动并向外界辐射的噪声仍然是主要来源，这直接影响了人居生活环境，造成列车构件疲劳损伤，降低轨道结构关键部位使用寿命。

目前轨道交通在隔振、吸振、阻振和消振四个方面采取了种类形式丰富多样的减振降噪措施，主要包括迷宫式阻尼钢轨、宽频式阻尼钢轨、减振扣件、梯形轨枕、钢弹簧浮置板和吸声板等，但各类减振降噪措施在实际使用过程中仍存在弊端与不足之处，如在低频范围内对轮轨噪声的减振降噪效果不理想，无法实现在非常广泛的频段均有减振效果。

声子晶体是由两种或两种以上弹性介质组成的具有弹性波带隙的周期复合材料，以单胞为最小单位，晶格常数为基本尺寸在特定方向周期性排列。当弹性波在声子晶体中传播时，受内部周期结构的作用，某些频率范围内的弹性波不能传播，相应的频率范围称为带隙，而其他范围内弹性波可以传播，称为通带。目前，常被提及且较成熟的声子晶体带隙形成机理有两种。根据带隙频率所对应的波长与晶格常数的比例关系，带隙可分为布拉格散射型和局域共振型。

虽然轨道结构呈明显周期特征并具有带隙特性，但其带隙范围小，带隙内弹性波衰减能力弱。根据求解得到的Bloch波矢，可将结构中传播的弹性波分为三种个区域：(1)衰减区域，简写为A。此时结构中弹性波传播呈衰减特性，通过一个晶格长度后相位改变0或±π；(2)传播区域，简写为P。此时结构中弹性波通过一个晶格长度后相位改变Re(ql)且幅值保持不变；(3)复数解区域，简写为C。代表弹性波传播同样为衰减波，通过一个晶格长度后相位改变Re(ql)。因此利用声子晶体的带隙特性，引入局域共振机理，可以设计出一种基于声子晶体和颗粒阻尼器的可调准周期阻尼钢轨，产生低中频宽带的带隙，抑制带隙频率范围内的弹性波的传播。

发明内容

本发明的目的在于解决现有减振降噪措施在低中频域内效果不明显的现状，提供一种基于声子晶体和颗粒阻尼器的可调准周期阻尼钢轨。

具体而言，本发明的目的在于提供一种可调准周期阻尼钢轨，其特征在于：包括钢轨本体、层状声子晶体结构体、一维声子晶体减振层、横向振动传递杆、带孔螺栓杆、紧固螺帽、竖向振动传递杆、颗粒阻尼器、曲柄连杆腔体、矩形截面腔体。

进一步地，其特征在于：所述层状声子晶体结构体贴设于钢轨本体轨腰位置。

进一步地，其特征在于：所述状声子晶体结构体2为材料A和材料B周期性排布而成的一个新型结构层

进一步地，其特征在于：所述一维声子晶体减振层的基体是材料C、材料D两种材料沿着厚度方向周期性排列形成的矩形结构体，矩形结构体一端与所述层状声子晶体结构体贴靠，另一端与所述横向振动传递杆固定连接。

进一步地，其特征在于：所述一维声子晶体减振层的另一端有螺纹孔，与所述横向振动传递杆的圆柱螺纹旋转连接。

进一步地，其特征在于：所述竖向振动传递杆通过所述带孔螺栓杆与所述的横向振动传递杆连接。

进一步地，其特征在于：所述带孔螺栓杆一端通过螺纹结构与所述横向振动传递杆同轴连接，所述竖向振动传递杆穿过带孔螺栓杆的螺纹孔，并通过紧固件固定。