用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器

摘要

本发明公开了用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，包括上盖板、上铁件、橡胶件、下铁件、下座板、铁芯、限位螺栓和锁紧螺塞；上盖板、上铁件、橡胶件、下铁件和下座板顺序相连，其中，上盖板与上铁件可拆卸地相连，上铁件及下铁件与橡胶件硫化成一体，下座板与下铁件可拆卸地相连；铁芯设置在橡胶件内并与橡胶件硫化成一体，限位螺栓依次穿过上盖板、上铁件、橡胶件和下铁件，并与上盖板螺纹连接，锁紧螺塞与上盖板螺纹连接,并抵接限位螺栓的顶面。本发明的橡胶隔振器承载能力强，抗疲劳性能好，具有良好的隔振性能，能够实现垂向限位和径向限位，并且结构简单，便于制造和安装维护。

权利要求

1.用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，其特征在于，该橡胶隔振器包括上盖板、上铁件、橡胶件、下铁件、下座板、铁芯、限位螺栓和锁紧螺塞；

所述的上盖板、上铁件、橡胶件、下铁件和下座板顺序相连，其中，上盖板与上铁件可拆卸地相连，上铁件及下铁件与橡胶件硫化成一体，下座板与下铁件可拆卸地相连；

所述铁芯设置在橡胶件内并与橡胶件硫化成一体，所述限位螺栓依次穿过上盖板、上铁件、橡胶件和下铁件，并与上盖板螺纹连接，所述锁紧螺塞与上盖板螺纹连接,并抵接限位螺栓的顶面。

2.如权利要求1所述的用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，其特征在于：所述上盖板包括上盖板本体和由上盖板本体的边缘沿径向向外延伸的三个伸出爪，所述的上盖板本体呈圆盘状，该上盖板本体与所述上铁件通过止口定位；上盖板本体的中间设有螺纹通孔，所述限位螺栓及锁紧螺塞均与该螺纹通孔螺纹连接。

3.如权利要求1所述的用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，其特征在于：所述上铁件为中空的圆柱体结构件，上铁件的上部形成圆柱形空腔，上铁件的下部形成圆锥形空腔。

4.如权利要求3所述的用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，其特征在于：所述橡胶件呈截头圆锥形，该截头圆锥形橡胶件具有水平的底面，截头圆锥形橡胶件的外侧面与上铁件的圆锥形空腔的侧壁硫化连接；

所述铁芯具有与橡胶件相似的截头圆锥形结构，并将橡胶件分隔为厚度相等的内外两层。

5.如权利要求4所述的用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，其特征在于：所述下铁件包括中空的下铁件本体和从下铁件本体的下端水平地向外延伸的环形接合部；

所述的下铁件本体呈截头圆锥形，下铁件本体包括一顶板，所述顶板具有一供所述限位螺栓穿过的中心通孔，环形接合部的底面与所述下座板通过止口定位；

所述下铁件本体的外侧面以及所述环形接合部的至少一部分上表面与所述的橡胶件硫化连接。

6.如权利要求1所述的用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，其特征在于：所述的下座板为圆盘状，下座板的上表面中间设有向上凸出的限位凸台，该限位凸台正对所述的限位螺栓，限位凸台下方设有向下开口的定位孔。

7.如权利要求1所述的用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，其特征在于：所述限位螺栓的上部设有螺纹段，下部设有硫化段；所述螺纹段的顶面中间设有与内六角扳手相配合的六角孔，所述硫化段硫化有一层橡胶层。

8.如权利要求1所述的用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，其特征在于：所述上盖板与上铁件通过螺栓可拆卸地相连，所述下座板与下铁件通过螺栓可拆卸地相连。

说明书

用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器

技术领域

[0001] 本发明涉及减振降噪技术，尤其涉及一种用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器。

背景技术

[0002] 目前城市轨道交通行业的减振降噪手段中，由于浮置板道床隔振系统的隔振效果最为理想，适用于需要较高减振要求的高等或特殊减振地段，如医院、音乐厅、博物馆和精密仪器实验室等，在轨道交通振动噪声控制方面得到了广泛应用。浮置板道床隔振系统中起隔振效果的核心部件是道床板下的弹性元件，一方面起到支承道床承受轨道结构静载和列车动载的作用，另一方面起到隔离轮轨相互作用产生的振动向基础传递的作用。目前国内外轨道交通浮置板道床隔振系统的弹性元件主要分为三种：橡胶垫、钢弹簧和复合钢弹簧。

[0003] 橡胶垫浮置板是在道床板底部和侧面铺设一定厚度的橡胶垫板，利用橡胶承载后压缩变形，达到隔振的目的。按照铺设方式分为点状、线状和面状。例如美国华盛顿快速轨道交通在环境敏感地段采用橡胶垫浮置板，设计固有频率为14～16Hz，隔振效果约13dB，但由于养护维修较困难，后来进行了改进。法国皮卡迪利至伦敦机场的延伸线在通过居民区地段铺设有碴橡胶垫浮置板轨道，取得一定的振动控制效果。我国于上世纪九十年代在广州1号线地下线隧道区间应用橡胶垫浮置板轨道，设计隔振效果为10～15dB, 2003年开通的香港西部铁路高架桥地段铺设橡胶垫浮置板轨道。橡胶垫浮置板在轨道交通振动控制方面虽然取得一定成效，但由于橡胶垫浮置板施工复杂，同时橡胶垫设置在道床板底部，无法更换和养护维修，而且橡胶垫受力后主要产生压缩变形，隔振效果较低。同时，由于橡胶材料在长期往复疲劳载荷作用下，使用寿命较低，无法达到与金属材料相同的使用寿命，需要经常更换，维护成本较高，因此失去了广泛应用的价值。

[0004] 钢弹簧浮置板是将螺旋钢弹簧和阻尼液封装在密封的壳体内组成钢弹簧隔振器，将钢弹簧隔振器安装于浮置板底部，通过预制外套筒与隔振器联接，隔振器承载时钢弹簧产生弹性压缩变形，内部阻尼液消耗振动能量，从而起到隔离振动传递的作用。因施工及养护维修便捷，对浮置板厚度要求较低，结构安全系数高，减振效果明显，是目前国内外城市轨道交通应用较广的高等减振产品。最早应用钢弹簧浮置板技术的是联邦德国，上世纪九十年代柏林地铁和科隆地铁在环境敏感地段采用钢弹簧浮置板道床，因其良好的减振性能，先后在美国、英国、韩国、加拿大、新加坡等国家应用。我国最早应用钢弹簧浮置板技术起始于2000年，工程实例为北京地铁13号线，在西直门高架车站采用侧置式钢弹簧浮置板。截至目前为止城市轨道交通应用内置式钢弹簧浮置板总里程约为100余铺轨里程。但由于钢弹簧阻尼小，需另外加装阻尼材料，因此体积较大，占用道床空间。钢弹簧存在较明显的驻波效应，对于高频激励隔振效果较差。钢弹簧结构尺寸确定后，性能参数无法改变，刚度变化地段只能通过改变隔振器间隔实现过渡。钢弹簧浮置板轨道结构造价昂贵，目前仅在列车下穿建筑物地段及特殊减振的地段使用，且产品良秀不齐，引起恶性竞争，部分隔振器进水锈蚀失效及阻尼外泄，制约了钢弹簧浮置板轨道减振产品的正常使用，直接影响到城市轨道交通沿线的环境质量。

[0005] 复合钢弹簧浮置板是采用螺旋钢弹簧和橡胶硫化而成复合弹性支座，钢弹簧表面粘结橡胶，称为复合钢弹簧隔振器。与钢弹簧浮置板类似，复合钢弹簧隔振器安装于浮置板底部，通过预制外套筒与隔振器联接，承载时钢弹簧产生弹性压缩变形，橡胶部分消耗振动能量，从而起到隔离振动传递的作用。采用复合钢弹簧隔振器的浮置板仅在上海轨道交通9号线、2号线、7号线、10号线等部分地段试验应用。因复合钢弹簧隔振器承载时由于钢弹簧与橡胶刚度差异较大，导致变形不同步，固有频率较密集，容易引发系统共振，隔振效果较差，且其加工工艺及技术水平未被业内认可，因此仅局限于上海轨道交通试验段范围内使用，至今已销声匿迹。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，其承载能力强，抗疲劳性能好，具有良好的隔振性能，能够实现垂向限位和径向限位，并且结构简单，便于制造和安装维护。

[0007] 为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

[0008] 用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，包括上盖板、上铁件、橡胶件、下铁件、下座板、铁芯、限位螺栓和锁紧螺塞；上盖板、上铁件、橡胶件、下铁件和下座板顺序相连，其中，上盖板与上铁件可拆卸地相连，上铁件及下铁件与橡胶件硫化成一体，下座板与下铁件可拆卸地相连；铁芯设置在橡胶件内并与橡胶件硫化成一体，限位螺栓依次穿过上盖板、上铁件、橡胶件和下铁件，并与上盖板螺纹连接，锁紧螺塞与上盖板螺纹连接,并抵接限位螺栓的顶面。

[0009] 上述的橡胶隔振器，其中，上盖板包括上盖板本体和由上盖板本体的边缘沿径向向外延伸的三个伸出爪，上盖板本体呈圆盘状，该上盖板本体与上铁件通过止口定位；上盖板本体的中间设有螺纹通孔，限位螺栓及锁紧螺塞均与该螺纹通孔螺纹连接。

[0010] 上述的橡胶隔振器，其中，上铁件为中空的圆柱体结构件，上铁件的上部形成圆柱形空腔，上铁件的下部形成圆锥形空腔。

[0011] 上述的橡胶隔振器，其中，橡胶件呈截头圆锥形，该截头圆锥形橡胶件具有水平的底面，截头圆锥形橡胶件的外侧面与上铁件的圆锥形空腔的侧壁硫化连接；铁芯具有与橡胶件相似的截头圆锥形结构，并将橡胶件分隔为厚度相等的内外两层。

[0012] 上述的橡胶隔振器，其中，下铁件包括中空的下铁件本体和从下铁件本体的下端水平地向外延伸的环形接合部；下铁件本体呈截头圆锥形，下铁件本体包括一顶板，顶板具有一供限位螺栓穿过的中心通孔，环形接合部的底面与下座板通过止口定位；下铁件本体的外侧面以及环形接合部的至少一部分上表面与橡胶件硫化连接。

[0013] 上述的橡胶隔振器，其中，下座板为圆盘状，下座板的上表面中间设有向上凸出的限位凸台，该限位凸台正对限位螺栓，限位凸台下方设有向下开口的定位孔。

[0014] 上述的橡胶隔振器，其中，所述限位螺栓的上部设有螺纹段，下部设有硫化段；螺纹段的顶面中间设有与内六角扳手相配合的六角孔，硫化段硫化有一层橡胶层。

[0015] 本发明与现有技术相比，具有以下的优点和特点：

[0016] 1、由于在橡胶件内设有硫化铁芯，提高了橡胶隔振器各个方向的刚度和强度，进一步提高了承载能力和抗疲劳性能。通过疲劳试验验证，本发明的橡胶隔振器可以承受连续500万次以上的大载荷往复疲劳试验，试验后橡胶隔振器外观完好，橡胶隔振器各项性能参数没有明显变化；

[0017] 2、采用橡胶隔振器自带的限位螺栓，在橡胶隔振器承受垂向突发大载荷时，起到垂向限位保护的作用。同时利用限位螺栓与下铁件的顶板的中心孔的间隙，在橡胶隔振器承受径向突发大载荷时，起到径向限位保护的作用；

[0018] 3、由于限位螺栓可以从橡胶隔振器上部安装和拆卸，因此在橡胶隔振器安装状态下，将限位螺栓从上盖板旋出后，可以将量具从上盖板中心的螺纹通孔插入隔振器内部，直达下座板中心的限位凸台，从而可以方便地测量橡胶隔振器在承载状态下的变形量；

[0019] 4、上盖板和下座板设计成可拆卸结构，在橡胶隔振器硫化加工时只需硫化上下铁件和橡胶件，简化了硫化模具结构，降低了生产成本，提高了生产效率，便于橡胶隔振器的批量化生产。橡胶隔振器通过外套筒与道床板连接，通过专用工装可以方便地将橡胶隔振器进行安装和更换操作，便于轨道结构的养护和维修；

[0020] 5、由于本发明中的橡胶件为截头圆锥形结构形式，并且在底部变为水平结构，在承受载荷时橡胶件圆锥部分产生剪切压缩变形，可以提供理想的隔振效果，水平结构部分产生纯压缩变形，可以提高橡胶隔振器的承载能力，以及抗疲劳性能；

[0021] 6、由于橡胶件采用截头圆锥形结构，使得橡胶隔振器径向刚度较大，通过合理设置圆锥的角度，可以使橡胶隔振器实现各向等刚度，甚至径向刚度大于垂向刚度，使得浮置板无需设置横向限位装置，降低装置的复杂性和空间尺寸，保证装置可靠实用；

[0022] 7、橡胶隔振器中的橡胶材料本身具有阻尼特性，且阻尼大小可利用配方进行调整，不需另外设置阻尼机构，且自带限位装置，因此橡胶隔振器结构轻巧占用空间小。在不改变橡胶隔振器结构的前提下，通过调整橡胶配方即可实现刚度的变化。橡胶隔振器不存在驻波效应，中高频减振效果同样理想。橡胶材料防水性能较好，长期浸泡不会发生腐蚀。橡胶材料价格低廉，橡胶隔振器造价成本低。

附图说明

[0023] 图1是本发明橡胶隔振器一个实施例的主视图。

[0024] 图2是图1的Ａ-Ａ向剖视图。

[0025] 图3是图1的俯视图。

[0026] 图4是本发明的上铁件的一个实施例的结构示意图。

[0027] 图5是本发明的下铁件的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0028] 参见图1，配合参见图2、图3，本发明用于轨道交通浮置板道床隔振系统的橡胶隔振器，包括顺序相连的上盖板1、上铁件2、橡胶件3、下铁件4和下座板5，以及铁芯6、限位螺栓7和锁紧螺塞8；铁芯6设置在橡胶件3内并与橡胶件硫化成一体，限位螺栓7依次穿过上盖板1、上铁件2、橡胶件3和下铁件4，并与上盖板1螺纹连接，锁紧螺塞8与上盖板螺纹连接，并抵接限位螺栓7的顶面，将限位螺栓锁紧。上盖板1与上铁件2通过螺栓9可拆卸相连，上铁件2、下铁件4与橡胶件3硫化成一体，下座板5与下铁件4通过螺栓10可拆卸相连。

[0029] 本发明的橡胶隔振器设置在与轨道交通浮置板道床隔振系统的浮置板相连的外套筒内。上盖板1包括上盖板本体12和由上盖板本体12的边缘沿径向向外延伸的三个伸出爪11，上盖板本体12呈圆盘状。上盖板1起到连接隔振系统的外套筒和隔振器本体，传递外部载荷的作用。上盖板的三个伸出爪11与外套筒接触连接，可采用螺栓连接，也可不采用螺栓，利用自身承受载荷连接。上盖板与上铁件采用螺栓9连接，橡胶隔振器硫化加工时可将上盖板拆除，方便加工。上盖板与上铁件采用止口设计，采用轴孔间隙配合，确保上盖板与上铁件的装配精度，在使用过程中不会出现相互错动。上盖板本体12中间设置螺纹通孔110，限位螺栓7及锁紧螺塞8均与该螺纹通孔110螺纹连接，以安装和锁紧限位螺栓7。道床静载和列车动载通过外套筒传递到上盖板伸出爪上，再由上盖板传递到上铁件，再由上铁件传递到橡胶件，起到承载和隔振的作用。上盖板的结构形式包括但不限于示意图所示结构。

[0030] 上铁件2为中空的圆柱体结构件，最大外径尺寸应小于外套筒的最小内径尺寸，以便橡胶隔振器的放置与取出。上铁件的上部形成圆柱形空腔21，下部形成圆锥形空腔22，上铁件2的上表面通过螺栓9与上盖板1连接，上铁件与上盖板通过止口采用间隙配合进行装配，下部与橡胶件硫化为一体。上铁件的结构形式包括但不限于示意图所示结构。

[0031] 橡胶件3是橡胶隔振器的核心部件，起到承受载荷，隔离及衰减振动传递等作用。本发明中的橡胶件整体为截头圆锥形结构，在满足垂向刚度要求的同时，可以保证橡胶隔振器具有较高的径向刚度，使得浮置板不需设置专门的横向限位装置。橡胶件3具有水平的底面，可显著提高橡胶隔振器承载能力和抗疲劳性能。铁芯6硫化在橡胶件内部，橡胶件3被铁芯6分为内外两层，橡胶件3分别与上铁件2和下铁件4硫化在一起，其中，橡胶件3的外侧面与上铁件的圆锥形空腔22的侧壁硫化连接。橡胶件的橡胶厚度可按所需垂向刚度和径向刚度性能参数确定，圆锥的角度可按所需橡胶隔振器的径向和垂向刚度比确定。通过调整合适的锥度，可以实现橡胶隔振器各向刚度相同，甚至径向刚度大于垂向刚度。在橡胶隔振器承受正垂向载荷时，橡胶件圆锥部分产生剪切压缩变形，可以保证橡胶隔振器具有理想的隔振效果。橡胶件底部水平部分产生纯压缩变形，可以保证橡胶隔振器具有较高的承载能力，并显著提高橡胶隔振器承受长期往复疲劳载荷的能力，大幅提高橡胶隔振器的使用寿命。橡胶件的结构形式包括但不限于示意图所示结构。

[0032] 铁芯6的结构与橡胶件相似，整体为截头圆锥形结构，圆锥底部变成水平结构。橡胶件内部硫化铁芯可以显著提高橡胶隔振器的刚度和强度。铁芯的厚度由橡胶隔振器所需的垂向刚度确定，需要垂向刚度大则铁芯厚，反之铁芯薄。铁芯6硫化在橡胶件3的内部，将橡胶件3分为内外两层。内外层橡胶各自的厚度由铁芯6的垂向位置确定。内外层橡胶厚度的不同会影响橡胶隔振器的垂向和径向刚度性能。本发明中铁芯6位于橡胶件3厚度方向的正中间，即内外层橡胶的厚度相同。铁芯6的结构形式包括但不限于示意图所示结构。

[0033] 下铁件4包括中空的下铁件本体42和从下铁件本体42的下端水平地向外延伸的环形接合部41。下铁件本体42为截头圆锥形结构，下铁件本体42包括一顶板421，顶板421具有一供限位螺栓7穿过的中心通孔，用于安装限位螺栓7，该中心通孔具有一定深度，与限位螺栓配合使用可以起到径向限位作用。环形接合部41的底面靠近截头圆锥形的中心空腔处设置止口结构，与下座板5采用轴孔间隙配合，确保下铁件与下座板的装配精度，在使用过程中不会出现相互错动。下铁件4与下座板5采用螺栓10连接。环形接合部41为水平结构，以保证与其硫化的橡胶件的底部为水平结构。下铁件本体42的外侧面以及环形接合部41的至少一部分上表面与橡胶件3硫化连接。下铁件4的结构形式包括但不限于示意图所示结构。

[0034] 下座板5为圆盘结构，并设置止口结构，与下铁件4采用轴孔间隙配合，确保下铁件与下座板的装配精度，在使用过程中不会出现相互错动。在下座板5的上表面中心位置设置一向上凸出的限位凸台51，该限位凸台51正对限位螺栓7，与限位螺栓7保持一定的限位间隙，当橡胶隔振器承受突发大载荷时，限位螺旋7向下移动与该限位凸台51接触，起到垂向限位的作用。限位凸台51下方设有向下开口的定位孔52，与道床基础上的定位销配合使用，橡胶隔振器安装时起到定位的作用。由于下座板上表面中心位置需设置限位凸台，因此该定位孔为盲孔。下座板5的结构形式包括但不限于示意图所示结构。

[0035] 限位螺栓7为一圆柱形螺杆，螺杆上端具有一定长度的螺纹，螺杆其余部位的直径小于螺纹的小径，确保整根螺杆可以从橡胶隔振器顶部穿过上盖板进入橡胶隔振器内部，螺纹端顶面设置一六角孔71，可利用内六角扳手将螺杆安装拆卸及调整限位间隙。螺杆下端硫化有一定厚度的橡胶层。采用内六角扳手将限位螺栓7从上盖板1中心的螺纹通孔110旋入，螺杆穿过下铁件的顶板421的中心孔并与中心孔径向具有一定间隙，利用扳手旋转螺杆，设置好限位螺栓底部与下座板的限位凸台之间的限位间隙，将锁紧螺塞8旋入上盖板中心的螺纹通孔110，锁紧限位螺栓7，以防止使用过程中限位螺栓松动改变限位间隙大小。当橡胶隔振器承受垂向突发大载荷时，橡胶隔振器产生垂向大变形，限位螺栓随上盖板一起向下移动，当橡胶隔振器的垂向变形大于限位间隙时，限位螺栓底部与下座板的限位凸台接触发挥垂向限位作用。当橡胶隔振器承受径向突发大载荷时，橡胶隔振器产生径向大变形，限位螺栓随上盖板一起径向移动，当橡胶隔振器的径向变形大于限位螺栓与下铁件的顶板的中心孔之间的间隙时，限位螺栓与下铁件中心孔接触发挥径向限位作用。由于限位螺栓可以从橡胶隔振器上部安装和拆卸，因此在橡胶隔振器安装状态下，将限位螺栓从上盖板旋出后，可以将量具从上盖板中心的螺纹通孔插入橡胶隔振器内部，直达下座板的限位凸台，从而可以方便的测量橡胶隔振器在承载状态下的变形量。限位螺栓7的结构形式包括但不限于示意图所示结构。

[0036] 锁紧螺塞8为圆柱结构，上半部分为一六角头，下半部分为外螺纹结构。使用时先将限位螺栓7旋入上盖板1内，调整好垂向限位间隙后，将锁紧螺塞8旋入上盖板中心的螺纹通孔110内，并利用套筒扳手旋紧，顶实限位螺栓7的顶部，利用锁紧螺塞与限位螺栓螺纹之间的相互作用，可以将限位螺栓锁紧，防止使用过程中产生的振动使限位螺栓松动，改变限位间隙。锁紧螺塞8的结构形式包括但不限于示意图所示结构。

[0037] 本发明的橡胶隔振器原理和结构新颖合理，实用易推广。在轨道交通、船舶、航天航空、汽车、机械、建筑等行业减振降噪抗冲击领域中可得到普及应用，市场前景广阔。