一种基于三维声子晶体的浮置板轨道隔振器装置
技术领域
本发明涉及轨道交通减振降噪技术领域，具体为一种基于三维声子晶体的浮置板轨道隔振器装置。
背景技术
我国轨道交通行业的迅速发展，对我国经济快速发展以及人民生活质量的提高产生的显著效果，但由于我国城市化进程的加剧以及轨道交通线路的高速化、密集化，其产生的振动噪声问题已经对轨道交通线路周围居民的生活产生了严重的影响。因此，轨道交通行业对振动噪声的问题越来越重视，并采取了一系列措施以最大程度地减小线路振动与噪声，从线路结构方面，浮置板轨道是目前最好的轨道板减振形式，并得到了广泛的应用。
对一般轨道板进行落锤冲击实验，其钢轨、道床、基础振动加速度1/3倍频程频谱图如图1所示，可见道床板和基础的振动范围主要集中在5-15Hz以上的中高频，因此针对不同的分频振级，对轨道板采用相对应的减振措施，可以大大提高减振效率，降低设备成本，达到最好的经济效果和社会效益。
目前常用的浮置板轨道包括钢弹簧浮置板轨道和橡胶隔振垫浮置板轨道。其中，钢弹簧浮置板轨道通过在轨道板四周通过隔振器进行弹簧-阻尼液隔振措施，从而大大减小了轨道板的振动，为目前最好的浮置板减振形式，但是其造价高昂，并且使用过程中可能存在阻尼液溢出问题。橡胶隔振垫浮置板轨道通过在轨道板底部布设一层橡胶隔振垫，其造价较低，在现有地铁线路中运用广泛，但是往往只能对单一方向的振动进行缓冲或者对单一频率的振动波进行吸收，其隔振效果有限，同时无法克服轨道板产生的多方向和多频率的振动问题，具有极大的工程应用价值。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于三维声子晶体的浮置板轨道隔振器装置，其结构相对简单，造价适中，同时具备多方向振动、多频率振动隔振等优点，解决了现有的浮置板轨道隔振器装置或者隔振方法存在的造价高昂，或者只能对单一方向的振动进行缓冲或者对单一频率的振动波进行吸收隔振的问题，具有极大的工程应用价值。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于三维声子晶体的浮置板轨道隔振器装置，包括隔振器-基础连接装置、共振核心和限位顶板，所述隔振器-基础连接装置位于共振核心的下方，所述限位顶板的上下表面开设有安装孔二；
所述隔振器-基础连接装置的下端设置有固定装置；
所述隔振器-基础连接装置的上端设置有安装装置；
所述共振核心的外侧设置有橡胶隔振块；
所述共振核心的内侧设置有三维声子晶体共振核心。
所述固定装置包括安装底板，所述安装底板的上下表面四角处开设有安装孔一，所述安装孔一的内壁设置有螺纹并螺纹连接有安装螺栓。
优选的，所述安装装置包括限位板和压缩杆底座一，所述限位板的下表面固定连接安装底板的上表面，所述压缩杆底座一的下表面固定连接安装底板的上表面中心处，所述压缩杆底座一的上表面中心处开设有连接孔，所述橡胶隔振块包括保护外壳，所述保护外壳的外侧面下端滑动连接限位板的内壁，所述保护外壳的内壁固定连接有外侧安装板，所述外侧安装板的内壁固定连接有连接板，所述连接板在外侧安装板的内壁呈十字形分布并且相邻的两个连接板之间固定连接有减振橡胶，所述连接板的内侧面固定连接有内侧安装板，所述减振橡胶的外侧面固定连接外侧安装板的内壁，所述减振橡胶的内侧面固定连接内侧安装板的外侧面。
优选的，所述三维声子晶体共振核心包括压缩杆一，所述压缩杆一贯穿固定连接有三维声子晶体安装板，所述三维声子晶体安装板的外侧面固定连接内侧安装板的内壁，所述压缩杆一的上表面固定连接有压缩杆底座二，所述压缩杆一的下端滑动连接连接孔的内壁，所述压缩杆底座二内部中空，所述压缩杆底座二的内壁滑动连接有压缩杆二，所述三维声子晶体安装板包括底部导磁钢板，所述底部导磁钢板的上表面固定连接有下部导磁安装板，所述下部导磁安装板的上表面固定连接有散射体一，所述下部导磁安装板的上表面边缘处固定连接有下部侧板，所述下部侧板的上表面固定连接有永磁体板，所述永磁体板的上表面固定连接有上部导磁安装板，所述上部导磁安装板的上表面固定连接有散射体二，所述上部导磁安装板的上表面边缘处固定连接有上部侧板，所述上部侧板的上表面固定连接有顶部导磁钢板。
优选的，所述压缩杆二的上表面固定连接限位顶板的下表面中心处，所述限位顶板的上表面通过螺栓和安装孔二螺纹连接有隔振器顶壳，所述安装底板的侧面固定连接有隔振器底板，所述隔振器底板的外侧面固定连接隔振器顶壳的下端内侧面，所述隔振器顶壳的上表面贴合浮置板轨道底板，通过螺栓和螺纹孔将浮置板轨道底板与隔振器顶壳连接，通过安装孔一和安装螺栓将安装底板与基础连接，通过螺栓和螺纹孔将隔振器底板与基础连接，将共振核心中的压缩杆一插入连接孔使保护外壳的外侧面下端滑动连接限位板的内壁，浮置板轨道受到振动后，通过压缩杆底座二与压缩杆二以及压缩杆一下端与连接孔的压缩减振作用，初步对上下方向的振动进行缓冲，防止整个隔振器装置受到过大振动被破坏，所述橡胶隔振块，利用橡胶材料工程低频隔振特性(5-15Hz)宽带隔振特性，可以对道床板低频振动进行有效缓冲阻隔，所述三维声子晶体共振核心，利用三维声子晶体(15Hz以上)宽带隔振特性，可以对中高频振动进行有效缓冲阻隔，且可以通过调整三维声子晶体的周期分布实现隔振范围的频率调节功能，以有效满足不同的隔振要求，并且三维声子晶体能够有效缓冲多种方向的振动，从而达到浮置板轨道的高效隔振效果。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种基于三维声子晶体的浮置板轨道隔振器装置，具备以下有益效果：
1、该基于三维声子晶体的浮置板轨道减振隔振器及其减振方法，通过限位顶板的上表面贴合浮置板轨道底板，通过螺栓和安装孔二将浮置板轨道底板与限位顶板连接，通过安装孔一和安装螺栓将安装底板与基础连接，将共振核心中的压缩杆一插入连接孔使保护外壳的外侧面下端滑动连接限位板的内壁，浮置板轨道受到振动后，通过压缩杆底座二与压缩杆二以及压缩杆一下端与连接孔的压缩减振作用，初步对上下方向的振动进行缓冲，防止整个隔振器装置受到过大振动被破坏。
2、该基于三维声子晶体的浮置板轨道减振隔振器及其减振方法，通过设置橡胶隔振块，利用橡胶材料工程低频隔振特性(5-15Hz)宽带隔振特性，可以对道床板低频振动进行有效缓冲阻隔。
3、该基于三维声子晶体的浮置板轨道减振隔振器及其减振方法，通过在橡胶隔振块内部设置三维声子晶体共振核心，当外部振动激励时，整个隔振器装置的上部结构和下部结构互相挤压，振动波通过装置主体结构，在磁场作用下，三维声子晶体弹性模量和阻尼发生变化，从而声子晶体结构的带隙宽度和范围改变，表现可调的抗振能力，抗振效果更好。
4、该基于三维声子晶体的浮置板轨道减振隔振器及其减振方法，通过三维声子晶体结构形式的设计对于带隙范围内的三个方向的振动波均可以起到抑制作用，保护浮置板轨道在受到多种振动方向的力时，能保持应有的强度。
5、该基于三维声子晶体的浮置板轨道减振隔振器及其减振方法，通过利用三维声子晶体(15Hz以上)宽带隔振特性，可以对中高频振动进行有效缓冲阻隔，且可以通过调整三维声子晶体的周期分布实现隔振范围的频率调节功能，以有效满足不同的隔振要求。
附图说明
图1为一般轨道板落锤冲击时钢轨、道床、基础振动加速度1/3倍频程频谱图；
图2为本发明整体结构剖面图；
图3为本发明工程应用示意图；
图4为本发明减振结构爆炸示意图；
图5为本发明图4中A处局部放大结构示意图；
图6本发明橡胶隔振块内部结构示意图；
图7为本发明三维声子晶体共振核心内部结构示意图；
图8为本发明正视图图。
图中：1隔振器-基础连接装置、101安装底板、102安装孔一、103安装螺栓、104限位板、105压缩杆底座一、106连接孔、2共振核心、201保护外壳、202外侧安装板、203连接板、204内侧安装板、205减振橡胶、206压缩杆一、207三维声子晶体安装板、2071底部导磁钢板、2072下部导磁安装板、2073下部侧板、2074散射体一、2075永磁体板、2076上部导磁安装板、2077上部侧板、2078散射体二、2079顶部导磁钢板、208压缩杆底座二、209压缩杆二、3限位顶板、4安装孔二、5隔振器顶壳、6隔振器底板、7浮置板轨道道床板。
具体实施方式
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。
请参阅图2-8，本发明提供如下技术方案：一种基于三维声子晶体的浮置板轨道隔振器装置，包括隔振器-基础连接装置1、共振核心2和限位顶板3，隔振器-基础连接装置1位于共振核心2的下方，限位顶板3的上下表面开设有安装孔二4；
隔振器-基础连接装置1的下端设置有固定装置；
隔振器-基础连接装置1的上端设置有安装装置；
共振核心2的外侧设置有橡胶隔振块；
共振核心2的内侧设置有三维声子晶体共振核心。
固定装置包括安装底板101，安装底板101的上下表面四角处开设有安装孔一102，安装孔一102的内壁设置有螺纹并螺纹连接有安装螺栓103，安装装置包括限位板104和压缩杆底座一105，限位板104的下表面固定连接安装底板101的上表面，压缩杆底座一105的下表面固定连接安装底板101的上表面中心处，压缩杆底座一105的上表面中心处开设有连接孔106，橡胶隔振块包括保护外壳201，保护外壳201的外侧面下端滑动连接限位板104的内壁，保护外壳201的内壁固定连接有外侧安装板202，外侧安装板202的内壁固定连接有连接板203，连接板203在外侧安装板202的内壁呈十字形分布并且相邻的两个连接板203之间固定连接有减振橡胶205，连接板203的内侧面固定连接有内侧安装板204，减振橡胶205的外侧面固定连接外侧安装板202的内壁，减振橡胶205的内侧面固定连接内侧安装板204的外侧面，三维声子晶体共振核心包括压缩杆一206，压缩杆一206贯穿固定连接有三维声子晶体安装板207，三维声子晶体安装板207的外侧面固定连接内侧安装板204的内壁，压缩杆一206的上表面固定连接有压缩杆底座二208，压缩杆一206的下端滑动连接连接孔106的内壁，压缩杆底座二208内部中空，压缩杆底座二208的内壁滑动连接有压缩杆二209。
三维声子晶体安装板207包括底部导磁钢板2071，底部导磁钢板2071的上表面固定连接有下部导磁安装板2072，下部导磁安装板2072的上表面固定连接有散射体一2074，下部导磁安装板2072的上表面边缘处固定连接有下部侧板2073，下部侧板2073的上表面固定连接有永磁体板2075，永磁体板2075的上表面固定连接有上部导磁安装板2076，上部导磁安装板2076的上表面固定连接有散射体二2078，上部导磁安装板2076的上表面边缘处固定连接有上部侧板2077，上部侧板2077的上表面固定连接有顶部导磁钢板2079，压缩杆二209的上表面固定连接限位顶板3的下表面中心处，限位顶板3的上表面通过螺栓和安装孔二4螺纹连接有隔振器顶壳5，安装底板101的侧面固定连接有隔振器底板6，隔振器底板6的外侧面固定连接隔振器顶壳5的下端内侧面，隔振器顶壳5的上表面贴合浮置板轨道道床板7，通过螺栓和螺纹孔将浮置板轨道道床板7与隔振器顶壳5连接，通过安装孔一102和安装螺栓103将安装底板101与基础连接，通过螺栓和螺纹孔将隔振器底板6与基础连接，将共振核心2中的压缩杆一206插入连接孔106使保护外壳201的外侧面下端滑动连接限位板104的内壁，浮置板轨道受到振动后，通过压缩杆底座二208与压缩杆二209以及压缩杆一206下端与连接孔106的压缩减振作用，初步对上下方向的振动进行缓冲，防止整个隔振器装置受到过大振动被破坏，橡胶隔振块，利用橡胶材料工程低频隔振特性(5-15Hz)宽带隔振特性，可以对道床板低频振动进行有效缓冲阻隔，所述三维声子晶体共振核心，利用三维声子晶体(15Hz以上)宽带隔振特性，可以对中高频振动进行有效缓冲阻隔，且可以通过调整三维声子晶体的周期分布实现隔振范围的频率调节功能，以有效满足不同的隔振要求，并且三维声子晶体能够有效缓冲多种方向的振动，从而达到浮置板轨道的高效隔振效果。
在使用时，将隔振器顶壳5的上表面贴合浮置板轨道道床板7，通过螺栓和螺纹孔将浮置板轨道道床板7与隔振器顶壳5连接，通过安装孔一102和安装螺栓103将安装底板101与基础连接，通过螺栓和螺纹孔将隔振器底板6与基础连接，将共振核心2中的压缩杆一206插入连接孔106使保护外壳201的外侧面下端滑动连接限位板104的内壁，浮置板轨道受到振动后，通过压缩杆底座二208与压缩杆二209以及压缩杆一206下端与连接孔106的压缩减振作用，初步对上下方向的振动进行缓冲，防止整个隔振器装置受到过大振动被破坏，橡胶隔振块利用橡胶材料工程低频隔振特性(5-15Hz)宽带隔振特性，可以对道床板低频振动进行有效缓冲阻隔，在橡胶隔振块内部设置三维声子晶体共振核心，当外部振动激励时，整个隔振器装置的上部结构和下部结构互相挤压，振动波通过装置主体结构，在磁场作用下，三维声子晶体弹性模量和阻尼发生变化，从而声子晶体结构的带隙宽度和范围改变，表现可调的抗振能力，永磁体板2075可以提供磁场，使三维声子晶体保持工作状态，并且三维声子晶体结构形式的设计对于带隙范围内的三个方向的振动波均可以起到抑制作用，利用三维声子晶体(15Hz以上)宽带隔振特性，可以对中高频振动进行有效缓冲阻隔，且可以通过调整三维声子晶体的周期分布实现隔振范围的频率调节功能，以有效满足不同的隔振要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
