基于隔振器载荷特征的浮置板高静低动非线性刚度隔振器设计方法研究

【作者】 刘韦； 朱光楠； 杜香刚； 肖俊恒； 杨军； 江成； 卜继玲；

【机构】 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所； 株洲时代新材料科技股份有限公司； 哈尔滨工业大学航天学院； 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道技术国家重点实验室；

【摘要】 本文在对浮置板隔振器载荷特征分析的基础上,提出了隔振器优化设计目标,基于非线性隔振理论,本文设计了具有高静低动刚度特性的非线性刚度曲线,并对其静态和动态特性进行了分析;针对所设计的非线性刚度曲线存在的缺陷,本文设计了与之匹配的最优隔振器阻尼曲线,进一步提高其隔振性能。本文通过对浮置板轨道用隔振器刚度和阻尼参数的非线性设计,使得隔振器兼具低频隔振和动态位移控制的能力。理论研究表明:相比线性隔振器,所设计的非线性隔振器具有更低的主共振频率,且共振峰值明显低于线性系统。相比采用既有线性钢弹簧隔振器的浮置板减振轨道系统(以下简称线性系统),采用非线性隔振器的浮置板减振轨道系统(以下简称非线性系统)可有效控制轨道板动态位移,轨道板动态位移可降低约50%左右;非线性系统可显著降低轨道板的振动加速度响应,振动加速度有效值可降低约46%;非线性系统在低频段(≤20Hz)的隔振效果优于线性系统,尤其在10Hz左右处的衰减效果最为明显,分频最大振级插入损失达到11.83dB。设计了单隔振器试验,研究表明:非线性隔振器对浮置板的振动位移具有较好的控制能力和低频隔振效果,单隔振器试验表明,相对传统的钢弹簧隔振器,非线性隔振器后浮置板的振动位移可以降低40%以上;隔振器支反力在4Hz、6Hz、8Hz、11Hz、15Hz和20Hz分别有3.25%、15.47%、18.77%、25.18%、31.27%和37.60%的振动衰减量。更多还原