[发明专利]一种基于共振原理的减振发电轨枕

说明书

本发明公开了一种基于共振原理的减振发电轨枕，包括外框、共振体和封口堵块，外框内设置有长方体空腔，长方体空腔内设置有共振体，长方体空腔两端分别连接有封口堵块，共振体两端分别紧贴封口堵块，共振体由多个共振单元并排连接形成，共振单元包括上挡块、下挡块、支架臂、活动铰链、弹簧、高密度质量块和压电材料。在保证轨枕强度和刚度的前提下，本发明利用共振原理，将共振单元布置于轨枕内部，共振单元在列车激振下对轨枕产生共振反力，可直接减小轨枕对下部道砟的动应力，延长道砟服役时间；本发明通过结构设计与优化，利用质量放大结构增强降振效果，利用压电材料将共振子振动能转化为电能，可为附近用电单元提供电能，实现变废为宝。

技术领域

本发明涉及铁路路基技术领域，尤其涉及一种基于共振原理的减振发电轨枕。

背景技术

在有砟铁路中，现有列车减振主要是被动型减振，即在轨枕上下方设置橡胶垫层，来减小钢轨与轨枕、轨枕与道砟之间的冲击作用。这种减振方式主要是减小列车冲击振动峰值，但列车振动能最终只能通过道砟传递至路基深部。因此，道砟仍然承受较大的循环荷载，加快了道砟破碎速率，增加了道砟的更换频率，造成较大经济损失。其次，铁路路基中布置有一定数量用电单元（传感器等），该类用电单元通常依靠长距离埋线供电，因此，线路管理复杂，供电安全没保障，检修成本高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明设计了一种基于共振原理的减振发电轨枕。

本发明采用如下技术方案：

一种基于共振原理的减振发电轨枕，包括外框、共振体和封口堵块，外框内设置有长方体空腔，长方体空腔内设置有共振体，长方体空腔两端分别连接有封口堵块，共振体两端分别紧贴封口堵块，共振体由多个共振单元并排连接形成，共振单元包括上挡块、下挡块、支架臂、活动铰链、弹簧、高密度质量块和压电材料，多根支架臂和活动铰链组成上、下两菱形的伸缩铰链，上菱形的伸缩铰链的上端活动铰链固定连接上挡块，上菱形的伸缩铰链的下端活动铰链固定连接高密度质量块，下菱形的伸缩铰链的上端活动铰链固定连接高密度质量块，下菱形的伸缩铰链的下端活动铰链固定连接下挡块，上、下两菱形的伸缩铰链的左、右两端活动铰链上分别固定连接压电材料，相邻共振单元通过上、下两菱形的伸缩铰链左、右两端的压电材料固定连接，相邻压电材料之间固定连接有弹簧,上挡块和下挡块分别与外框内上、下两面紧密贴合。

作为优选，所述弹簧刚度满足高密度质量块共振要求。

作为优选，所述高密度质量块共振要求是共振频率为列车经过时轨枕主振频率。

作为优选，所述菱形的伸缩铰链位于连接高密度质量块连接端的菱角为120°。

作为优选，所述封口堵块与外框通过扣件可拆卸连接。

作为优选，所述外框为钢筋混凝土外框。

作为优选，所述支架臂为铝合金支架臂。

本发明的有益效果是：（1）、在保证轨枕强度和刚度的前提下，本发明利用共振原理，将共振单元布置于轨枕内部，共振单元在列车激振下对轨枕产生共振反力，可直接减小轨枕对下部道砟的动应力，延长道砟服役时间；（2）、本发明通过结构设计与优化，将共振结构设计成质量放大形结构，可以在轨枕内腔有限空间实现较大的减振效果；利用压电材料将共振子振动能转化为电能，通过导线连通蓄电池将发出来的电存储，可为附近用电单元（传感器等）提供电能。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1中A-A方向的一种剖视图；

图3是本发明中共振体的一种结构示意图；

图中：1、钢筋混凝土外框，2、共振单元，3、封口堵块，4、上挡块，5、下挡块，6、铝合金支架臂，7、活动铰链，8、弹簧，9、高密度质量块，10、压电材料。

具体实施方式