1.本发明涉及轨道交通装备减振技术领域，尤其是涉及一种用于抑制轨道车辆车体扭转模态振动的装置。


背景技术：

2.近些年来随着国民经济的快速发展及综合国力的快速增强，我国树立了建设交通强国的雄伟目标并朝着它稳步前进，在交通网络建设过程中，轨道交通建设备受瞩目。轨道交通在促进各区域联络、助力经济发展等方面发挥了巨大作用，已经成为国家综合国力的重要体现，同时，人们也逐渐变得更加依赖轨道交通的出行方式。
3.然而，即使我国轨道交通建设已经取得举世瞩目的成绩，但由于目前诸如高速铁路、城际铁路等轨道车辆的运营速度不断提高、运行里程的增加、车辆运营环境不佳、车体轻量化等因素，导致车辆的各种振动问题也随之出现。值得一提的是，为了实现节能环保等目标，在生产制造时将轨道车辆的车体不断轻量化，这种做法在降低能耗、节省原料的同时，也使得车体结构刚度的下降，进一步导致车体弹性模态振动加剧。而车体扭转模态就是典型的车体弹性模态的一种，车体扭转模态频率通常在5～20hz之间，其对车体的横向及垂向振动均产生了重要影响，尤其车体受到激励频率与模态频率接近时，会发生共振现象极大地增加了车体的振动。而且，5～20hz的扭转模态频率对运行平稳性会产生恶劣影响，此外，其模态振动频率范围与人体敏感频率范围的重叠会到严重影响乘客乘坐体验。
4.因此，抑制轨道车辆车体的扭转模态振动有助于提高车辆运行平稳性和乘坐舒适性，具有重要意义，需要一种能够有效抑制车辆车体的扭转模态振动的装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于抑制轨道车辆车体扭转模态振动的装置。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种用于抑制轨道车辆车体扭转模态振动的装置，该装置包括：
8.支撑结构：包括通过第二螺栓固定在车顶的底座以及沿半圆弧周向通过第三螺栓固定在底座上的三根支柱；
9.导向结构：包括通过第四螺栓固定在三根支柱顶部的半圆形滑轨、在滑轨内滑动的导向块以及与导向块连接的上万向节；
10.吸振结构：包括连杆、套设在连杆上的惯性质量块以及设置在滑轨内导向块两侧的橡胶弹簧，所述的连杆上端通过上轴承和上万向节与导向块活动连接，下端通过下轴承和下万向节与底座活动连接。
11.该装置设有两个，分别安装在车体的前端车顶中部和后端车顶中部。
12.所述的连杆为阶梯轴结构，且与惯性质量块过盈配合。
13.所述的滑轨的两个端面分别通过顶板和第一螺栓封堵。
14.所述的橡胶弹簧设有两个，且均呈圆弧形。
15.第一橡胶弹簧一端与滑轨一侧的顶板连接，另一端与导向块一侧连接，第二橡胶弹簧一端与滑轨另一侧的顶板连接，另一端与导向块另一侧连接。
16.所述的连杆上端与上轴承内圈连接，上轴承外圈与上万向节一端连接，上万向节另一端与导向块连接，所述的连杆下端与下轴承内圈连接，下轴承外圈通过下万向节固定在底座上。
17.所述的半圆形滑轨两端的连线所在方向为车体宽度方向，下万向节固定在底座的位置为半圆形滑轨在底座投影的圆心处。
18.该装置的具体装配步骤包括：
19.1)将三个支柱分别通过第三螺栓与底座固定；
20.2)将半圆形滑轨通过第四螺栓固定在支柱顶部，并且使半圆形滑轨在底座上的半圆形投影的首位端连线位于车体宽度方向上；
21.3)将上轴承的内圈与连杆上端固定，外圈与上万向节固定，下轴承的内圈与连杆下端固定，外圈与下万向节固定；
22.4)将连杆下端的下万向节固定在底座半圆形投影的圆心处，将连杆上端的上万向节与导向块固定；
23.5)将导向块安装到滑轨内；
24.6)在滑轨内的导向块两侧装入两个橡胶弹簧；
25.7)将两个顶板通过螺栓固定在滑轨两端；
26.8)在车体的前端车顶中部和后端车顶中部分别通过螺栓各安装一个该装置。
27.当车辆扭转模态振动时，导向块在滑轨内滑动，滑动过程中受到两侧橡胶弹簧的作用力，由于滑轨为半圆形结构，导向块的滑动存在沿着车辆运行方向和车体宽度方向的运动分量，连杆运动轨迹为锥面，等效为惯性质量块在锥面上运动的同时也受到橡胶弹簧的作用力，由此降低轨道车辆车体的扭转模态振动，提高车辆运行平稳性及乘坐舒适性。
28.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
29.一、本发明可直接安装于车顶，装配容易，使用便捷。
30.二、本发明抑制方法相对容易，相对于主动抑制无外界能量影响，系统工作可靠性高。
31.三、本发明可等效为惯性质量块在锥面上运动，即有沿着车辆运行方向和车体宽度方向分量，对振动的抑制更加灵活。
32.四、本发明可有效降低轨道车辆车体的扭转模态振动，并提高车辆运行平稳性及乘坐舒适性，效果显著。
33.五、本发明的装配式结构提高了安装和拆卸效率同时，可降低维修养护成本。
34.六、本发明可广泛应用于普通铁路、高速铁路等各类轨道交通车辆。
附图说明
35.图1为本装置的整体结构示意图。
36.图2为本装置的剖面结构示意图。
37.图3为本装置支撑结构的示意图。
38.图4为本装置万向节的结构示意图。
39.图5为轨道车辆头车和中间车的扭转模态示意图，其中，图(5a)为头车扭转模态，图(5b)为中间车扭转模态。
40.图6为轨道车辆头车和中间车装置安装位置示意图，其中，图(6a)为头车扭转模态，图(6b)为中间车扭转模态。
41.图中标记说明：
42.1、滑轨，2、橡胶弹簧，3、导向块，4、万向节，5、轴承，6、顶板，7、第一螺栓，8、支柱，9、惯性质量块，10、连杆，11、底座，12、第二螺栓，13、第三螺栓，14、第四螺栓。
具体实施方式
43.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
44.实施例
45.如图1和图2所示，本发明提供一种用于抑制轨道车辆车体扭转模态振动的装置，包括支撑结构、导向结构和吸振结构，如图3所示，支撑结构主要包括底座11和支柱8，导向结构主要包括滑轨1、导向块3、万向节4、轴承5，图4为万向节4元件结构示意图，吸振结构主要包括惯性质量块9、连杆10和橡胶弹簧2。
46.支撑结构通过三根支柱8和底座11实现稳定支撑半圆环形的滑轨1，支柱8上端和下端分别与滑轨1和底座11通过第三螺栓13和第四螺栓14固定，底座11通过第二螺栓12与车顶固定；在滑轨内设有两个圆弧形的橡胶弹簧2分别位于导向块3的两侧，即每个橡胶弹簧2两端分别与顶板6和导向块3连接，顶板6通过第一螺栓7与滑轨1固定；万向节4一端与导向块3固定连接，另一端与轴承5外圈固定，轴承5内圈与连杆10连接；连杆10为阶梯轴结构且其与惯性质量块9之间为过盈配合；连杆10的下端同样通过万向节4和轴承5与底座11连接；
47.该装置的具体装配步骤如下：
48.a、将三个支柱8分别通过第三螺栓13与底座11固定；
49.b、将滑轨1通过第四螺栓14固定在支柱8顶部；
50.c、将连杆10上下端的轴承5外圈与万向节4固定，内圈与连杆10固定；
51.d、将连杆10下端的万向节4与底座11固定，将连杆10上端的万向节4与导向块3固定；
52.e、将导向块3安装到滑轨1内；
53.f、在滑轨1内的导向块3两侧装入两个橡胶弹簧2；
54.g、将两个顶板6通过第一螺栓7固定在滑轨1两端；
55.h、在车体的前端车顶中部和后端车顶中部分别通过第二螺栓12各安装一个本装置。
56.如图5所示，图5为轨道车辆头车和中间车的扭转模态示意图，为抑制轨道车辆车体扭转模态振动，如图6所示，在车体的前端车顶中部和后端车顶中部，均安装一个本装置，当车辆扭转模态振动时，导向块3可在滑轨1内滑动，滑动过程中会受到橡胶弹簧的作用力，由于滑轨1是半圆环形结构，导向块3的滑动存在沿着车辆运行方向和车体宽度方向的运动分量，连杆10运动轨迹为锥面，可等效为惯性质量块9在锥面上运动的同时也受到橡胶弹簧
2的作用力，本发明能够有效降低轨道车辆车体的扭转模态振动，提高车辆运行平稳性及乘坐舒适性。