具有多級(jí)減振耗能功能的抗沖擊型窨井蓋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于市政設(shè)施制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有多級(jí)減振耗能功能的抗沖擊型窨井蓋。
【背景技術(shù)】
[0002]出于城市道路和市政地下水道管網(wǎng)設(shè)施規(guī)劃上的需要，用于封閉地下設(shè)施地面出入口的窨井蓋經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道?，F(xiàn)有的窨井蓋主要采用鑄鐵材料，由于不可避免的制造精度、安裝誤差和拆裝磨損等因素，井蓋和座體之間存在一定的間隙，當(dāng)有車輛通過時(shí)，兩者之間易產(chǎn)生沖擊振動(dòng)噪聲。一方面，直接產(chǎn)生的劇烈沖擊噪聲會(huì)影響附近民眾的生活，并對駕駛員產(chǎn)生一定的驚嚇而影響行車安全；另一方面，在瞬時(shí)沖擊的不斷作用下，窨井蓋與路面結(jié)合處經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“爛邊”和“裂縫”，加之雨水侵蝕和季節(jié)溫差，這些“爛邊”和“裂縫”周圍的路面會(huì)逐步松散破損，不僅埋下較大的交通隱患，而且由于頻繁翻修造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]為有效降低車輛駛過窨井蓋過程中產(chǎn)生的沖擊噪聲，改善沖擊振動(dòng)帶來的窨井蓋周圍路面松散易損的問題，出現(xiàn)了各種減振消聲型窨井蓋。其中，中國專利申請?zhí)?2115539.9、實(shí)用新型名稱為“減振、消音路面窨井蓋”，公開的新型減振窨井蓋主要在井蓋和座體之間增加了大阻尼型的彈性橡膠墊，用于吸收沖擊力，而達(dá)到消除碰撞噪聲的目的。該思路在實(shí)際中得到了廣泛應(yīng)用，前期使用效果較好，但由于材料本身的特性，橡膠件的耐腐蝕性和抗老化性都比較差，當(dāng)橡膠件老化和磨損后，井蓋和座體上沿會(huì)產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)落差，這會(huì)進(jìn)一步增大車輛駛過窨井蓋時(shí)的沖擊力，并惡化窨井蓋周圍路面的狀況。
[0004]中國專利申請?zhí)?01210202832.2、實(shí)用新型名稱為“減振及消音窨井蓋”，公開的新型減振窨井蓋主要在井蓋內(nèi)增加了彈性墊，當(dāng)產(chǎn)生沖擊時(shí)，井蓋變形并導(dǎo)致彈性墊變形，進(jìn)而達(dá)到減振吸能的作用。該新型窨井蓋的減振效果依賴于蓋板和彈性墊的剛度，剛度越小抗沖擊能力越強(qiáng)，這對蓋板的材料特性要求較高，同時(shí)由于小剛度的蓋板變形會(huì)比較大，頻繁的交替變形也會(huì)引起蓋板疲勞破壞，因此該新型減振窨井蓋的實(shí)現(xiàn)需要進(jìn)一步研宄。
[0005]中國專利號(hào)CN 101525885A、實(shí)用新型名稱為“壓板式窨井蓋”，公開的減振型窨井蓋主要在座體和井帽之間增加了彈性元件，通過減小座體向柔性路面的傳遞力，來達(dá)到改善路面“爛邊”和“裂縫”現(xiàn)象的目的。該型減振窨井蓋的減振效果主要依賴于彈性元件的剛度，雖然剛度較小抗沖擊性較好，但小剛度帶來的彈性元件的大位移變形，會(huì)使整個(gè)窨井蓋系統(tǒng)相對于路面產(chǎn)生較大的往復(fù)波動(dòng)，使得窨井蓋與路面結(jié)合和密封困難，反而容易導(dǎo)致“裂縫”現(xiàn)象。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種減振效果好、沖擊振動(dòng)噪聲低、使用壽命長、并可改善窨井蓋周圍路面“爛邊”和“裂縫”現(xiàn)象的具有多級(jí)減振耗能功能的抗沖擊型窨井蓋。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:具有多級(jí)減振耗能功能的抗沖擊型窨井蓋，包括呈圓環(huán)形的座體和圓盤型的蓋體，所述座體包括定位圈和裝配在定位圈內(nèi)的座體顆粒阻尼器，座體顆粒阻尼器上表面和定位圈內(nèi)壁之間設(shè)有金屬橡膠多級(jí)減振墊圈，蓋體設(shè)置在金屬橡膠多級(jí)減振墊圈上，蓋體下表面固定連接有蓋體顆粒阻尼器，蓋體顆粒阻尼器位于金屬橡膠多級(jí)減振墊圈內(nèi)部。
[0008]所述蓋體顆粒阻尼器包括蓋體阻振體和蓋體顆粒填充物，蓋體阻振體內(nèi)部設(shè)有蓋體阻振空腔，蓋體顆粒填充物填充在蓋體阻振空腔內(nèi)部；所述蓋體顆粒填充物可為規(guī)則和不規(guī)則的、金屬和非金屬顆粒材料，填充率為50%~100%。
[0009]所述金屬橡膠多級(jí)減振墊圈包括支撐圈，支撐圈上表面有外到內(nèi)依次設(shè)有限位圈、第一減振圈和第二減振圈，限位圈與第一減振圈之間、第一減振圈與第二減振圈之間均具有間隙，限位圈、第一減振圈與第二減振圈的高度依次降低形成階梯結(jié)構(gòu)，限位圈位于井蓋外圓表面和定位圈內(nèi)圓之間，蓋體下表面支撐在第一減振圈上。
[0010]所述座體顆粒阻尼器包括設(shè)在座體內(nèi)的座體阻振空腔和座體顆粒填充物，座體顆粒填充物填充在座體阻振空腔內(nèi)部；所述座體阻振空腔整體為圓環(huán)狀，座體阻振空腔的截面為矩形；所述座體顆粒填充物可為規(guī)則和不規(guī)則的、金屬和非金屬顆粒材料，填充率為50%~100%。
[0011]所述金屬橡膠多級(jí)減振墊圈的支撐圈、限位圈、第一減振圈和第二減振圈為一體成型結(jié)構(gòu)；金屬橡膠多級(jí)減振墊圈為一種均質(zhì)彈性多孔物質(zhì)，金屬橡膠多級(jí)減振墊圈內(nèi)部使用直徑為0.05-0.3mm的螺旋狀金屬絲相互交錯(cuò)形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，采用冷沖壓方法成型，具有橡膠一樣的彈性，同時(shí)在工作過程中螺旋狀金屬絲之間的干摩擦阻尼能夠有效吸能振動(dòng)沖擊能量。
[0012]采用上述技術(shù)方案，金屬橡膠多級(jí)減振墊圈安裝在蓋體和座體之間，用于緩沖蓋體對座體的沖擊；蓋體和座體的沖擊振動(dòng)分別引起蓋體顆粒阻尼器和座體顆粒阻尼器的阻振空腔振動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)阻振空腔內(nèi)填充的顆粒振動(dòng)摩擦，通過動(dòng)量交換和摩擦耗能達(dá)到寬頻范圍內(nèi)復(fù)合減振的目的。
[0013]由于蓋體阻振體不直接受力，其結(jié)構(gòu)剛度無需特殊處理；座體阻振空腔直接受力，空腔的結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度應(yīng)大于普通井座設(shè)計(jì)要求。
[0014]金屬橡膠多級(jí)減振墊圈為環(huán)狀結(jié)構(gòu)墊圈，且具有一定厚度的側(cè)環(huán)面，能夠有效隔離蓋體在垂直和水平方向?qū)ψw的沖擊。
[0015]金屬橡膠多級(jí)減振墊圈上設(shè)置的第一減振圈和第二減振圈的階梯型結(jié)構(gòu)，具有多級(jí)減振特性，能夠針對不同載重車輛駛過窨井蓋產(chǎn)生的沖擊進(jìn)行有效減振。
[0016]金屬橡膠多級(jí)減振墊圈具有耐高溫腐蝕、抗老化和較好疲勞特性等優(yōu)點(diǎn)，且對空間任意方向具有相似的減振特性，能有效替代非金屬橡膠減振器。
[0017]蓋體和座體的沖擊振動(dòng)引起阻振體振動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)其內(nèi)填充的顆粒振動(dòng)摩擦，通過動(dòng)量交換和摩擦耗能達(dá)到寬頻范圍內(nèi)復(fù)合減振的目的。
[0018]阻振體橫截面為矩形，需根據(jù)蓋體和座體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及安裝空間限制設(shè)計(jì)成一體。
[0019]座體阻振體使原結(jié)構(gòu)截面產(chǎn)生突變，引起的結(jié)構(gòu)阻抗失配能夠加劇振動(dòng)彈性波波形轉(zhuǎn)換、散射和反射，進(jìn)而阻抑定位圈中振動(dòng)能量向座體阻振體的傳遞，達(dá)到減振消能的目的。
[0020]顆粒填充物可根據(jù)成本選擇金屬和非金屬材料、規(guī)則和非規(guī)則的，同時(shí)由于減振效果與填充率關(guān)系密切，填充率一般為50%~100%。
[0021]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具體的有益效果:
[0022]1、本實(shí)用新型在不降低原有窨井蓋體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度條件下，綜合利用了新型多孔金屬橡膠材料、多級(jí)減振結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)阻抗失配和顆粒阻尼減振消能設(shè)計(jì)技術(shù)，在保證其抗高溫腐蝕老化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多重復(fù)合減振，具有良好的經(jīng)濟(jì)性及廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。
[0023]2、本實(shí)用新型與單一使用非金屬橡膠多級(jí)減振墊圈減振的產(chǎn)品相比，其采用的金屬橡膠能夠長期在高溫、低溫、腐蝕和劇烈振動(dòng)環(huán)境下保持較好的減振特性，其設(shè)計(jì)的多級(jí)減振結(jié)構(gòu)能夠有效針對不同載重車輛達(dá)到較好的減振效果。
[0024]3、本實(shí)用新型在現(xiàn)有窨井蓋體和座體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中增加了顆粒減振設(shè)計(jì)，通過顆粒的動(dòng)量交換及碰撞摩擦，實(shí)現(xiàn)寬頻范圍內(nèi)沖擊振動(dòng)能量的有效衰減。
[0025]4、蓋體的剛度和強(qiáng)度變化較小，不影響疲勞壽命；彈性元件具有多級(jí)減振特性，針對不同載重車輛都能保證較好的減振效果，且彈性元件有較好的耐腐蝕性和抗老化性；減振系統(tǒng)有較大的沖擊阻尼，能有效吸收沖擊振動(dòng)的能量，以降低車輛駛過窨井蓋體產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)噪聲，并改善蓋體周圍路面“爛邊”和“裂縫”現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是圖1中金屬橡膠多級(jí)減振墊圈的放大圖；
[0028]圖3是多級(jí)減振特性示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的具有多級(jí)減振耗能功能的抗沖擊型窨井蓋，包括呈圓環(huán)形的座體I和圓盤型的蓋體2，座體I包括定位圈3和裝配在定位圈3內(nèi)的座體顆粒阻尼器，座體顆粒阻尼器上表面和定位圈3內(nèi)壁之間設(shè)有金屬橡膠多級(jí)減振墊圈4，蓋體2設(shè)置在金屬橡膠多級(jí)減振墊圈4上，蓋體2下表面固定連接有蓋體顆粒阻尼器，蓋體顆粒阻尼器位于金屬橡膠多級(jí)減振墊圈4內(nèi)部。
[0030]蓋體顆粒阻尼器包括蓋體阻振體5和蓋體顆粒填充物52，蓋體阻振體5內(nèi)部設(shè)有蓋體阻振空腔51，蓋體顆粒填充物52填充在蓋體阻振空腔51內(nèi)部；所述蓋體顆粒填充物52可為規(guī)則和不規(guī)則的、金屬和非金屬顆粒材料，填充率為50%~100%，優(yōu)選90%。
[0031]金屬橡膠減振墊圈4包括支撐圈7，支撐圈7上表面有外到內(nèi)依次設(shè)有限位圈8、第一減振圈9和第二減振圈10，限位圈8與第一減振圈9之間、第一減振圈9與第二減振圈10之間均具有間隙