阻尼车轮减振降噪的试验研究

对国内标准客车车轮外侧表面进行约束型阻尼处理,试制出由基层(KKD型标准客车车轮)、阻尼层和约束层3部分组成的阻尼车轮样品。在实验室实测标准车轮、阻尼车轮的振动传递函数和噪声级,分析阻尼车轮的减振降噪效果。试验结果表明:阻尼车轮具有良好的减振降噪效果,在1 200~5 000 Hz频段内,阻尼车轮较标准车轮的振动传递函数幅值有较大幅度下降,沿车轮结构传递的振动减小;在径向和轴向激励条件下,总噪声级降低达10 dB以上。该阻尼车轮在制作上工艺简单,无须对结构进行改造,具有良好的应用前景。     

轻轨车辆车轮NVH特征分析与校正

为研究有效的降噪车轮方案,在柔性车轮和轮对的NVH特征分析基础上,提出阻尼环约束的降噪设想.通过柔性车轮NVH特征分析及相关的轮轨噪声预测与试验结果对比,可以认为由于轮轨接触摩擦约束作用,车轮不可能产生轮辐弯曲模态振动,因而也不会形成TWINS模型所预测的0.3 kHz噪声成分.在力锤以及轨道不平顺与粗糙度等效力谱激扰作用下,柔性车轮和轮对NVH特征对比表明:车轮噪声是由轮辋高阶模态振动引起的,而这些高阶模态振动的主要激扰源应当归结于轨道粗糙度;阻尼环约束对这些高阶模态振动稳定性具有非常理想的校正效果,因而可以作为构建未来降噪车轮技术的理论依据;轨道不平顺所形成的轨道力谱只能使车轮产生低频动力作用,并引起道床、桥梁和附近建筑物的低频机械振动.     

中国标准动车组约束阻尼降噪板的研制与应用

依据时速350?km中国标准动车组顶层设计要求,在对比分析国内外车轮减振降噪措施的性能特点基础上,选定约束阻尼的降噪方式。针对中国标准动车组车轮的外形尺寸设计了约束阻尼降噪板,其具有高阻尼特性、无需改造车轮结构、使用期间免维护的特点,并完成了降噪板的安全评估、室内降噪效果测试、现场噪声测试和60万km的装车运用考核工作。目前安装有国产降噪板的中国标准动车组最高运行里程120万km,降噪板服役期间性能良好。     

高速铁路阻尼钢轨减振降噪特性研究

铺设阻尼钢轨是从声源处对钢轨振动噪声进行控制的有效方法。本文将有限元法与边界元法相结合,建立阻尼钢轨-无砟轨道系统振动-声辐射分析模型,以高速轮轨力谱作为激励,分析阻尼钢轨材料、结构参数对钢轨导纳传递特性及声辐射特性的影响。计算结果表明:阻尼钢轨的减振降噪能力随阻尼材料损耗因子的增加而增强,但两者并非呈线性关系;增大阻尼层厚度可提高阻尼钢轨的耗能能力;约束板的材料特性及厚度对阻尼钢轨的减振降噪效果影响不大,约束板的设计宜采用轻质、较薄合金材料;将阻尼敷设在轨腰及钢轨上、下翼缘可取得最佳减振降噪效果,但在减振降噪要求较低的区段可将阻尼材料仅敷设在轨腰和钢轨下翼缘。计算及分析结果可为高速铁路阻尼钢轨的优化设计提供参考。     

新型地铁车辆降噪阻尼车轮应用方案的探究

文章对地铁车轮降噪措施选择进行了技术分析,综合考虑建议采用阻尼环措施。为了研究阻尼车轮的降噪效果,基于ISO 3095和ISO 3381,在北京某地铁线路对安装了阻尼车轮的新型100km/h地铁车辆进行了车内外噪声线路测试。测试结果表明,阻尼环对车内标准测点降噪效果不显著,对车外标准测点有约1dB的降噪效果,对转向架区域近场轮轨噪声有显著的降噪效果,最大降噪量可达18dB。     

压剪复合型弹性车轮的纵向振动影响及其控制

针对弹性车轮在运行时的纵向振动问题,建立弹性车轮6自由度复合动力学模型。基于某装有弹性车轮的地铁车辆,研究其运行速度、弹性车轮自身阻尼特性对弹性车轮纵向振动的影响。对弹性车轮发生中低频大幅纵向振动时车体与构架的振动进行分析,根据弹性车轮纵向振动特点研究其控制与抑制方法。结果表明:由于轮毂与轮芯之间阻尼特性较小且具有大的刚度,当车轮高速运行时,轮轨蠕滑力诱发了弹性车轮纵向中低频大幅振动;该振动对构架振动影响较大,但对车体基本没有影响;提高一系纵向阻尼是抑制弹性车轮纵向振动的有效合理方法,当阻尼达到72 k N·s/m时可有效抑制本车弹性车轮振动。     

上海轨道交通6号线车辆阻尼车轮降噪措施及效果

阐述城市轨道交通车辆阻尼降噪车轮结构和降噪原理,对安装阻尼车轮的列车和普通列车在通过轨道直线区段、曲线区段以及低速、高速运行等工况下的噪声进行对比试验,从声级、频谱、时域谱三方面分析了试验结果,验证了阻尼车轮降噪的实际效果。     

低噪声车轮阻尼控制的有限元分析

运用有限元分析方法,对采用表面阻尼处理技术制成的低噪声车轮进行阻尼控制分析,给出了结构损耗因子的计算公式。以国内标准车轮为对象,采用铝质约束层,提出在车轮的双面敷设约束型阻尼层、在车轮的单面完全敷设约束型阻尼层、在轮幅板两侧敷设约束型阻尼层和在轮辋下部两侧敷设约束型阻尼层等4种约束型阻尼设计方案,并利用有限元ANSYS软件对各方案进行模态及谐响应分析和对比,确定最佳阻尼设计方案。分析结果表明:采用表面阻尼处理技术制成的低噪声车轮有着良好的减振降噪效果;为在较宽的频率范围(100~5 000 Hz)内获得较好的减振降噪效果,综合经济、加工难易等因素,在车轮的单面完全敷设约束型阻尼层是较为合理的方案。     

弹性车轮动态刚度测试及阻尼特性分析

随着城市轨道交通的快速发展,轨道交通带来的振动和噪声等问题受到居民越来越广泛的关注。弹性车轮通过在轮箍和轮心间嵌入橡胶弹性元件,能有效降低轮轨间的振动和噪声。本文通过对弹性车轮进行动态刚度测试,同时对其阻尼特性进行计算分析,分析弹性车轮在不同工况下的减振降噪效果。     

高速列车结构振动噪声预测与降噪技术研究

基于有限元法和边界元法以及声传递向量,运用ANSYS软件和SYSNOISE软件研究高速列车车体的结构模态与室内声腔声学模态,仿真分析高速列车结构-声场耦合系统的低频噪声,并对铺设吸声材料和涂敷阻尼材料的车身部件进行声学贡献分析,为高速列车的减振降噪提供理论依据.对某高速列车拖车的仿真分析结果表明:该车声学测试点的总声压级超出了TB 1809-86标准拖车客室的容许噪声值;在某些计算频率下,车体某些部件涂敷阻尼材料后对客室测试点的声学贡献由小变大,这说明阻尼材料不仅改变了这些部件的振动幅值,同时也改变了振动相位.因此,在采用阻尼材料减振降噪时,应对车体板件进行声学贡献分析,充分考虑阻尼材料对测试点声压级的影响,有针对性地采取措施,降低乘客室内噪声.     

钢桁结合梁桥约束阻尼层减振降噪方法研究

结合模态应变能法和统计能量分析,提出约束阻尼层桥梁车致振动与结构噪声理论计算方法,探讨约束阻尼层参数对高速铁路钢桁结合梁桥噪声的影响规律。分析结果表明:高速铁路钢桁结合梁桥辐射结构噪声问题突出,亟需减振降噪处理;钢桁梁主要构件中腹板辐射噪声大于翼缘板,对腹板敷设约束阻尼层进行减振降噪更有效;阻尼层剪切模量增大对高频降噪有利;相同的约束阻尼层构造对厚度越小的基层,减振能力越强;约束阻尼层可明显降低钢梁的局部振动,并能降低全频段的桥梁噪声;约束阻尼层对高频段噪声的降低量大于低频;敷设约束阻尼层使场点M(水平距近轨中心线25m、竖向高出轨面3.5m)的声压级降低5.1dB(A),其质量仅为结构恒载的0.15%。     

车轮动力吸振器对城轨列车噪声抑制效果试验研究

为分析研究车轮动力吸振器运行条件下的噪声抑制效果,根据标准ISO3095—2005、ISO3381—2005、GB/T 5111—2011和GB/T 3449—2011开展了装配和拆除车轮动力吸振器2种工况下,城轨列车车内、外噪声线路测试。结果表明:该车轮动力吸振器对车内噪声抑制效果不明显,甚至还会略微增大车内噪声,其噪声抑制效果为-0.7~1.5 dB;对城轨列车车外噪声抑制效果较好,有1.2~3.1 dB的噪声抑制效果。该车轮动力吸振器对1 000 Hz以上频率的轮轨噪声有良好的抑制效果,且随频率增高效果越显著。对100 Hz以下低频区段,其噪声抑制作用为负,会增加该频率区段的噪声水平。近场车轮噪声测点与7.5 m远1.2 m高车外标准测点,两者的降噪值和频谱变化特性均很相近,因此,在车外线路噪声测试实施困难的情况下,可采用车轮近场噪声测试方法来替代评价分析阻尼车轮对车外噪声的抑制效果。相关结果可为低噪声车轮设计和低噪声车轮降噪效果评价提供参考和依据。     

简析高速重载工况对车轮轮辋疲劳裂纹萌生的影响

研究了在重载列车和高速列车车轮实际使用工况下,轮轨接触应力提高后车轮轮辋内部应力增加对轮辋疲劳裂纹萌生的影响。对普通列车、重载列车、高速列车上实际运用过程中发生辋裂的车轮进行失效分析和研究,结果表明:列车轴重增加和运行速度提高,导致车轮轮辋内部萌生裂纹的"临界夹杂物尺寸"减小,使车轮轮辋中原本处于安全尺寸范围的脆性夹杂物越过"临界夹杂物尺寸"成为疲劳裂纹萌生的主要发源点,最终导致车轮轮辋疲劳裂纹的形成。     

轮轨系统激励下列车-轨道耦合系统的振动分析

运用弹性系统动力学总势能不变值原理和形成矩阵的"对号入座"法则,建立了列车-轨道耦合系统的竖向振动方程。分析了车轮偏心和轨道随机不平顺对高速行车影响。研究表明:车轮偏心属于周期性激扰源,它将导致系统的周期性强迫振动;车轮偏心对钢轨和轨道板的竖向振动位移影响较小,而对轮轨之间相互作用以及系统各部件的振动加速度影响较大,且随着偏心距的增大,系统的动力响应将加剧;郑武高速试验段轨道随机不平顺幅值大约为4mm左右,其对系统动力响应影响较小,平顺性较好。     

地铁车轮降噪研究

利用轮轨噪声预测模型软件TWINS,以3种典型地铁车轮结构为例,分析车轮直径和制动方式对车轮噪声的影响,并利用各种阻尼措施和基于降低车轮噪声的车轮设计原则,对车轮结构进行优化和降噪研究.研究表明:减小车轮直径会增大车轮噪声声功率级约1.5～2.0 dB;轮盘制动的车轮比踏面闸瓦制动的车轮的噪声声功率级约小7.3 dB;采用三明治阻尼板和双阻尼环结构,可分别将SHL10车轮的噪声声功率级降低约7.8和4.6 dB;各种阻尼措施对NJL2车轮的降噪效果与SHL10车轮类似;采用单阻尼环(焊接接头)结构能将SHL10车轮的噪声声功率级降低约1.8 dB;双阻尼环结构对SHDB车轮的降噪效果明显;车轮结构优化后得到的SHL10O的车轮噪声声功率级比SHI10的车轮噪声声功率级降低2.3 dB,而NJI2O车轮的噪声声功率级比NJL2车轮的噪声声功率级降低1.6 dB.     

适用于地铁车辆的降噪方式及发展方向

随着城市化的不断发展,城市轨道交通带来的噪声和振动等问题严重影响居民的生活。轮轨噪声是城市轨道交通的主要噪声来源。文章通过对轨道系统的线路扣件减振、车轮降噪板、车轮降噪环、弹性车轮等减振降噪方式进行介绍和未来发展展望。     

高速列车车轮多边形试验研究

针对车轮多边形磨耗对高速列车车辆振动的影响,进行实车跟踪、试验室模态测试,测试表明,转向架系统在580Hz左右存在显著的振动峰值,与转向架系统模态频率吻合;车轮多边形是轮轨耦合振动条件下的等频率分割造成的,它的形成与轮轨系统耦合振动息息相关,是轮轨关系恶化后的产物。     

车轮偏磨对高速列车直线运行性能的影响

对某高速线路上运用的高速列车车轮踏面磨耗特性进行跟踪测量,发现高速列车车轮踏面以凹形磨耗为主,各轮对均存在偏磨现象,部分车辆出现整体向同一侧偏磨的现象。对现场实测车轮的轮轨接触几何特性进行计算分析,根据列车参数建立车辆动力学仿真模型,分析凹形磨耗及不同车轮偏磨形式对车辆动力学的不利影响。结果表明:当轮对出现偏磨时,随着轮对横移的变化,踏面等效锥度存在负锥度现象,导致轮轨接触的平衡位置偏离轮对对中位置,加快偏磨的发展;凹形磨耗踏面轮轨接触点存在多个平衡位置,车辆运行过程中轮轨接触点在几个平衡位置间跳跃造成"轮缘到假轮缘"的冲击振动,影响车辆的运行性能;当车轮产生偏磨后,轮轨冲击振动对车辆的影响变得更为复杂;同相偏磨较反相偏磨对车辆的临界速度及平稳性影响更为严重。     

高速铁路调频约束阻尼钢轨的降噪性能

为研究同时采用约束阻尼降噪和动力吸振2种措施的调频约束阻尼钢轨在高速运营条件下的降噪性能,利用有限元法建立钢轨-吸振器有限元模型,分析了谐振式动力吸振器关键参数对钢轨振动特性的影响,并建立试验段进行实车试验。研究结果表明:谐振式动力吸振器的谐振块质量不宜小于3.0 kg,弹性体弹性模量宜为1.0~3.0 MPa,弹性体阻尼宜为7.5~15.0 kN·s/m;调频约束阻尼系统可在较宽频域内降低钢轨竖向和横向振动,抑制以800~1 400 Hz为主频的高速铁路钢轨振动,在630~1 600 Hz频域降噪效果显著。     

高速列车在板式轨道上运行时的滚动噪声预测

在已建立的轮轨滚动噪声预测模型的基础上,对"中华之星"高速列车在板式轨道上运行时的轮轨滚动噪声进行了预测分析,结果表明:钢轨辐射的主要是中、高频噪声,车轮辐射的主要是中频噪声,而轨道板则辐射高、中和低频噪声;钢轨噪声最大,车轮次之,轨道板最小。通过对高速列车在板式轨道上运行时产生的轮轨滚动噪声与在有碴轨道上运行时的轮轨滚动噪声比较,发现板式轨道噪声辐射比有碴轨道大4.0dB(A)左右。