CN101712259A - 列车车轮降噪阻尼装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车车轮降噪阻尼装置，其组成是：由至少两个圆环形的金属板(3a、3b)和至少一个圆环形的粘弹性阻尼层(4)交替粘结叠合构成噪声屏蔽板；噪声屏蔽板的外周通过外安装环(2)螺纹固定在车轮(1)的轮辋(1a)上，内周则通过夹圈(10)卡紧在轮毂(1c)及轮轴(1d)上。该种屏蔽装置降噪效果好，不改变车轮主体形状，推广实施容易。

Description

列车车轮降噪阻尼装置

技术领域

本发明涉及一种列车车轮降噪装置。

背景技术

随着轨道交通的快速发展，轮轨噪声成为轨道交通对环境影响的主要噪声源。列车轮轨滚动噪声是由于轨道结构钢轨表面的短波不平顺激发轮轨振动进而通过空气传播而产生的。伴随大量城市轨道交通的建设，在某些小半径曲线区段，车轮沿曲线钢轨会产生局部的横向滑动，即所谓“卡滞-滑动效应”，并因此形成一种高音调的轮轨啸叫声，给沿线居民带来严重的噪声污染。

轮轨噪声源主要由车轮和钢轨两大部分组成。其中降低铁路车轮噪声辐射有两条途径：一是根据声学原理，通过车轮外形优化设计降低车轮噪声。此种方法有效，但受到力学设计的限制，并且须对已定型的车轮主体形状进行改变，其推广应用难度很大。二是在结构上附加降噪装置。如在幅板两侧安装噪声屏蔽板或在转向架下方安装隔声裙对轮对进行部份遮盖，均能对噪声起到一定的屏蔽作用，但并未降低车轮本身的振动，其降噪效果有限；还有就是在车轮表面粘贴弹性阻尼约束层，通过降低车轮振动来降低噪声，也有一定的降噪效果，但车轮的高速旋转和复杂恶劣的行车环境容易使阻尼约束结构与车轮之间的粘贴层失效，发生剥离。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车车轮降噪阻尼装置，该种屏蔽装置降噪效果好，不改变车轮主体形状，推广实施容易。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种列车车轮降噪阻尼装置，其组成是：由至少两个圆环形的金属板和至少一个圆环形的粘弹性阻尼层交替粘结叠合构成噪声屏蔽板；噪声屏蔽板的外周通过外安装环螺纹固定在车轮的轮辋上，内周则通过夹圈卡紧在轮毂及轮轴上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、由多块圆环形的金属板安装在车轮轮辋和轮毂之间，将车轮辐射噪声最主要的区域-辐板区域完全覆盖住，从传播路径上阻碍噪声向周围空间的辐射。相邻的两金属板之间的粘弹性阻尼层能够传递结构力，当车轮在滚动过程中发生振动时，车轮轮辋与轮毂产生相对变形，带动粘弹性阻尼层两侧的金属板相对运动，在粘弹性阻尼层形成周期性剪应变，将机械能转变为热能而耗散振动能量，从而抑制屏蔽板及与其相连的车轮轮辋和车轮整体的振动，明显减少车轮的振动噪声辐射。总之，本发明既能从根本上抑制噪声的产生，也能阻碍噪声的传播，其降噪效果好。

二、本发明的屏蔽装置仅由金属板、粘弹阻尼层固定在车轮上构成，其结构简单，易于安装，方便实施；在单个车轮辐板两侧均安装本发明的铝制噪声屏蔽板之后，车轮总重量仅增加4％左右，约13.0kg。

三、本发明是在车轮主体上附加屏蔽装置，对车轮主体的形状和结构没有发生实质性改变，因此容易推广实施。

理论计算表明：本发明的屏蔽装置的降低噪声的有效频率范围100Hz～5000Hz。列车在300km/h下运行时，对轮轨100Hz～5000Hz的车轮滚动噪声的总辐射声功率有6～10dB(A)的显著降低。

上述的噪声屏蔽板的内周与夹圈间还依次设有内安装环、弹性卡环和橡胶圈。

这样，内安装环的使用使得噪声屏蔽板内周的强度增强，弹性卡环和橡胶圈则可使屏蔽板更牢固地固定在车轮上。

上述的粘弹性阻尼层的外径小于外安装环的内径，内径则大于内安装环的外径；金属板至少有四个，相邻的金属板一大一小交替，即大的金属板的外径等于外安装环的外径、内径小于内安装环的外径；相邻的另一金属板则为小的金属板，其外径小于外安装环的内径、内径等于内安装环的内径；相邻的两个大的金属板外周间嵌合有大间隔片，相邻的两个小的金属板内周间嵌合有小间隔片。

这样，形成了大金属板的外周固定在车轮上，相邻的两大金属板中部夹持两层粘弹性阻尼层及一层小金属板，而内周一端自由；相反，小金属板的内周固定在车轮上，相邻的两小金属板中部夹持两层粘弹性阻尼层及一层大金属板，外周一端自由；从而形成大金属板的夹持层(小金属板与两层粘弹性阻尼层)与小金属板的夹持层(大金属板与两层粘弹性阻尼层)相互交替，且可上(外周)、下(内周)错动的结构，当车轮运行，轮辋发生变形，轮毂与轮辋发生相对运动，大、小金属板的夹持层之间相应发生错动，在粘弹性阻尼层形成更大的周期性剪应变，更好地将机械能转变为热能而耗散振动能量，从而更好地抑制屏蔽板及与其相连的车轮轮辋和车轮整体的振动，并可方便地通过调节金属板和阻尼层的层数及厚度以调节阻尼的大小。

上述的相邻的两个大的金属板外周及其嵌合的大间隔片和外安装环通过螺钉连接，相邻的两个小的金属板内周间及其嵌合的小间隔片和内安装环通过铆钉铆接。

这样，使得大金属板的外周及小金属板的内周的固定更加牢固。

上述的圆环形的金属板由多个相同的扇形板拼装构成。这样，在轮辋发生形变时，金属板更容易发生错动，从而更好地抑制车轮的振动噪声。

上述的金属板的厚度为0.5～1.5毫米，粘弹性阻尼层的厚度为0.5～1.5毫米。这种规格的屏蔽板既能方便地安装在车轮上，其对振动抑制的频率范围与车轮噪声的频率范围适配。

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是车轮安装本发明装置后的上半部分的局部剖视结构示意图。

图2是本发明的图1中A处的放大结构示意图。

图3是本发明的图1中B处的放大结构示意图。

图4是本发明缩小的装配示意图

图5是有限元边界元软件数值计算出的安装本发明装置前后，车轮在轮轨粗糙度激励下的噪声辐射声功率对比曲线。由符号“○”串起的曲线为安装了本发明装置后的车轮的噪声辐射声功率曲线，另一条曲线则为未安装本发明装置的车轮噪声辐射声功率曲线；其中纵坐标为辐射声功率，单位为dB(A)，横坐标为噪声频率，单位为Hz。

具体实施方式

实施例

图1-4示出，本发明的一种具体实施方式：一种列车车轮降噪阻尼装置，其组成是：由至少两个圆环形的金属板3a、3b和至少一个圆环形的粘弹性阻尼层4交替粘结叠合构成噪声屏蔽板；噪声屏蔽板的外周通过外安装环2螺纹固定在车轮1的轮辋1a上，内周则通过夹圈10卡紧在轮毂1c及轮轴1d上。

本例的噪声屏蔽板的内周与夹圈10间还依次设有内安装环7、弹性卡环8和橡胶圈9。

本例的粘弹性阻尼层4的外径小于外安装环2的内径，内径则大于内安装环7的外径；金属板3a、3b有四个，相邻的金属板一大一小交替，即大的金属板3a的外径等于外安装环2的外径、内径小于内安装环7的外径；相邻的另一金属板则为小的金属板3b，其外径小于外安装环2的内径、内径等于内安装环7的内径；相邻的两个大的金属板3a外周间嵌合有大间隔片5，相邻的两个小的金属板3b内周间嵌合有小间隔片6。

本例中相邻的两个大的金属板3a外周及其嵌合的大间隔片5和外安装环2通过螺钉11连接，相邻的两个小的金属板3b内周间及其嵌合的小间隔片6和内安装环7通过铆钉12铆接。

本例的圆环形的金属板3a、3b由多个相同的扇形板拼装构成。

本例的金属板的厚度为0.5～1.5毫米，粘弹性阻尼层的厚度为0.5～1.5毫米。

图5是有限元边界元软件数值计算出的安装本发明装置前后，车轮在轮轨粗糙度激励下的噪声辐射声功率对比曲线。由符号“○”串起的曲线为安装了本发明装置后的车轮的噪声辐射声功率曲线，另一条曲线则为未安装本发明装置的车轮噪声辐射声功率曲线；其中纵坐标为辐射声功率，单位为dB(A)，横坐标为噪声频率，单位为Hz。从图5可以看出，安装本发明装置后，在轮轨噪声的显著频段(100-5000Hz)内，车轮在各频点发出的噪声均明显降低，可见车轮噪声得到了有效控制。

Claims (6)

1.一种列车车轮降噪阻尼装置，其组成是：由至少两个圆环形的金属板(3a、3b)和至少一个圆环形的粘弹性阻尼层(4)交替粘结叠合构成噪声屏蔽板；噪声屏蔽板的外周通过外安装环(2)螺纹固定在车轮(1)的轮辋(1a)上，内周则通过夹圈(10)卡紧在轮毂(1c)及轮轴(1d)上。

2.根据权利要求1所述的列车车轮降噪阻尼装置，其特征是：所述的噪声屏蔽板的内周与夹圈(10)间还依次设有内安装环(7)、弹性卡环(8)和橡胶圈(9)。

3.根据权利要求2所述的列车车轮降噪阻尼装置，其特征是：所述的粘弹性阻尼层(4)的外径小于外安装环(2)的内径，内径则大于内安装环(7)的外径；金属板(3a、3b)至少有四个，相邻的金属板一大一小交替，即大的金属板(3a)的外径等于外安装环(2)的外径、内径小于内安装环(7)的外径；相邻的另一金属板则为小的金属板(3b)，其外径小于外安装环(2)的内径、内径等于内安装环(7)的内径；相邻的两个大的金属板(3a)外周间嵌合有大间隔片(5)，相邻的两个小的金属板(3b)内周间嵌合有小间隔片(6)。

4.根据权利要求3所述的列车车轮降噪阻尼装置，其特征是：所述的相邻的两个大的金属板(3a)外周及其嵌合的大间隔片(5)和外安装环(2)通过螺钉(11)连接，相邻的两个小的金属板(3b)内周间及其嵌合的小间隔片(6)和内安装环(7)通过铆钉(12)铆接。

5.根据权利要求1所述的列车车轮降噪阻尼装置，其特征是：所述的圆环形的金属板(3a、3b)由多个相同的扇形板拼装构成。

6.根据权利要求1所述的列车车轮降噪阻尼装置，其特征是：所述的金属板(3a、3b)的厚度为0.5～1.5毫米，粘弹性阻尼层的厚度为0.5～1.5毫米。

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