CN106364256A - 一种地铁车辆用弹性车轮 - Google Patents

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周信
邹强
何远鹏
江波
刘玉霞
肖锋
薛弼
薛弼一
吕永华
金学松
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Southwest Jiaotong University
Maanshan Iron and Steel Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种地铁车辆用弹性车轮，包括轮辋(1)、轮心(4)，其特征在于：所述的轮辋(1)与轮心(4)之间过盈嵌合有截面呈碗型的橡胶层(2)，且橡胶层(2)的宽度小于轮辋(1)的宽度(4)；所述的轮心(4)在橡胶层(2)的外侧设有安装槽，安装环(3)与安装槽过盈配合，螺栓(5)穿过安装环(3)及橡胶层(2)后与轮心(4)的内侧螺纹连接。该种弹性车轮结构简单、具有合适的径向和轴向刚度，降噪隔振效果好，安全性高。

Description

一种地铁车辆用弹性车轮
技术领域
本发明涉及一种地铁车辆用弹性车轮。
背景技术
地铁已经成为我国大城市日益重要的交通方式。但地铁运行时产生的振动噪声，既会影响车内乘客乘坐的舒适性，也会影响沿线居民的工作和休息。而采用弹性车轮是一种降低地铁轮轨振动噪声的有效方式。
对于普通的整体辗钢标准车轮，车轮滚动辐射噪声主要在2000Hz以上。这是因为轮轨滚动作用力激发了车轮2000Hz附近及以上的径向模态振动和径向轴向耦合模态振动，进而引起车轮踏面区域、轮辋和辐板的振动声辐射。弹性车轮结构通过在轮辋和轮心之间设置橡胶层，主要起到两方面的作用：一是橡胶层具有吸振作用，可直接吸收车轮的振动，降低声辐射。二是橡胶件具有隔振作用，将车轮的轮辋部分和辐板部分在某一频率以上进行解耦，如果解耦频率在2000Hz以下，可大幅降低辐板的振动声辐射。但是由于弹性车轮的橡胶层将轮辋和辐板解耦，轮辋部分变得自由，增加了轮辋的模态密度，因此轮辋的共振模态更容易被激发，导致轮辋声辐射增大。目前轨道交通中应用的弹性车轮，对于中低频辐射噪声的降噪效果有限，甚至还增大了中低频噪声，往往需要在车轮外侧加装调谐质量阻尼器来抑制中低频噪声，造成弹性车轮结构复杂，应用成本增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种地铁车辆用弹性车轮，该种弹性车轮结构简单、具有较高的径向和轴向刚度，降噪隔振效果好，安全性高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种地铁车辆用弹性车轮，包括轮毂、辐板、轮辋及辐板与轮辋之间的轮心，轮辋与轮心的宽度相等，其特征在于：所述的轮辋与轮心之间嵌有截面呈碗型的橡胶层，且橡胶层的宽度小于轮辋的宽度；所述的轮心在橡胶层的外侧设有安装槽，安装环与安装槽过盈配合，螺栓穿过安装环及橡胶层后与轮心的内侧螺纹连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、轮辋与轮心之间嵌入的橡胶层具有吸振作用，可直接吸收车轮的振动，降低噪声辐射；同时，由于橡胶层的截面具有呈碗型的特殊设计，这种橡胶层结构具有良好的径向刚度和轴向刚度，其径向刚度范围为130～160kN/mm，轴向刚度范围为25～30kN/mm，对2000Hz以上的噪声具有良好的隔振作用；并且也部分限制了轮辋的自由，避免了轮辋共振模态的激发，从而无需在车轮外侧加装调谐质量阻尼器来抑制中低频噪声。其结构简单吸振降噪效果好。
理论分析表明，本发明的弹性车轮相对于标准车轮，可在全频带降低噪声10.7dBA，其中在2000Hz以下频段可降低6dBA，在2000-5000Hz频段，可降低15.6dBA。
二，本发明的橡胶层同时使用了过盈配合和螺栓紧固，橡胶层轮辋、轮心间的连接牢固、具有更好的安全性。
上述的橡胶层的碗型截面的底部平直，顶部平直；橡胶层沿轮周方向呈连续的圆环或间断的圆弧块。
底部、顶部均平直的碗型截面橡胶层能与轮辋、轮心间实现更可靠的连接，具有更好的减振效果，也具有更好的安全性。
上述的轮辋在橡胶层以内的部位与轮心在橡胶层以内的部位间具有2-5mm的间隙，且所述的间隙位于橡胶层内侧沿厚度的1/3-2/3处；轮辋在橡胶层以外的部位与安装环在橡胶层以外的部位间有2-5mm的间隙；且所述的间隙位于橡胶层侧沿厚度的1/3-2/3处。
这样，在车轮运行过程中，轮辋与轮心及安装环不会在侧缘处产生直接接触，使橡胶层能够充分发挥作用，进一步提高降噪隔振作用。并且橡胶层的内侧沿和外侧沿均被轮辋与轮心挡住，使橡胶层更牢固的嵌合在轮辋与轮心的嵌合槽内。
附图说明
图1为本发明实施例的截面结构示意图。
图2为本发明的弹性车轮与整体辗钢标准车轮的辐射声功率级计算对比结果。
具体实施方式
实施例
图1示出，本发明的一种具体实施方式是，一种地铁车辆用弹性车轮，包括轮辋1、轮心4，其特征在于：所述的轮辋1与轮心4之间过盈嵌合有截面呈碗型的橡胶层2，且橡胶层2的宽度小于轮辋1的宽度4；所述的轮心4在橡胶层2的外侧设有安装槽，安装环3与安装槽过盈配合，螺栓5穿过安装环3及橡胶层2后与轮心4的内侧螺纹连接。
本例的橡胶层2的碗型截面的底部平直，顶部平直；橡胶层2沿轮周方向呈连续的圆环或间断的圆弧块。
本例的轮辋1在橡胶层2以内的部位1a与轮心4在橡胶层2以内的部位4a间具有2-5mm的间隙，且所述的间隙位于橡胶层2内侧沿厚度的1/3-2/3处；轮辋1在橡胶层2以外的部位1b与安装环3在橡胶层2以外的部位3b间有2-5mm的间隙；且所述的间隙位于橡胶层2侧沿厚度的1/3-2/3处。
图2为本发明的弹性车轮与整体辗钢标准车轮的辐射声功率级计算对比结果。图2表明，相对于标准车轮，本发明的弹性车轮在全频带能降低噪声10.7dBA，其中在2000Hz以下频段可降低噪声6dBA，在2000-5000Hz频段，可降低噪声15.6dBA。
显然，本发明的内侧是指车轮靠近轨道中心一侧，外侧则是指远离背离轨道中心一侧。

Claims (3)

1.一种地铁车辆用弹性车轮，包括轮辋(1)、轮心(4)，其特征在于：所述的轮辋(1)与轮心(4)之间过盈嵌合有截面呈碗型的橡胶层(2)，且橡胶层(2)的宽度小于轮辋(1)的宽度(4)；所述的轮心(4)在橡胶层(2)的外侧设有安装槽，安装环(3)与安装槽过盈配合，螺栓(5)穿过安装环(3)及橡胶层(2)后与轮心(4)的内侧螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种地铁车辆用弹性车轮，其特征在于：所述的橡胶层(2)的碗型截面的底部平直，顶部平直；橡胶层(2)沿轮周方向呈连续的圆环或间断的圆弧块。
3.根据权利要求1所述的一种地铁车辆用弹性车轮，其特征在于：所述的轮辋(1)在橡胶层(2)以内的部位(1a)与轮心(4)在橡胶层(2)以内的部位(4a)间具有2-5mm的间隙，且所述的间隙位于橡胶层(2)内侧沿厚度的1/3-2/3处；轮辋(1)在橡胶层(2)以外的部位(1b)与安装环(3)在橡胶层(2)以外的部位(3b)间有2-5mm的间隙；且所述的间隙位于橡胶层(2)侧沿厚度的1/3-2/3处。
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