CN109551964A - 跨座式单轨列车降噪材料和跨座式单轨列车轮包 - Google Patents

跨座式单轨列车降噪材料和跨座式单轨列车轮包 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种跨座式单轨列车降噪材料和跨座式单轨列车轮包，该降噪材料沿噪声发射方向包括依次贴合的阻尼吸音层(1)、耦合隔音层(2)、重质隔声层(3)和阻尼减震层(4)，所述阻尼吸音层(1)的材料为多孔橡胶材料，所述耦合吸音层(2)的材料为闭孔发泡材料，所述重质隔声层(3)的材料为重质橡胶隔声材料，所述阻尼减震层(4)的材料为宽温域阻尼材料。本公开提供的降噪材料和轮包能够有效对现有跨座式单轨列车橡胶充气轮胎与轨道梁之间的摩擦噪声、转向架和制动系统中低频噪声以及高频电机产生的电磁噪声进行吸声降噪，且具有安装方便和轻量化的效果。

Description

跨座式单轨列车降噪材料和跨座式单轨列车轮包
技术领域
本公开涉及降噪材料技术领域，具体地，涉及一种跨座式单轨列车降噪材料和跨座式单轨列车轮包。
背景技术
跨座式单轨列车是指列车跨座在路轨之上且两旁盖过路轨的列车，其具有噪音大等缺点，现有文献较少涉及跨座式单轨列车轮包降噪有关的隔音装置，申请号“201520145983.8”的中国发明专利公开了一种用于跨座式单轨列车隔声结构，该结构由承力钢结构、隔声屏结构、装饰隔声模块、泡沫铝吸声板、维护走道组成。所述的承力钢结构安装在轨道梁下部二侧及电缆桥架下；所述的隔声屏结构由直立安装的上直下弧的槽钢、水平安装的型钢及加劲肋组成，隔声屏结构顶部在车体下部车体裙板上，下部在轨道梁侧面下；所述的维护走道由护栏底部格栅组成，维护走道设置在承力钢结构与隔声屏结构之间。
该专利的技术方案能满足能有效消除车轮与混凝土轨道的摩擦噪声传播，具有安装方便、造价低，装饰性好等特点，但是存在以下几个缺点：(1)、该隔声结构中槽钢、型钢和加劲肋的强度要求大，增加了轨道梁的重量，加大了轨道梁的开发要求，同时需要安装过程中需要电焊等，安装不方便；(2)、该隔声结构只是对车体外的噪声进行阻隔，没有涉及车体内部(包括司机室、乘客室)噪声处理，对于提高车体内部的舒适性的效果较低。
目前单轨车辆国内的主要是日立的技术，其动力总成及转向系统设计都不一样，且公司采用的是较大功率的牵引电机高频噪声较为明显。目前所采用的方案为单层材料或者无梯度设计结构，不同面密度隔声材料的简单组合，只能对某一频段进行降噪，不能实现对宽频或者超高频实现降噪。
发明内容
本公开的目的是提供一种跨座式单轨列车降噪材料和跨座式单轨列车轮包，本公开提供的降噪材料和轮包对跨座式单轨列车隔音降噪效果好。
为了实现上述目的，本公开提供一种跨座式单轨列车降噪材料，该降噪材料包括沿噪声发射方向依次贴合的阻尼吸音层、耦合隔音层、重质隔声层和阻尼减震层，所述阻尼吸音层的材料为多孔橡胶材料，所述耦合隔音层的材料为闭孔发泡材料，所述重质隔声层的材料为重质橡胶隔声材料，所述阻尼减震层的材料为宽温域阻尼材料。
可选的，所述多孔橡胶材料为由胶黏剂黏结橡胶颗粒所形成的三维多孔材料。
可选的，所述多孔橡胶材料的平均降噪系数在0.7以上，计权隔声量达到27分贝以上。
可选的，所述闭孔发泡材料的闭孔率在95％以上。
可选的，所述重质橡胶隔声材料的计权隔声量在25分贝以上。
可选的，所述宽温域阻尼材料在温域为零下10℃至零上50℃的阻尼系数为0.01-0.5。
可选的，所述阻尼吸音层的厚度为10-50毫米，面密度为0.2-3.0千克/米2，优选所述阻尼吸音层的厚度为10-30毫米，面密度为0.2-1.5千克/米2；所述耦合隔音层的厚度为10-25毫米，面密度为0.2-2.7千克/米2；所述重质隔声层的厚度为0.8-2毫米，面密度为2.5-7千克/米2；所述阻尼减震层的厚度为2-8毫米，面密度为1.5-4.5千克/米2。
可选的，所述阻尼吸音层、耦合吸音层、重质隔声层和阻尼减震层的材料均达到欧盟N45545-2R1危险等级HL1以上的阻燃等级标准。
可选的，所述闭孔发泡材料为选自聚乙烯、三元乙丙橡胶、硅橡胶和丁腈橡胶中的至少一种；所述重质橡胶隔声材料为三元乙丙橡胶基隔声材料和/或乙烯-醋酸乙烯共聚物基隔声材料，所述宽温域阻尼材料为选自丁基苯橡胶、丙烯酸酯、丁腈橡胶和沥青阻尼材料中的至少一种。
本公开还提供一种跨座式单轨列车轮包，该轮包由本公开所提供的降噪材料制备，且所述阻尼减震层位于列车车轮一侧。
本公开提供的降噪材料和轮包能够有效对现有跨座式单轨列车橡胶充气轮胎与轨道梁之间的摩擦噪声、转向架和制动系统中低频噪声以及高频电机产生的电磁噪声进行吸声降噪，且具有安装方便和轻量化的效果。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开提供的跨座式单轨列车轮包一种具体实施方式的结构示意图。
图2是本公开实施例1、对比例1-4单轨列车车体内部的噪声频谱图，横坐标为频率，单位赫兹(Hz)，纵坐标为声压级，单位为dBA。
附图标记说明
1阻尼吸音层 2耦合隔音层
3重质隔声层 4阻尼减震层
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开中部分参数的定义和测定方法如下：
吸声系数：采用“GB/T 18696.1-2004声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第1部分：驻波比法”进行测定。
平均降噪系数(英文名称：Noise Reduction Coefficient，缩写为NRC)：计算方法为：在250、500、1000、2000Hz测得的吸声系数的平均值。
计权隔声量(或称为平均隔声量)：采用“声学建筑和建筑构件隔声声强法测量第1部分：实验室测量”进行测定。
闭孔率：采用“GB/T 10799-2008硬质泡沫塑料开孔和闭孔体积百分率的测定”进行测定。
阻尼系数(也可以称为阻尼损耗因子)：采用“GB/T 9870.1-2006硫化橡胶或热塑性橡胶动态性能的测定第1部分：通则”进行测定。
面密度指定厚度的物质单位面积的质量，该指定厚度为1.2mm。
欧盟N45545-2R1危险等级HL1的数据要求(欧盟《EN 45545机车防火保护——第2部分：材料及元件的防火要求》)：CFE火焰延伸测试≥20；热释放量无要求；Ds(4)烟密度≤600；VOF(4)烟密度≤1200；毒性测试≤1.2。
如图1所示，本公开提供一种跨座式单轨列车降噪材料，该降噪材料包括沿噪声发射方向依次贴合的阻尼吸音层1、耦合隔音层2、重质隔声层3和阻尼减震层4，所述阻尼吸音层1的材料为多孔橡胶材料，所述耦合吸音层2的材料为闭孔发泡材料，所述重质隔声层3的材料为重质橡胶隔声材料，所述阻尼减震层4的材料为宽温域阻尼材料。
单轨列车和普通列车的制动装置的差异，在普通列车中制动盘最大转速为3600r/min，单轨列车制动盘的最大转速为4500r/min，单轨列车频繁制动、加速和减速，导致噪声的频率较宽，现有跨座式单轨列车主要噪声包括橡胶充气轮胎与轨道梁之间的摩擦噪声、转向架和制动系统中低频噪声(800-2000Hz)以及高频电机产生的电磁噪声(3000Hz以上)，上述噪声的频率不同，容易由列车底部向上传导至列车车体内部，从而严重影响车内乘客的舒适性，并且上述复合噪声很难用单种材料进行完全消除。
针对跨座式单轨列车噪声构成的特点，本公开提供了跨座式单轨列车降噪材料(也可以称为声学包，英文名称为Sound Package)中阻尼减震层能够在宽温域范围内对来自车轨和车轮的振动进行阻尼损耗，从而配合重质隔声层能够对橡胶充气轮胎与轨道梁之间的摩擦噪声具有良好的降噪效果，而耦合隔音层能够通过其闭孔的结构有效隔绝转向架和制动系统的中低频噪声，阻尼吸音层中的多孔结构能够兼具隔音和吸音效果，对高频电机产生的电磁噪声具有良好的降噪效果，大大提升了单轨车辆的车内舒适性，车内降噪效果大于13dB以上，且采用多层复合的方式能够实现动力总成噪声的宽频化吸收。
根据本公开，所述多孔橡胶材料可以为由胶黏剂黏结橡胶颗粒所形成的三维多孔材料，其所用胶黏剂可以为选自丙烯酸胶黏剂、聚氨酯胶黏剂和硅酮基胶黏剂中的至少一种，所用橡胶颗粒的材料可以为选自丁腈橡胶、三元乙丙橡胶和顺丁橡胶中的至少一种，橡胶颗粒的粒径可以为0.5-3毫米，多孔橡胶材料的孔隙率(孔隙体积/多孔橡胶材料体积)可以为80-95％。阻尼吸音层由小而简单的橡胶颗粒单元构成长链分子吸音球，长链分子吸音球用胶黏剂通过物理链相互连接，在三维方向上形成多孔结构，平均降噪系数一般在0.7以上，计权隔声量可以达到27分贝以上，兼具吸隔音的降噪效果。
根据本公开，闭孔发泡材料的闭孔率越大，材料泡孔内部的空气对声波的阻滞效果越明显，所述闭孔发泡材料的闭孔率优选在95％以上。所述重质橡胶隔声材料的计权隔声量优选在25分贝以上。所述宽温域阻尼材料在温域为零下10℃至零上50℃的阻尼系数优选为0.01-0.5。所述阻尼吸音层的厚度可以为10-50毫米，优选为10-30毫米，阻尼吸音层中橡胶颗粒越小，泡孔越小，密度越大，其吸隔音性能越好，则材料越重，但结合轻量化效果，面密度可以为0.2-3.0千克/米2，优选为0.2-1.5千克/米2；所述耦合隔音层的厚度可以为10-25毫米，面密度可以为0.2-2.7千克/米2；所述重质隔声层的厚度可以为0.8-2毫米，面密度可以为2.5-7千克/米2；所述阻尼减震层的厚度可以为2-8毫米，面密度可以为1.5-4.5千克/米2，由于重质隔声层的面密度大于阻尼吸音层的面密度，可以形成密度梯度层，提高隔音效果。
根据本公开，为了提高防火效果，所述阻尼吸音层、耦合吸音层、重质隔声层和阻尼减震层的材料均可以达到欧盟N45545-2R1危险等级HL1以上的阻燃等级标准，阻燃等级主要由材料的结构和采用的阻燃剂的用量有关，目前能够达到这个阻燃标准的材料较少，有三聚氰胺、聚醚砜树脂、橡胶及塑料类等。
根据本公开，所述闭孔发泡材料可以为选自聚乙烯、三元乙丙橡胶、硅橡胶和丁腈橡胶中的至少一种；所述重质橡胶隔声材料可以为三元乙丙橡胶基隔声材料和/或乙烯-醋酸乙烯共聚物基隔声材料，所述宽温域阻尼材料可以为选自丁基苯橡胶、丙烯酸酯、丁腈橡胶和沥青阻尼材料中的至少一种。
本公开还提供一种跨座式单轨列车轮包，该轮包由本公开所提供的降噪材料制备，且所述阻尼减震层4位于列车车轮一侧。
本公开的轮包可以安装在玻璃钢件内部，阻尼减震层4远离列车车轮另一侧，紧贴玻璃钢件一侧，吸音效果更明显，总体降噪效果更好，对于提高车体内部的舒适性效果更明显。
下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
本公开实施例和对比例所用重质橡胶隔声材料制备方法如下：
1、称取一定量的橡胶基体(EPDM)，在开炼机先在55℃下塑炼15分钟后，称取加工助剂ZnO、炭黑、硬脂酸和白炭黑，并加入已经塑炼完成的基料中，橡胶基体与ZnO、炭黑、硬脂酸和白炭黑的重量比为100：5：10：1：5。
2、将所需的填料CaCO3(片状)进行改性处理，改性处理步骤为：将硅烷偶联剂、去离子水和乙醇按照重量比1：1：18混合，加硝酸调节pH至4，搅拌40分钟，得到硅烷偶联剂水解液；然后在研钵中，边研磨填料CaCO3边滴加硅烷偶联剂水解液，硅烷偶联剂与填料CaCO3比例为1.8：100。
3、将基料和加工助剂放入密炼机中在温度为160℃、时间为8min，压力为8.6MPa的条件下密炼成型后加入填料CaCO3，并加入无卤阻燃剂Fr-100，初步成型后倒入挤出机在挤出四段模温均为160℃、滚筒转速为3.5mm/s、压力为8.6MPa的条件下挤出成型，并经过电熨处理，做成1.3米宽的挤出片材，按照所需的规格尺寸裁切成所需重质橡胶隔声材料的大小规格，基料与CaCO3和无卤阻燃剂的重量比为1：3：1。
所得重质橡胶隔声材料的平均隔音量27分贝，面密度为7.0千克/米2。
实施例1
选取26毫米厚的多孔橡胶材料(静音板，平均降噪系数为0.7，平均隔音量为27分贝，面密度为1.5千克/米2)作为阻尼吸音层1、10毫米厚的聚乙烯塑料(PE)闭孔发泡材料(闭孔率为95％，商业牌号PE保温棉，面密度为0.2千克/米2)作为耦合隔音层2、2毫米厚的重质橡胶隔声材料作为重质隔声层3和2毫米厚的宽温域的丁基橡胶材料(商业牌号为IIR1751F，温域为零下10℃至零上50℃的阻尼系数为0.1-0.5，面密度为3.0千克/米2)作为阻尼减震层4，阻尼吸音层、耦合吸音层、重质隔声层和阻尼减震层的材料均达到欧盟N45545-2R1危险等级HL1以上的阻燃等级标准。
如图1所示，将四种材料依次贴合放置在常温0.3MPa压力下模压成型后，剪切贴于3毫米厚的玻璃钢轮包结构件外部，相邻边的菱角部分空腔用多孔橡胶材料填充，各层之间用密封胶密封，并安装在跨座式单轨列车司机室的某个轮包上，安装完成后将轮包周边密封，然后按照《GB/T 14892-2006城市轨道交通列车噪声限值和测量方法》测试，具体测定结果见图2。
对比例1
采用材料声学包1替换实施例1中的降噪材料进行制备轮包，具体制备方法和安装方法相同，声学包D1的材料按照玻璃钢轮包结构件外部表面向外的方向依次为厚度10毫米的减震泡沫(商业牌号为INTEREP)、10毫米厚的阻尼吸音层(同实施例1)、2毫米厚的阻尼减震层、2毫米厚的重质隔声层(同实施例1)和16毫米厚的阻尼吸音层(同实施例1)，按照《GB/T14892-2006城市轨道交通列车噪声限值和测量方法》测试，具体测定结果见图2。
对比例2
采用材料声学包2替换实施例1中的降噪材料进行制备轮包，具体制备方法和安装方法相同，声学包D2的材料按照玻璃钢轮包结构件外部表面向外的方向依次为厚度36毫米的三聚氰胺(巴斯夫)、2毫米厚的重质隔声层(同实施例1)和2毫米厚的阻尼减震层按照《GB/T 14892-2006城市轨道交通列车噪声限值和测量方法》测试，具体测定结果见图2。
对比例3
采用材料声学包3替换实施例1中的降噪材料进行制备轮包，具体制备方法和安装方法相同，声学包D3的材料按照玻璃钢轮包结构件外部表面向外的方向依次为厚度36毫米的聚对苯二甲酸乙二醇酯吸音棉(PET，3M公司)、2毫米厚的重质隔声层(同实施例1)和2毫米厚的阻尼减震层，按照《GB/T 14892-2006城市轨道交通列车噪声限值和测量方法》测试，具体测定结果见图2。
对比例4
本对比例不使用降噪材料仅安装3毫米厚的玻璃钢轮包结构件，按照《GB/T14892-2006城市轨道交通列车噪声限值和测量方法》测试，具体测定结果见图2。
从图2可以看出，与对比例4相比，采用本公开方案的实施例1宽频化较明显，降噪效果明显，平均降噪效果在13dB以上，且降噪效果均优于对比例1-3。

Claims (10)

1.一种跨座式单轨列车降噪材料，该降噪材料包括沿噪声发射方向依次贴合的阻尼吸音层(1)、耦合隔音层(2)、重质隔声层(3)和阻尼减震层(4)，所述阻尼吸音层(1)的材料为多孔橡胶材料，所述耦合吸音层(2)的材料为闭孔发泡材料，所述重质隔声层(3)的材料为重质橡胶隔声材料，所述阻尼减震层(4)的材料为宽温域阻尼材料。
2.根据权利要求1所述的降噪材料，其中，所述多孔橡胶材料为由胶黏剂黏结橡胶颗粒所形成的三维多孔材料。
3.根据权利要求1或2所述的降噪材料，其中，所述多孔橡胶材料的平均降噪系数在0.7以上，计权隔声量达到27分贝以上。
4.根据权利要求1所述的降噪材料，其中，所述闭孔发泡材料的闭孔率在95％以上。
5.根据权利要求1所述的降噪材料，其中，所述重质橡胶隔声材料的计权隔声量在25分贝以上。
6.根据权利要求1所述的降噪材料，其中，所述宽温域阻尼材料在温域为零下10℃至零上50℃的阻尼系数为0.01-0.5。
7.根据权利要求1所述的降噪材料，其中，所述阻尼吸音层的厚度为10-50毫米，面密度为0.2-3.0千克/米2；所述耦合隔音层的厚度为10-25毫米，面密度为0.2-2.7千克/米2；所述重质隔声层的厚度为0.8-2毫米，面密度为2.5-7千克/米2；所述阻尼减震层的厚度为2-8毫米，面密度为1.5-4.5千克/米2。
8.根据权利要求1所述的降噪材料，其中，所述阻尼吸音层、耦合吸音层、重质隔声层和阻尼减震层的材料均达到欧盟N45545-2R1危险等级HL1以上的阻燃等级标准。
9.根据权利要求1所述的降噪材料，其中，所述闭孔发泡材料为选自聚乙烯、三元乙丙橡胶、硅橡胶和丁腈橡胶中的至少一种；所述重质橡胶隔声材料为三元乙丙橡胶基隔声材料和/或乙烯-醋酸乙烯共聚物基隔声材料，所述宽温域阻尼材料为选自丁基苯橡胶、丙烯酸酯、丁腈橡胶和沥青阻尼材料中的至少一种。
10.一种跨座式单轨列车轮包，该轮包由权利要求1-9中任意一项所述的降噪材料制备，且所述阻尼减震层(4)位于列车车轮一侧。
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