CN110217043A - 降噪环及车轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降噪环及车轮，涉及列车降噪技术领域，其中，降噪环用于车轮的减振降噪，包括具有开口的环体，环体包括位于开口两侧的第一端面和第二端面，第一端面和第二端面接触配合以使环体形成完整的圆环，且第一端面和第二端面能够完全错开以压拢环体；其中，车轮包括轮辋和上述降噪环，轮辋的内壁开设有与降噪环匹配的环槽，降噪环安装于环槽。该降噪环中，开口处无需连接件连接，实体结构仅包括环体，结构简单；安装时，错开第一端面和第二端面并压拢环体，即可方便快捷地安装，十分便捷；第一端面和第二端面匹配接触后，环体能够形成完整的圆环，从而减少对车轮动平衡的影响。

Description

降噪环及车轮

技术领域

本发明涉及列车降噪技术领域，尤其是涉及一种降噪环及车轮。

背景技术

近年来，轨道交通系统发展迅速，轨道车辆的运行速度大幅提升，而由此带来的轨道交通噪声污染也引起了人们的强烈关注。列车运行时产生的振动和噪声，不仅会影响列车内乘客的乘车体验，还会影响周围的环境和居民。而随着生活水平的提高，人们对噪声的容忍度随之下降。因此，采取相应的措施降低列车运行时产生的振动和噪声，不仅有利于环境保护，还有利于轨道交通的持续和健康发展。

轨道交通噪声主要包括轮轨噪声、气动噪声、设备噪声等，其中，轮轨噪声为轨道交通噪声污染的主要成分。轮轨噪声主要由车轮与轨道在相互作用中激发振动辐射生成。因此，降低车轮的振动及噪声辐射是降低轨道交通噪声的一种有效措施。车轮振动辐射噪声主要与其结构几何参数和阻尼特性有关，车轮的材料是钢铁，车轮本身的阻尼很小，所以很难通过改变车轮固有的特性实现降噪，但可以通过对车轮进行阻尼处理来达到降噪的目的，即通过阻尼特性作用吸收车轮的振动能量。

目前，国内运营的轨道车辆主要通过安装降噪环的方式进行降噪。降噪环主要是利用干摩擦阻尼的耗能作用来抑制结构的振动水平。但现有技术采用的降噪环结构复杂，且影响车轮的动平衡。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种降噪环，以解决现有技术中存在的降噪环结构复杂，且影响车轮的动平衡的技术问题。

本发明提供的降噪环，用于车轮的减振降噪，包括具有开口的环体，所述环体包括位于所述开口两侧的第一端面和第二端面，所述第一端面和所述第二端面接触配合以使所述环体形成完整的圆环，且所述第一端面和所述第二端面能够完全错开以压拢所述环体。

进一步的，所述环体的材质为金属橡胶。

进一步的，所述环体呈螺旋状。

进一步的，所述环体的轴向截面为长圆形。

进一步的，所述环体的轴向截面为正圆形。

进一步的，所述第一端面所在的平面和所述第二端面所在的平面均经过所述环体的轴线。

进一步的，所述第一端面和所述第二端面均平行于所述环体的轴线。

进一步的，所述第一端面的中心和所述环体的轴线确定的平面为第一平面，所述第一端面与所述第一平面之间的夹角为45°。

本发明提供的降噪环能够产生以下有益效果：

本发明提供的降噪环，包括用于减振降噪的环体和用于方便环体安装的开口。安装该降噪环时，错开环体的第一端面和第二端面，压拢环体以缩小环体的直径；先装入部分环体，然后使环体沿周向整体对准环槽，松开环体，环体即可向恢复直径的方向张开并入槽，安装完成。

该降噪环中，开口处无需连接件连接，实体结构仅包括环体，结构简单；安装时，错开环体的第一端面和第二端面并压拢环体，环体的直径减小，从而能够把环体装入车轮的环槽，提高了降噪环的安装便捷性；安装完成后，环体的第一端面和第二端面匹配接触后，环体形成完整的圆环，降噪环沿周向对车轮各位置的影响一致，从而极大地减少了降噪环对车轮的动平衡的影响；而当受到使降噪环的直径减小的作用力时，环体的第一端面和第二端面可以抵接，从而降噪环的直径不会减小，进而不易从环槽脱落，安装牢固性高。

此外，由于该降噪环不是闭合环，所以当车轮滚动时，环体能够在离心力的作用下张开，环体的安装牢固性增加，环体与车轮之间的干摩擦也增加，阻尼耗能增加，从而减振降噪效果提高，且离心力越大，环体越牢固，环体与车轮之间的干摩擦也越大，阻尼耗能越多；由于环体能够张开，环体与车轮接触良好，从而能够减少环体由于在环槽内滑动产生的磨损，进而有效保持降噪环的减振降噪效果和延长其使用寿命。

本发明的第二个目的在于提供一种车轮，以解决现有技术中存在的降噪环结构复杂，且影响车轮的动平衡的技术问题。

本发明提供的车轮，包括轮辋和所述的降噪环，所述轮辋的内壁开设有与所述降噪环匹配的环槽，所述降噪环安装于所述环槽。

进一步的，所述车轮还包括轮辐，所述环槽的数量为两个，两个所述环槽分别位于所述轮辐的两侧；

所述降噪环的数量为两个，两个所述降噪环分别安装于两个所述环槽。

本发明提供的车轮能够产生上述降噪环全部的有益效果，故在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的第一种降噪环的三维结构示意图，其中，第一端面与第二端面接触配合；

图2为本发明实施例提供的第一种降噪环的正视结构示意图，其中，第一端面与第二端面接触配合；

图3为本发明实施例提供的第二种降噪环的正视结构示意图，其中，第一端面与第二端面接触配合；

图4为本发明实施例提供的第二种降噪环的三维结构示意图，其中，第一端面与第二端面完全错开；

图5为本发明实施例提供的第二种降噪环的轴向截面的示意图；

图6为本发明实施例提供的车轮的局部剖面示意图。

图标：

100-环体；110-第一端面；120-第二端面；

200-开口；

300-轮辋；310-环槽；

400-轮辐。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供的降噪环，用于车轮的减振降噪，包括具有开口200的环体100，环体100包括位于开口200两侧的第一端面110和第二端面120，第一端面110和第二端面120接触配合以使环体100形成完整的圆环，且第一端面110和第二端面120能够完全错开以压拢环体100。

本实施例提供的车轮，如图6所示，包括轮辋300和降噪环，轮辋300的内壁开设有与降噪环匹配的环槽310，降噪环安装于环槽310。

安装该降噪环时，错开环体100的第一端面110和第二端面120，压拢环体100以缩小环体100的直径；先装入部分环体100，然后使环体100沿周向整体对准环槽310，松开环体100，环体100即可向恢复直径的方向张开并入槽，安装完成。

该降噪环中，开口200处无需连接件连接，实体结构仅包括环体100，结构简单；安装时，错开环体100的第一端面110和第二端面120并压拢环体100，环体100的直径减小，从而能够把环体100装入车轮的环槽310，提高了降噪环的安装便捷性；安装完成后，环体100的第一端面110和第二端面120匹配接触后，环体100形成完整的圆环，降噪环沿周向对车轮各位置的影响一致，从而极大地减少了降噪环对车轮的动平衡的影响；而当受到使降噪环的直径减小的作用力时，环体100的第一端面110和第二端面120可以抵接，从而降噪环的直径不会减小，进而不易从环槽310脱落，安装牢固性高。

此外，由于该降噪环不是闭合环，所以当车轮滚动时，环体100能够在离心力的作用下张开，环体100的安装牢固性增加，环体100与车轮之间的干摩擦也增加，阻尼耗能增加，从而减振降噪效果提高，且离心力越大，环体100越牢固，环体100与车轮之间的干摩擦也越大，阻尼耗能越多；由于环体100能够张开，环体100与车轮接触良好，从而能够减少环体100由于在环槽310内滑动产生的磨损，进而有效保持降噪环的减振降噪效果和使用寿命。

本实施例中，环体100的材质可以为金属橡胶。金属橡胶具有高弹性大阻尼的特性，是一种多孔的阻尼材料，由金属丝经过选丝、绕丝、拉伸、编织和模压成型等工艺过程制作而成，既具有橡胶材料的弹性和阻尼性能，又保持了金属的优异特性。金属橡胶从表到里具有大量的互相连通的微孔和缝隙，当声波传入金属橡胶内部后，引起孔隙中的空气产生振动并与金属丝发生摩擦，由于粘滞作用，声波转变为热能而被消耗掉，从而达到吸收声音的效果。由于金属橡胶具有比表面积大、有效孔隙率高、性能稳定等特点，所以金属橡胶的减振吸声效果优异。此外，金属橡胶以金属丝为原材料，使其具备耐高温、耐低温、耐高压、耐高真空等特点，且不易挥发，能够抵抗辐射和粒子的撞击，根据不同应用场合的具体需求，还可以选择具有耐腐蚀或抗老化等性能的金属丝，从而能够大大满足降噪环在多种环境下的使用需求。

本实施例中，如图4所示，环体100可以呈螺旋状。安装时，可以压拢环体100以缩小环体100的直径，然后装入部分环体100，并使环体100沿周向整体对准环槽310，最后松开环体100，环体100入槽，完成安装；也可以先装入环体100的一端，然后将环体100从其装入的一端至其另一端逐渐旋入环槽310，借助环槽310对环体100轴向上的作用力，安装省时省力，且环体100逐渐旋入环槽310，环槽310对环体100的限制区域平稳增大，从而提高了降噪环的一次安装成功率。此外，螺旋状的环体100具有沿其轴向运动的趋势，所以，环体100沿其轴向的端面与车轮之间的干摩擦增加，从而能够增加阻尼耗能，进而提高减振降噪效果。

本实施例中，环体100的轴向截面可以为正圆形。环体100除了能够利用其与车轮之间的干摩擦产生阻尼耗能从而减振吸声外，环体100的外露部分还能够利用金属橡胶的多孔结构进行吸声降噪，从而提高降噪效果。

本实施例中，如图5所示，环体100的轴向截面可以为长圆形。环体100的外露部分增加，从而能够进一步提高吸声降噪效果。

需要说明的是，环体100的轴向截面还可以为其他形状，不限于正圆形或者长圆形，比如，环体100的轴向截面还可以为矩形，只要环体100能够与车轮的环槽310配合，实现减振降噪的效果即可。

本实施例中，如图1和图2所示，第一端面110所在的平面和第二端面120所在的平面可以均过环体100的轴线。即，第一端面110和第二端面120均相当于环体100的轴向截面，所以制造该降噪环的模具的模腔在周向上自一端至另一端截面形状始终保持一致，从而降低了模具的复杂程度和制造难度。

本实施例中，如图3所示，第一端面110和第二端面120可以均平行于环体100的轴线。装入环槽310后，第一端面110和第二端面120可以沿二者所在的平面错开，从而能够有效减少由于制造误差导致的降噪环和环槽310直径不匹配，从而无法顺利将降噪环装入环槽310的情况的发生，提高降噪环的适用性。

需要说明的是：第一端面110所在的平面也可以既不过环体100的轴线，也不平行于环体100的轴线，只要第一端面110与第二端面120能够完全错开以便于安装即可。

具体的，第一端面110的中心和环体100的轴线确定的平面为第一平面，第一端面110与第一平面之间的夹角可以为45°。45°的角度使得环体100两端的厚度变化速度适中，既能够较好地抵消制造误差，保证顺利安装，又能够保证自身的结构强度。

需要说明的是：第一端面110与第一平面之间的夹角也不限于45°，比如第一端面110与第一平面之间的夹角可以为30°或第一端面110与第一平面之间的夹角可以为60°，只要第一端面110与第一平面的夹角能够起到抵消制造误差从而保证顺利安装的作用即可。

本实施例中，车轮还包括轮辐400，环槽310的数量为两个，两个环槽310分别位于轮辐400的两侧；降噪环的数量为两个，两个降噪环分别安装于两个环槽310。增加降噪环的数量，从而能够进一步提高降噪环的减振降噪效果。

需要说明的是：轮辋300上环槽310的数量不限于一个或者两个，还可以为三个、四个……多个环槽310在轮辋300上的分布也不作限制，可以位于轮辐400的同一侧，也可以位于轮辐400的两侧且两侧环槽310的数量不作限制。相应地，降噪环的数量也不作限制。只要降噪环和环槽310配合达到减振降噪的效果，可以根据具体需要和车轮的具体结构等进行数量和位置的设置，而这些都应包含在本发明的保护范围内。

本实施例中的金属橡胶可以通过选择金属丝、将金属丝制成螺旋卷、拉伸螺旋卷、将螺旋卷嵌入与所需零件形状相同的模具并加压或者适当热处理等步骤获得，具体可以参照以下步骤：

S100选择金属丝：选用具有抗高低温和抗腐蚀的不锈钢丝，直径在0.05mm～0.3mm之间。

抗高低温和抗腐蚀的不锈钢丝能够良好地适应恶劣的工作环境，而较小的金属丝直径，可使金属橡胶在整个吸声频带的吸声性能有所提高，兼顾高频噪声和低频噪声的吸收。

需要说明的是：金属丝的选择不限于不锈钢丝，其直径也不限于以上直径区间，这里提供的仅是较优的方案。

S200制备螺旋卷：绕制直径一致且螺距为零的螺旋卷。

具体的，螺旋卷可以在专用的螺旋卷成型机上制成。

S300拉伸螺旋卷：均匀拉伸螺旋卷并使螺距等于金属丝的直径。

螺旋卷的螺距与金属丝的直径一致，可以保证降噪环在成型时螺旋卷之间的牢固嵌和，避免出现分层现象，从而保证降噪环的结构强度和孔隙率的均匀，提高减振降噪效果。

S400编织毛坯：根据降噪环的工作特点和结构形状，将拉伸后的螺旋卷，选择合适的金属丝排布方式和压力成型方式，制作长方形毛坯，毛坯高度约为成型降噪环的3倍。

S500冷压缩成型：将制成的毛坯放入截面积为长圆形的螺旋环形模具中，在一定压力作用下于两端缓慢双向加压，压制成型。

需要说明的是：压制成型的过程中，可以多次加压，而每一次加压到一定程度后，进行保压，然后继续加压保压，直至达到所需降噪环的形状和尺寸。

S600后处理：对成型的降噪环进行清洗、热处理等。

清洗降噪环可以除去压制过程中存留于降噪环内的金属屑和污物等杂质，从而保证降噪环的性能；对降噪环进行热处理则可以提高降噪环的形状稳定性或增加强度等。可以根据需要进行相应的处理。

此外，需要说明的是：影响金属橡胶吸声性能的参数主要是材料的厚度、孔隙率和金属丝直径以及材料背侧的空气层：

材料的厚度：增加材料的厚度可以显著增加低频段的吸声，但对高频段影响较小。

孔隙率(或相对密度)：随着孔隙率减小，金属橡胶流阻增大，进而调节材料的吸声性能。

金属丝直径：减小金属丝直径，可使金属橡胶在整个吸声频带的吸声性能系数有所提高。

材料背侧的空气层：在金属橡胶背侧设置空气层，其作用相当于增加了材料厚度，可以改善低频吸收，又可节省材料。

需要说明的是，在本实施例中，“金属橡胶背侧”是指降噪环靠近轮辐400的一侧，“金属橡胶背侧的空气层”则是指降噪环与轮辐400之间的空气。由于“金属橡胶背侧的空气层”的存在，穿过降噪环朝向轮辐400传播的噪声，会被轮辐400反射回来，再次进入降噪环，而降噪环会再次吸收轮辐400反射回来的噪声，形成对噪声的二次吸声，从而能够改善降噪效果，同时也节省了材料。

综上，根据需求，可以从以上四个方面对金属橡胶的吸声性能进行调节，从而获得合适的金属橡胶产品。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种降噪环，其特征在于，用于车轮的减振降噪，包括具有开口(200)的环体(100)，所述环体(100)包括位于所述开口(200)两侧的第一端面(110)和第二端面(120)，所述第一端面(110)和所述第二端面(120)接触配合以使所述环体(100)形成完整的圆环，且所述第一端面(110)和所述第二端面(120)能够完全错开以压拢所述环体(100)。

2.根据权利要求1所述的降噪环，其特征在于，所述环体(100)的材质为金属橡胶。

3.根据权利要求1所述的降噪环，其特征在于，所述环体(100)呈螺旋状。

4.根据权利要求1-3任一项所述的降噪环，其特征在于，所述环体(100)的轴向截面为长圆形。

5.根据权利要求1-3任一项所述的降噪环，其特征在于，所述环体(100)的轴向截面为正圆形。

6.根据权利要求4所述的降噪环，其特征在于，所述第一端面(110)所在的平面和所述第二端面(120)所在的平面均经过所述环体(100)的轴线。

7.根据权利要求4所述的降噪环，其特征在于，所述第一端面(110)和所述第二端面(120)均平行于所述环体(100)的轴线。

8.根据权利要求4所述的降噪环，其特征在于，所述第一端面(110)的中心和所述环体(100)的轴线确定的平面为第一平面，所述第一端面(110)与所述第一平面之间的夹角为45°。

9.一种车轮，其特征在于，包括轮辋(300)和权利要求1-8任一项所述的降噪环，所述轮辋(300)的内壁开设有与所述降噪环匹配的环槽(310)，所述降噪环安装于所述环槽(310)。

10.根据权利要求9所述的车轮，其特征在于，所述车轮还包括轮辐(400)，所述环槽(310)的数量为两个，两个所述环槽(310)分别位于所述轮辐(400)的两侧；

所述降噪环的数量为两个，两个所述降噪环分别安装于两个所述环槽(310)。