CN207291491U - 一种动力吸振式车轮降噪块 - Google Patents

Abstract

一种动力吸振式车轮降噪块，车轮降噪块包括稳固支架和弹性阻尼层，稳固支架上开有安装孔，稳固支架包括安装板、共振板和中间体，共振板包括弹性部份和质量部份，弹性部份和质量部份交替分布,弹性阻尼层与共振板交替分布。车轮在运行过程中，在外力的激励作用下，会引起剧烈的共振，通常外界的激励是非常复杂的，因此，车轮产生的振动是多阶模态振动频率。本实用新型通过将稳固支架的共振板沿长度方向划分有弹性部份和质量部份，弹性部份的厚度小于质量部份的厚度，形成多个固有频率振动子系统，并将振动子系统的多个固有频率调节至与车轮运行时的多阶模态振动频率相近，从而大幅度增强减振降噪效果。

Description

一种动力吸振式车轮降噪块

技术领域

本实用新型涉及一种对车轮进行减振、降噪的装置，具体涉及一种安装在车轮上的降噪块。

背景技术

列车行驶时，车轮在轨道上滚动，由于表面粗糙度及轮轨踏面凹凸不平，激发车轮模态振动响应，产生强烈振动和结构噪声，并经车轮表面辐射到空气传播。若将一种降噪结构或材料安装在车轮上，通过抑制振动噪声源能量，可达到降低车轮噪声辐射等级的目的。

车轮降噪现有技术主要有以下4种：车轮阻尼器、车轮降噪板、车轮降噪环、弹性车轮。

其中，与本实用新型最接近的现有技术是车轮阻尼器。经检索，国内有两篇已公开专利“CN201620760079.2车轮用多层阻尼器”和“CN201610568521.6车轮用多层阻尼器及阻尼方法”，其技术方案及结构特征为：一种车轮用多层阻尼器，其结构组成包括安装板（1）、约束层（2）、垫片（4）和阻尼橡胶（3），安装板、约束层、垫片和阻尼橡胶组成阻尼器（9），阻尼器通过螺栓（10）呈环状结构均匀的安装在车轮（8）上的燕尾槽中，约束层与垫片交替形成夹层结构，夹层结构的上部弧形端面与安装板进行焊接，夹层结构中所产生的空隙用阻尼橡胶进行填充，阻尼橡胶与约束层粘接在一起。其中约束层的每层钢板厚度不同，而垫片和阻尼橡胶的厚度均相同，阻尼器各层厚度及层数根据车轮的固有频率确定。阻尼器均布置在车轮踏面内侧，并且安装的阻尼器数目为偶数。阻尼器采用动力吸振器原理，各约束层具有不同的刚度和质量，在车轮振动的过程中能够最大限度的发挥阻尼橡胶的效果，同时该阻尼器通过螺栓安装在车轮踏面内侧，在不影响行车安全的情况下能够大幅降低车轮的径向振动，从而降低辐射噪声。

上述最接近的现有技术中虽然也公开了采用阻尼橡胶与约束层一起来减振、降噪，但上述现有技术中的阻尼橡胶与约束层的结构单一，没有本实用新型中的共振板设在中间体的两侧，共振板为悬臂梁式，共振板的弹性部份和质量部份交替分布,弹性阻尼层与共振板交替分布等结构。因此现有技术对于解决车轮运行时存在多阶模态频率的实际问题，提高对多阶模态频率中的多个重要固有频率进行减振和降噪，还需进一步改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何对车轮实际运行中产生的多阶模态频率进行吸振、降噪。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种动力吸振式车轮降噪块，车轮降噪块包括稳固支架和弹性阻尼层，稳固支架上开有安装孔，稳固支架包括安装板、共振板和中间体，共振板包括弹性部分和质量部分，弹性部分和质量部分交替分布,弹性阻尼层与共振板交替分布。

进一步地，中间体为一体式整体部件，中间体设在安装板的上方，共振板设在安装板的两侧，共振板为悬臂梁式结构，同一侧的共振板之间形成有空腔，弹性阻尼层嵌在所述的空腔中和/或弹性阻尼层分布在稳固支架的外表面。

进一步地，中间体两侧的安装板、共振板和弹性阻尼层对称分布；稳固支架由金属材料制成，稳固支架的共振板沿长度方向划分有弹性部分和质量部分，弹性部分的厚度小于质量部分的厚度和/或弹性部分的宽度小于质量部分的宽度；弹性阻尼层由弹性阻尼材料制成，弹性阻尼层与其振板粘接成一个整体。

进一步地，共振板靠近中间体的一端为弹性部分，远离中间体的一端为质量部分；弹性阻尼层嵌在共振板之间，弹性阻尼层为两层，上层的弹性阻尼层外侧为长条状，内侧为n状，下层的弹性阻尼层为长条状。

进一步地，共振板靠近中间体的一端为弹性部分，远离中间体的一端为质量部分；弹性阻尼层嵌在共振板之间，弹性阻尼层为两层，上层的弹性阻尼层外侧为长条状，内侧为方块状，且上层的方块状弹性阻尼层与长条状弹性阻尼层交替分布，下层的弹性阻尼层为长条状。

进一步地，共振板靠近中间体的一端为弹性部分，远离中间体的一端为质量部分；弹性阻尼层嵌在共振板之间，弹性阻尼层为两层，弹性阻尼层为F状，且上、下层的弹性阻尼层对称分布。

进一步地，中间体为一体式结构，中间体设在安装板上，且安装板的两端各设置一个中间体；并在安装板两端的中间体位置开有贯通中间体和安装板的安装孔，两个中间体之间设有金属制成的共振板和弹性阻尼材料制成的弹性阻尼层，共振板与弹性阻尼层交替分布。

本实用新型的优点是：

1.本实用新型的稳固支架由金属材料采用整体铸造成型，或一体机加工成型，或多层钢板加工后焊接成型，或3D打印成型等方式制成一个无缝连接的整体。每个共振板为悬臂梁式结构，弹性阻尼层无缝嵌入、填充在共振板之间的空腔中和/或弹性阻尼层无缝连接在稳固支架的外表面，形成一个以金属制成的稳固支架为骨架，具有足够的抗弯曲刚度和强度；以高分子复合材料制成的弹性阻尼层为减振主要部件，的整体式的动力吸振车轮降噪块。使得车轮降噪块在能取得良好的吸振、降噪效果外，还具有结构坚固、使用寿命长的优点。

2.车轮在运行过程中，在外力的激励作用下，会引起剧烈的共振，通常外界的激励是非常复杂的，因此，车轮产生的振动是多阶模态振动频率。本实用新型通过将稳固支架的共振板沿长度方向划分有弹性部份和质量部份，弹性部份的厚度小于质量部份的厚度，并将弹性阻尼层无缝嵌入、填充在共振板之间的厚度交替分布的空腔中，形成多个固有频率振动子系统，并将振动子系统的多个固有频率调节至与车轮运行时的多阶模态振动频率相近，从而大幅度增强减振降噪效果。

附图说明

图1为实施例一的立体示意图；

图2为实施例一的主视方向示意图；

图3为实施例二的立体示意图；

图4为实施例二的主视方向示意图；

图5为实施例三的立体示意图；

图6为实施例三的主视方向示意图；

图中：1安装板、2共振板、3中间体、4弹性阻尼层、5安装孔。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做一步的描述：

实施例一

多个车轮降噪块沿车轮内侧的圆周方向排成一圈，并安装在车轮内侧。如图1和图2所示，车轮降噪块包括稳固支架和弹性阻尼层4，稳固支架包括安装板1、共振板2和中间体3；弹性阻尼层4分为弹性部分和质量部分。其中：安装板1只有一层结构，左右端各设有半圆形安装孔5，相邻的两个车轮降噪块的安装板1上的两个半圆形安装孔5能组合成一个圆形安装孔5，中间体3的中部设有一个贯通中间体3和安装板1的圆形安装孔5。共振板2可以是单层结构也可以是多层结构，中间体3与安装板1和共振板2无缝连接成一个整体。

安装板1、共振板2和中间体3都由金属制成，且共同组成稳固支架，要求具有足够的抗弯曲刚度和强度。稳固支架首先经过喷砂、磷化和涂胶等前处理，放入硫化机预热好的模具内，并将阻尼橡胶胶料注塑到模具中金属夹层结构的空腔内，设定合适的硫化温度、压力和时间，通过橡胶金属高温硫化成型方式形成弹性阻尼层4，并与稳固支架硫化粘结成一体，形成车轮降噪块。

为了保证车轮动平衡要求和减振降噪效果，每个车轮一般需要安装多个车轮降噪块，个数可以是偶数也可以是奇数，但要求布置在同一个圆周上且均匀分布。车轮滚动时，引起共振板2的剧烈共振，车轮降噪块吸收车轮振动能量并通过围绕在共振板2周围的阻尼橡胶转化为热能耗散掉；同时与安装板1相邻的第一层弹性阻尼层4和第一层共振板2组合形成了约束阻尼结构，因而还能利用约束阻尼效应对车轮实现减振降噪。由于车轮存在多阶模态频率及多个需要重点予以控制的振动噪声频率，因此需要将车轮降噪块的共振板2设置为多层结构或多个振动质量体结构，通过对其质量和刚度进行梯度设置和交替分布设置，再结合阻尼橡胶层的弹性和阻尼作用，使车轮降噪块能实现多个不同固有频率振动子系统，并使其与车轮各工作主频尽量相近，从而实现良好的减振降噪效果。

本实施例的具体结构为：中间体3设在安装板1的上方，共振板2设在安装板1的两侧，共振板2为悬臂梁式结构，安装板1、共振板2和中间体3无缝连接成一个整体。同一侧的共振板2之间形成有空腔，弹性阻尼层4嵌在所述的空腔中。中间体3两侧的安装板1、共振板2和弹性阻尼层4对称分布，稳固支架的共振板2沿长度方向划分有弹性部分和质量部分，弹性部分的厚度小于质量部分的厚度，弹性部分与质量部分交替分布。嵌在共振板2空腔中的弹性阻尼层4为两层，上层的弹性阻尼层4外侧为长条状，内侧为n状，下层的弹性阻尼层4为长条状。

本实施例中：每个共振板2为悬臂梁式结构，沿长度方向划分为弹性部分和质量部分，其中靠近中间体3为弹性部分，靠外侧为质量部分，弹性部分与质量部分交替分布。由于弹性部分板厚明显小于质量部分板厚，因此车轮降噪块振动时，共振板2的弹性部分呈现低刚度、高弹性特点，质量部分呈现高刚度、集中大质量特点，再结合该两段的长度、宽度、厚度尺寸设置，以及结合阻尼橡胶的模量和阻尼设置，实现所需刚度和质量，并实现所需固有频率的振动子系统。而不同层的共振板2，可以通过不同的参数设置：如钢板长度、厚度、宽度、质量，橡胶层厚度等，以及相互的交错布置，实现不同固有频率的振动子系统，从而使降噪块能拥有多个固有频率振动子系统，通过有阻尼的动力吸振作用，最终对车轮实现多阶频率、宽频带的减振降噪效果。

实施例二

如图3和图4所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：共振板2的弹性部分和质量部分的形状是不同的，弹性阻尼层4嵌在共振板2之间的空腔内，共振板2的层数和形状将弹性阻尼层4为两层，上层的弹性阻尼层4外侧为长条状，内侧为方块状，且上层的方块状弹性阻尼层4与长条状弹性阻尼层4交替分布，下层的弹性阻尼层4为长条状。

实施例三

如图5和图6所示，本实施例与实施例一和实施例二的不同之处在于：共振板2的弹性部分和质量部分的形状是不同的，沿水平宽度方向（即车轮轴向）并排布置有2层或多层共振板，且并排布置的共振板之间留有间隙，由此增加了共振板数量，且降低共振板弹性段轴向刚度并提高对车轮轴向的减振降噪效果；弹性阻尼层4嵌在共振板2之间的空腔内，共振板2的层数和形状将弹性阻尼层4为两层，弹性阻尼层4为F状，且上、下层的弹性阻尼层4对称分布。

实施例四

图中未画出，本实施例与前面三个实施例的不同之处在于：共振板2靠近中间体3的一端为质量部分，共振板2外侧为弹性部分，弹性部分和质量部分交替分布；共振板2之间嵌有弹性阻尼层4，且最上层的共振板2的外表面和/或安装板1的外表面也粘接有弹性阻尼层4，即：本实施例中的弹性阻尼层4除了嵌在共振板2之间的空腔内，还包裹在稳固支架的外侧。

实施例五

图中未画出，本实施例与前四个实施例的不同之处在于：安装板1的两端各设置一个中间体3，并在安装板1两端的中间体3位置开有贯通中间体3和安装板1的安装孔5。也就是说：一个车轮降噪块上只在两端开各开一个贯通的安装孔5，在车轮降噪块的中间部分不再开安装孔5。

两个中间体3之间设有金属制成的共振板2和弹性阻尼材料制成的弹性阻尼层4，相邻的两块共振板2之间仍设有空腔，弹性阻尼层4仍填充在所述的空腔中，使共振板2与弹性阻尼层4交替分布。共振板2可以是在厚度和宽度上各处都一致的圆弧板，也可以是与实施例1-4中一样，采用沿长度方向划分有弹性部分和质量部分，弹性部分的厚度小于质量部分的厚度和/或弹性部分的宽度小于质量部分的宽度的结构。弹性阻尼层4可以是填满共振板2之间的空腔，也可以是间隔式的填充在所述的空腔中。

很显然，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种动力吸振式车轮降噪块，车轮降噪块包括稳固支架和弹性阻尼层（4），稳固支架上开有安装孔（5），其特征在于，稳固支架包括安装板（1）、共振板（2）和中间体（3），共振板（2）包括弹性部分和质量部分，弹性部分和质量部分交替分布,弹性阻尼层（4）与共振板（2）交替分布。

2.根据权利要求1所述的一种动力吸振式车轮降噪块，其特征在于，中间体（3）为一体式结构，中间体（3）设在安装板（1）上，共振板（2）设在中间体（3）的两侧，共振板（2）为悬臂梁式结构，同一侧的共振板（2）之间形成有空腔，弹性阻尼层（4）嵌在所述的空腔中和/或阻尼层（4）分布在稳固支架的外表面。

3.根据权利要求2所述的一种动力吸振式车轮降噪块，其特征在于，稳固支架由金属材料制成，稳固支架的共振板（2）沿长度方向划分有弹性部分和质量部分，弹性部分的厚度小于质量部分的厚度和/或弹性部分的宽度小于质量部分的宽度；弹性阻尼层（4）由弹性阻尼材料制成，弹性阻尼层（4）与共振板（2）粘接成一个整体。

4.根据权利要求1、2、3中任意一项所述的一种动力吸振式车轮降噪块，其特征在于，共振板（2）靠近中间体（3）的一端为弹性部分，远离中间体（3）的一端为质量部分；弹性阻尼层（4）嵌在共振板（2）之间，弹性阻尼层（4）为两层，上层的弹性阻尼层（4）外侧为长条状，内侧为n状，下层的弹性阻尼层（4）为长条状。

5.根据权利要求1、2、3中任意一项所述的一种动力吸振式车轮降噪块，其特征在于，共振板（2）靠近中间体（3）的一端为弹性部分，远离中间体（3）的一端为质量部分；弹性阻尼层（4）嵌在共振板（2）之间，弹性阻尼层（4）为两层，上层的弹性阻尼层（4）外侧为长条状，内侧为方块状，且上层的方块状弹性阻尼层（4）与长条状弹性阻尼层（4）交替分布，下层的弹性阻尼层（4）为长条状。

6.根据权利要求1、2、3中任意一项所述的一种动力吸振式车轮降噪块，其特征在于，共振板（2）靠近中间体（3）的一端为弹性部分，远离中间体（3）的一端为质量部分；弹性阻尼层（4）嵌在共振板（2）之间，弹性阻尼层（4）为两层，弹性阻尼层（4）为F状，且上、下层的弹性阻尼层（4）对称分布。

7.根据权利要求1所述的一种动力吸振式车轮降噪块，其特征在于，中间体（3）为一体式结构，中间体（3）设在安装板（1）上，且安装板（1）的两端各设置一个中间体（3）；并在安装板（1）两端的中间体（3）位置开有贯通中间体（3）和安装板（1）的安装孔（5），两个中间体之间设有金属制成的共振板（2）和弹性阻尼材料制成的弹性阻尼层（4），共振板（2）与弹性阻尼层（4）交替分布。