阻尼环车轮振动声辐射特性试验研究

摘要

当车辆在小半径曲线上运行时，车轮沿钢轨产生局部横向滑动，这种粘滑作用会激励轮轨系统的振动响应产生高频的曲线啸叫声。在车轮上附加子系统可以有效抑制啸叫声，使用阻尼环车轮是降低曲线啸叫的有效方法之一。阻尼环车轮既在轮辋下加工一个半圆柱形凹槽，再将一个金属圆环通过预紧力嵌入到凹槽之中。然而不同阻尼环安装到车轮上其降噪效果各有差异，为了了解造成这种差异的原因，以及影响阻尼环车轮降噪效果的因素，在半消声室内，测试了标准车轮和阻尼环车轮振动及声辐射特性。
　　基于建立标准车轮的三维有限元模型，采用有限元方法计算标准车轮的振动固有频率与模态振型，并结合阻尼环车轮及标准车轮在弹性悬挂状态下振动频响函数的测试，分析环形阻尼车轮减振效果与机理。通过半消声室内落球撞击试验，研究预紧状态对自由悬挂状态下单环阻尼车轮WDΦ14、双环阻尼车轮WSΦ12和双环阻尼车轮WSΦ14振动声辐射的影响;同时研究阻尼环数量对车轮振动声辐射的影响。以及研究阻尼环直径对车轮在自由悬挂状态和轨道接触下振动声辐射的影响。得到如下结论:
　　1、阻尼环对车轮振动固有频率的影响很小，其存在不会改变车轮的固有频率特性，对车轮模态阻尼比有较大的影响;
　　2、阻尼环车轮对径向激励和轴向激励条件下的辐射噪声均有较好的抑制作用;
　　3、单环阻尼车轮WDΦ14随着预紧力的增大，阻尼环车轮降噪量呈现了先增大后减小的趋势;
　　4、单环阻尼环车轮增加一个阻尼环变成双环阻尼车轮，其降噪量明显增大;
　　5、双环阻尼车轮阻尼环直径从12mm增加到14mm，阻尼环车轮降噪量变化不大。
　　6、阻尼环车轮减振降噪的原因有两个:一方面阻尼环装置与车轮本体之间由于干摩擦而产生阻尼效应;另一方面阻尼环箍在轮辋下部会增大轮辋局部刚度，增加轮辋抵抗变形的能力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究工作

1．4 小结

第二章 车轮振动声辐射理论基础

2．1 模态理论

2．2 频响函数

2．3 声学基本概念

2．4 轮轨相互作用

2．5 小结

第三章 车轮模态分析及试验概述

3．1 试验方案制定

3．2 模态分析

3．3 小结

第四章 预紧状态影响分析

4．1 单环阻尼车轮WD_φ14

4．1．1 模态阻尼比分析

4．1．2 振动响应分析

4．1．3 辐射声功率分析

4．2 双环阻尼车轮WD_φ12

4．2．1 模态阻尼比分析

4．2．2 振动响应分析

4．2．3 辐射声功率分析

4．3 双环阻尼车轮WD_φ14

4．3．1 模态阻尼比分析

4．3．2 振动响应分析

4．3．3 辐射声功率分析

4．4 小结

第五章 阻尼环数量影响分析

5．1 振动响应分析

5．2 辐射声功率分析

5．3 小结

第六章 阻尼环直径影响分析

6．1 自由悬挂状态

6．1．1 模态阻尼比分析

6．1．2 辐射声功率分析

6．2 轮轨接触状态

6．2．1 模态阻尼比分析

6．2．2 振动响应分析

6．2．3 辐射声功率分析

6．3 小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目