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火车车轮降噪阻尼器的性能分析与实验研究

作　者: 杨晟华
导　师: 焦映厚；李明章
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 轨道交通 车轮阻尼器 模态分析 噪声 幅频特性
分类号: TB535.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 215次
引　用: 1次
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内容摘要


轨道交通包括城市内的轨道交通(简称城轨)和城市间的高速铁路两种形式。其他公共交通相比,轨道交通在具有明显的优势的同时,所产生的噪声也给人们的正常生活带来了负面影响。本文即是要探讨并解决如何降低轨道交通噪声的问题。首先,利用ANSYS有限元软件对车轮进行分析。以地铁车轮为模型,求解其固有频率及模态振型,确定车轮在0~5kHz频率范围内的主要振动为踏面的径向振动和辐板的轴向振动。因此,在踏面和辐板处安装阻尼器将起到很好的减振效果。其次,对车轮阻尼器的降噪效果进行实验分析。实验采用激振单摆、加速度传感器、电荷放大器、声级计、智能信号采集处理分析仪以及DASP软件组成的测试系统。在实验过程中,改进了对车轮的激振方式,利用单摆激振提高了激振力的精度;实验分析了车轮阻尼器的结构、安装方式及其动力学参数对车轮阻尼器降噪效果的影响;也分析了车轮振动与噪声的相关性;现场测试广州地铁一号线的噪声特性,确定了车轮阻尼器所要控制的频率范围;对比分析不同激振情况下,踏面径向振动与辐板轴向振动对噪声声压级的贡献比例。再次,根据车轮阻尼器的设计要求,结合车轮踏面和辐板振动的特点,设计了新型车轮阻尼器。新型车轮阻尼器所针对的吸振部位是车轮的踏面。由于火车在运行过程中,踏面的振动大于辐板的振动。因此,新型车轮阻尼器会在减振降噪的性能方面有所提高。最后,对新型车轮阻尼器的降噪特性进行实验研究。分析不同的安装方式以及阻尼器参数对车轮阻尼器降噪效果的影响及其规律;确定降噪效果最佳的阻尼器参数以及安装方式;比较新型阻尼器与原有阻尼器受到相同激励时所产生噪声频谱。结果表明,新型阻尼器在整个频率范围内都有更好的降噪效果,且其噪声声压级较未安装阻尼器的车轮下降了8.1dB。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 研究目的和意义  9-10
  1.2 轮轨噪声理论与阻尼器原理概述  10-14
    1.2.1 轮轨噪声理论概述  10-12
    1.2.2 阻尼器原理概述  12-14
  1.3 国内外治理轮轨噪声的研究现状  14-16
    1.3.1 国外治理轮轨噪声的研究现状  14-15
    1.3.2 国内治理轮轨噪声的研究现状  15
    1.3.3 各种降噪措施的可行性分析  15-16
  1.4 主要研究内容  16-17
第2章 车轮的有限元分析  17-25
  2.1 建立车轮模型  18
  2.2 设置参数、划分网格  18-19
  2.3 车轮的模态分析  19-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章 车轮阻尼器的性能分析  25-36
  3.1 广州地铁一号线现场噪声测试  25-26
  3.2 实验激振方式的改进  26-29
  3.3 振动与噪声的相关性分析  29-32
  3.4 辐板振动和踏面振动的幅频响应  32-33
  3.5 新型阻尼器的结构设计  33-35
    3.5.1 确定新型阻尼器的工作频率  33-34
    3.5.2 确定新型阻尼器的安装位置  34
    3.5.3 确定新型阻尼器的工作对象  34
    3.5.4 确定新型阻尼器的设计方案  34-35
  3.6 本章小结  35-36
第4章 新型阻尼器降噪效果的实验研究  36-48
  4.1 阻尼器安装方式对降噪效果的影响  36-40
    4.1.1 安装位置对阻尼器降噪效果的影响  36-38
    4.1.2 阻尼器个数对阻尼器降噪效果的影响  38-39
    4.1.3 安装板厚度对阻尼器降噪效果的影响  39-40
    4.1.4 预紧力大小对阻尼器降噪效果的影响  40
  4.2 阻尼器参数对降噪效果的影响  40-46
    4.2.1 质量对阻尼器降噪效果的影响  41-42
    4.2.2 刚度对阻尼器降噪效果的影响  42-44
    4.2.3 阻尼对阻尼器降噪效果的影响  44-45
    4.2.4 自由度对阻尼器降噪效果的影响  45-46
  4.3 新型阻尼器降噪效果的验证  46-47
  4.4 本章小结  47-48
结论  48-49
参考文献  49-52
附录1 车轮模态分析建模命令流  52-53
附录2 车轮模态分析求解命令流  53-54
附录 3 实验仪器与设备  54-55
附录 4 加速度传感器在踏面和辐板上的摆放  55-56
攻读学位期间发表的学术论文  56-57
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  57
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  57-58
致谢  58

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 振动、噪声及其控制 > 振动和噪声的控制及其利用 > 隔振、减振材料与结构
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