列車車輪振動(dòng)的模態(tài)分析與噪聲控制.pdf

1、輪軌噪聲的研究關(guān)系到城市居民的生活質(zhì)量，也關(guān)系到我國城市化發(fā)展的進(jìn)程。本文從分析列車車輪的振動(dòng)模態(tài)開始，著手研究車輪在由輪軌接觸而產(chǎn)生的激勵(lì)力作用下的振動(dòng)特性；并尋求能改變其振動(dòng)特性的有效阻尼措施及吸振措施，以降低它在振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲；同時(shí)本課題將進(jìn)一步研究車輪在振動(dòng)時(shí)其噪聲的輻射特性，為更全面地控制和降低噪聲打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最后在上面這些研究結(jié)論的基礎(chǔ)上，給出了實(shí)用的低噪聲輪的設(shè)計(jì)方案并在理論上分析其在減少車輪噪聲方面突出的有效性能。

2、 對(duì)于這方面的課題，國內(nèi)外都進(jìn)行了廣泛的研究。在研究方法上，歐美的研究人員比較多地采用實(shí)驗(yàn)的方法來驗(yàn)證比較各種措施的有效性，他們普遍在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境來模擬車輪的工作狀態(tài)，雖然這種方法成果豐碩，但它也存在很多不足之處，因?yàn)槠赜趯?shí)驗(yàn)的方法往往比較盲目，導(dǎo)致研究成本過高，耗費(fèi)大量的時(shí)間和實(shí)驗(yàn)空間等，不能從本質(zhì)和理論的高度加以認(rèn)識(shí)和指導(dǎo)。在我的研究過程中，主要采用了有限元軟件ANSYS和邊界元理論作為車輪振動(dòng)理論的研究工具，盡可能地采用

3、了軟件模擬及深化理論研究來深刻認(rèn)識(shí)車輪產(chǎn)生滾動(dòng)噪聲的本質(zhì)。在綜合了前人的研究成果并結(jié)合自己的實(shí)際工作后，本文系統(tǒng)地、全面地給出了包括列車輪軌噪聲的產(chǎn)生、輻射以及減少噪聲的有效措施等在內(nèi)的列車車輪滾動(dòng)噪聲理論體系，并在文章的最后綜合相關(guān)知識(shí)后提出了低噪聲輪的設(shè)計(jì)方法和過程。 本文用有限元模型來得到固有頻率、模態(tài)形狀和模態(tài)質(zhì)量，然后用模態(tài)疊加的方法來計(jì)算車輪在輪軌接觸處的點(diǎn)響應(yīng)，從而可以得到車輪的振動(dòng)頻譜，分析和總結(jié)這些車輪振動(dòng)頻譜

4、后，在此基礎(chǔ)上提出了一些可以減少其噪聲的措施，如采用粘彈性阻尼、利用環(huán)行阻尼、采用吸振器、改變車輪聲輻射特性等，并經(jīng)過國外同行的實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場測試證明了這些措施是有效和可行的。這些措施可以使?jié)L動(dòng)噪聲減少的數(shù)值達(dá)到相當(dāng)可觀的10-20dB不等。采用粘彈性阻尼的措施是在輪軌接觸表面和振動(dòng)本體輪輻之間施加一個(gè)彈性層用以吸收輪軌表面粗糙度譜引入的激勵(lì)力，使得輪輻所受到的激勵(lì)力大大降低，從而達(dá)到振動(dòng)減少、噪聲下降的效果的；采用環(huán)行阻尼是利用其在接觸面