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高铁车轮颗粒阻尼环减振降噪特性的研究
| 论文题名： | 高铁车轮颗粒阻尼环减振降噪特性的研究 |
| 关键词： | 高铁车轮;颗粒阻尼;减振降噪特性;耗能机理 |
| 摘要： | 随着高铁产业的迅速发展，其在为人们的出行带来极大的便利同时，运行过程中所产生的噪声，特别是振动噪声，也给带了来难以克服的困扰。而颗粒阻尼作为一种结构简单的减振方式，以其显著的减振性能而被广泛应用于各种需要减振的场合。因此，本文将颗粒阻尼应用于高铁车轮上，并对其减振降噪特性进行研究。 在定性分析了颗粒阻尼耗能机理的基础上，通过试验探究不同因素对其性能的影响。对比测试点的振动响应以及结构模态阻尼比的变化，发现颗粒的质量比、占空比、材质、直径以及容器的间隔数都会影响其阻尼特性，并均存在一个最优值。此外在上述参数中，占空比、间隔数对整体效果的影响比较明显，而质量比的作用相对较弱。 求解车轮结构模态，得出对整体噪声贡献量较大的模态主要集中于轴向模态和径向模态存在较强耦合关系的频率处，即节圆数为1，节线数大于1的模态，并通过LMS实际模态测试得到验证。通过振动响应分析，发现车轮在外界激励下振动剧烈的位置主要集中在踏面和辐板，通过更改结构的模态阻尼比模拟颗粒阻尼环对其振动特性的影响，可以看出中频段模态阻尼比的变化对结构振动的抑制效果较为理想。 对车轮进行声场特性的分析，包括车轮表面声压、辐射声功率、辐射效率，发现噪声能量频率主要集中在2000Hz~4000Hz频段内，而噪声贡献较大的模态也都处在这个频段。分析车轮的板块贡献量，发现车轮内、外腹板对车轮噪声的贡献量最大，而指向性分析则表明噪声主要集中在与轴线呈30°的空间范围内。提升结构的模态阻尼比，可以很好地控制车轮噪声，并且中频段的模态阻尼比的变化均化各板块的贡献量，使得减振降噪效果最佳。 根据试验探究结果和对车轮振动及声场特性的分析，针对颗粒构成、占空比以及阻尼环的间隔数，设计阻尼环的构成，并通过测试车轮的振动响应、辐射声压值验证所设计参数的最优性，从而验证之前试验和分析结论的正确性。对比颗粒阻尼环与现有的产品的降噪效果，发现在对向噪声和轴向噪声分别有1.76dB和3.21dB的优势，而相对空轮，其降噪效果均可达到16dB以上。 |
| 作者： | 郭素杰 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 焦映厚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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