Page 140 - 应用声学2019年第5期

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著模态。受轴向激励后，对于标准车轮噪声显著 如图14所示。由图 14可见，试验减振效果要优于理
区段内，1410∼1780 Hz 主要对应的是车轮 (0,4) 阶 论分析的减振效果，但理论和试验的加速度频谱曲
模态；2240∼2820 Hz 主要对应的是车轮 (0,5) 阶模 线的差别较大：理论计算的峰值主要在 3600 Hz 以
态；3550∼4470 Hz 主要对应的是车轮 (0,6) 阶模态； 上，实测的峰值主要在1600 Hz以上。出现上述情况
4470∼5620 Hz 主要对应的是车轮 (0,7) 阶模态，可 的主要原因如下：(1)谐响应分析在定义材料属性的
见对于轴向激励起主导作用的是车轮轴向模态，而 时候，选择的损耗因子弹性模量为常数，而阻尼材料
该种模态是 0 节圆轴向模态，是辐射曲线啸叫噪声 的弹性模量与温度和频率等因素相关；(2)试验落球
的显著模态。在这些频带降噪的原因是共振频率处 激励装置是一种瞬态激励，而理论分析时所加载荷
车轮模态阻尼比显著增大，由此可知标准车轮在自 是稳态激励。
由悬挂状态下，两种阻尼贴片装置对径向、轴向激励 100
តᰎಖюᢼᣃ:
条件下的辐射噪声均有较好的抑制作用，中高频降 90 99.5 dB(A)
噪效果明显。其中轴向激励下，W2 车轮的降噪显著 80 ͌ᄾಖюᢼᣃ:
96.6 dB(A)
区域对应的频带范围更宽，模态阻尼比较 W1 车轮 70
稍高，因此具有更好的降噪效果。由测试结果可知 ܦҪဋጟL w/dB(A) 60
相比辐板屏蔽式阻尼车轮 [9] 与双嵌入式环形阻尼 50
车轮 [10] ，阻尼贴片式车轮降噪效果处于二者之间， 40
三者都能达到 10 dB 以上。与辐板屏蔽式阻尼车轮 30 125 315 800 2000 5000 Total
相比较，阻尼贴片装置设计工艺简单且对车轮附加 ᮠဋ f/Hz
质量较小，但降噪效果略差于辐板屏蔽式阻尼车轮； 图 13 声辐射仿真对比
阻尼环装置减振降噪原理是阻尼环与车轮本身干 Fig. 13 Simulation comparison of acoustic radiation
摩擦而产生阻尼效应，与双嵌入式环形阻尼车轮相
0
比，阻尼贴片式车轮降噪效果好于双嵌入式环形阻 តᰎ᫾ࡉᢼᣃW1
尼车轮，原因在于车轮辐板面积较大是声辐射的主 ͌ᄾ᫾ࡉᢼᣃW1
要区域，阻尼贴片装置阻尼层与约束层牢牢覆盖在 -10
辐板上，而通过阻尼环与车轮凹槽之间产生微动滑 ҫᤴएጟL a/dB
移利用干摩擦阻尼耗能，减振降噪效果还不够。在
满足减振降噪效果的情况下，阻尼贴片车轮的试验 -20
数据可为低噪声高速列车车轮设计提供数据参考。

0 1600 3200 4800 6400
3 试验与理论对比分析 ᮠဋ f/Hz
图 14 振动加速度仿真对比
3.1 声辐射对比分析
Fig. 14 Simulation comparison of vibration accel-
对比分析选取径向激励标准车轮 (图 11) 的试 eration
验数据。由 2.1 节得到理论计算结果与试验数据进
行对比，如图 13 所示。由图 13 可见，理论计算与试 4 结论
验结果 1/3 倍频程声功率级差别不大，也验证了仿
通过在半消声室内进行标准车轮与两种阻尼
真模型的正确性，但理论声辐射要低于试验结果，主
贴片式车轮自由状态下的振动声辐射试验研究，以
要原因是车轮在建模过程中边界条件的处理与实
及对车轮模态、声振的仿真计算，探究了辐板阻尼贴
际情况存在一些偏差并且试验用弹性绳悬挂车轮
片装置对高速列车车轮的减振降噪效果，结论如下：
模拟自由状态。
(1)阻尼贴片装置基本不影响车轮的固有频率。
3.2 振动加速度频率响应对比分析 (2) 阻尼贴片装置对于频率在 1600 Hz 以上各
对比分析选取 (图 10(c))W1 车轮的试验数据。 阶模态阻尼比增加较为显著，能有效抑制车轮踏面、
由 2.2 节得到理论计算结果与试验数据进行对比， 轮辋、辐板处的振动峰值，降低车轮的振动声辐射。