Page 135 - 《应用声学》2020年第1期

第 39 卷 第 1 期 刘世亮等： 瓦状阻尼橡胶块对高铁车轮减振降噪的影响分析 131

2.3 固有频率仿真与试验结果对比分析 低了2.6 dB(A)、21.1 dB(A)、18.2 dB(A)、11.8 dB(A)，
通过 2.1 节模态分析仿真结果与表 1 实测结果 总辐射声功率级降低8 dB(A)；WB车轮辐射声功率
对比，固有频率相对误差在 2%以内，可见瓦状阻尼 级分别降低了 2.2 dB(A)、11.8 dB(A)、11.5 dB(A)、
橡胶块装置基本不影响车轮的固有频率，因此可近 8.4 dB(A)，总辐射声功率级降低5.5 dB(A)。
似地用仿真计算获得的模态振型来描述试验结果。 由图 5 可见，轴向激励下，裸轮噪声辐射显著
其中径向模态固有频率较仿真结果偏大，轴向模态 的中心频率 1600 Hz、3150 Hz、4000 Hz、5000 Hz
固有频率较仿真结果偏小，引起上述误差主要原因 频带范围内，WA 车轮辐射声功率级分别降低了
是由于采用弹性绳悬挂车轮模拟自由状态。 6.4 dB(A)、20.6 dB(A)、13.5 dB(A)、15.8 dB(A)，总
2.4 降噪块对声辐射的影响 辐射声功率级降低 8.2 dB(A)；WB 车轮辐射声功

图 4 和图 5 分别给出了降噪块车轮受到径向 率级分别降低了 4.7 dB(A)、9 dB(A)、5.8 dB(A)、
和轴向落球撞击激励条件下 4 s 内声功率级 1/3 倍 12.8 dB(A)，总辐射声功率级降低6.2 dB(A)。
频程频谱图。由图 4 可见，径向激励下，裸轮噪声 为了进一步分析降噪块对车轮的降噪效果，
辐射显著的中心频率 1600 Hz、3150 Hz、4000 Hz、 图 6 和图 7 分别给出了车轮受到径向和轴向激励
5000 Hz频带范围内，WA车轮辐射声功率级分别降 条件下的辐射声功率级窄带快速傅里叶变换 (Fast
Fourier transform, FFT)频谱特性图。由图6和图 7
105
᜜ᣃW0: 99.1 dB(A) 可知，瓦状橡胶块装置在某些频带范围内有明显
90 ൃᑛڱᢼᣃ 的降噪效果，且不改变车轮噪声频带分布的总体
WA: 91.1 dB(A)
ܦҪဋጟ L W /dB(A) 60 WB: 93.6 dB(A) 趋势。结合上述 1/3 倍频程谱结果来看，径向激励
ൃᑛڱᢼᣃ
75
下中心频率为 1600 Hz (1410∼1980 Hz) 的频带范
围内，车轮最显著的模态振动为 (r, 2) 阶模态；中心
45
30 频率为 3150 Hz (2840∼3550 Hz) 的频带范围内，车
轮最显著的模态振动为 (r, 0) 阶模态；中心频率为
15
80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 5000 total 4000 Hz (3550∼4470 Hz) 的频带范围内，车轮最显
ᮠဋ f/Hz
著的模态振动为 (r, 5) 阶模态；中心频率为 5000 Hz
图 4 径向激励 1/3 倍频程声功率级 (4470∼5820 Hz) 的频带范围内，车轮最显著的模态
Fig. 4 Radial excitation 1/3 octave sound power 振动为 (r, 6) 阶模态。可见径向激励下径向模态占
level
主导地位，该模态是车轮辐射滚动噪声的显著模态。
由此可以预测瓦状橡胶块块装置能有效抑制车轮
᜜ᣃW0: ൃᑛڱᢼᣃ ൃᑛڱᢼᣃ
101.2 dB(A) WA: 93.0 dB(A) WB: 95.0 dB(A) 的滚动噪声。
105
90 ↼r֒↽
100 ↼r֒↽ ↼r֒↽ ↼r֒↽ ↼r֒↽ ↼r֒↽
ܦҪဋጟ L W /dB(A) 60 ܦҪဋጟ L W /dB(A) 60
80
75

40
45
30 20 ᜜ᣃW0
0
ൃᑛڱᢼᣃWA
ൃᑛڱᢼᣃWB
15 -20
80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 5000 total
ᮠဋ f/Hz 0 800 1600 2400 3200 4000 4800 5600
ᮠဋ f/Hz
图 5 轴向激励 1/3 倍频程声功率级 图 6 径向激励窄带 FFT
Fig. 5 Axial excitation 1/3 octave sound power level Fig. 6 Radial excitation of narrow band FFT