颗粒阻尼器特性及其在车轮减振降噪中的应用研究

发布时间：2020-11-09 07:52

　　 高速铁路运输系统的迅速发展在方便人类出行的同时,却也造成了严重的振动噪声污染,给人们的正常生活造成了极大困扰。而颗粒阻尼器以其对振动件改动小,大幅度提高振动件阻尼,恶劣环境仍能正常工作,宽频带减振效果好等优点而被广泛应用。故本文针对颗粒阻尼器特性进行了分析研究,并结合高铁车轮振动声场分析,设计开发了减振降噪效果优良的车轮颗粒阻尼器。基于离散单元法及碰撞力学研究了颗粒阻尼的耗能特性,分析了颗粒之间及颗粒与容器壁之间的非弹性碰撞摩擦耗能作用,确定了对颗粒阻尼耗能产生影响的主要因素。利用粉体力学分析了外界激励、阻尼器形状特征等对颗粒阻尼器减振性能的影响。并以此为基础,测试了软颗粒碰撞、软硬颗粒混合碰撞、颗粒材料、直径等对颗粒阻尼器减振性能的影响,验证了理论分析正确性的同时,总结了各种因素对颗粒阻尼器减振性能的影响规律,并确定了颗粒阻尼器安装位置、填充率、颗粒直径等参数的最优值。对车轮模态进行了分析及测试,研究发现车轮径向模态与其1节圆2节径以上轴向模态的高度耦合作用是其产生滚动噪声的主要原因。同时对车轮外界激励下的振动声场特性进行了研究,确定了车轮振动最为剧烈的位置。并且研究发现,车轮振动能量主要集中在中高频,同时得到了车轮辐射声场的分布规律及其与车轮振动响应的对应关系。最后对车轮划分板块进行声学贡献量研究,确定了对车轮辐射声场贡献量较大的位置分别为其辐板及踏面。研究发现,针对性的控制车轮中高频的振动能够更加有效的达到减振降噪效果。根据理论分析及实验研究结果,结合车轮振动声场特性研制出车轮颗粒阻尼器,并对其减振降噪效果进行了测试。结果显示本文所设计的车轮颗粒阻尼器对车轮1600Hz~5000Hz内的振动与噪声的抑制效果非常显著,其能够分别降低空轮径向及轴向噪声达16.28dBA、14.74dBA,相比于现有车轮阻尼环在径向及轴向分别具有2.85dBA及2.49dBA的降噪优势。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH703.62
【部分图文】：

第1章 绪 论研究的背景和意义来源为哈尔滨通达工业环保有限公司项目：车轮颗粒阻尼器的研究背景和意义中，振动是最广泛存在的现象。广袤浩瀚的宇宙以及微观世不同程度的振动现象。振动产生于某些质点或物体脱离其环运动中。而物体的振动必然会在周围环境中产生声音，因过振动现象所发射产生并能够通过空气、水等传播介质被声波[1]。

图 1-2 损耗因子的测量装置[15]学者在长久的研究过程中更倾向于使用实验手段对影响颗粒势的各种因素进行探究和摸索。JemA.Rongong和GeoffreyR.T验设备及装置，利用控制变量法以特定响应曲线探索了颗粒粒阻尼发挥效果的方式[21]。同时其将电磁场特性灵活运用将高[22]。并且JosephJ.Hollkamp和RobertW.Gordon通过悬臂梁钻动剧烈程度、颗粒填充率、直径、材料等对颗粒阻尼的影响方素的影响重要程度[23]。Papalou和Masri以单自由度系统试验研振动的最优因素组合[24]；Friend和Kinra以悬臂梁模型研究颗减振效果并发现颗粒阻尼可以将阻尼特性提高近50%[25]。

国外学者在长久的研究过程中更倾向于使用实验手段对影响颗粒阻尼器减振能力及趋势的各种因素进行探究和摸索。JemA.Rongong和GeoffreyR.Tomlinson利用图1-3实验设备及装置，利用控制变量法以特定响应曲线探索了颗粒直径、材料等影响颗粒阻尼发挥效果的方式[21]。同时其将电磁场特性灵活运用将颗粒的运动性大大提高[22]。并且JosephJ.Hollkamp和RobertW.Gordon通过悬臂梁钻孔试验研究了结构振动剧烈程度、颗粒填充率、直径、材料等对颗粒阻尼的影响方式，并得出了各种因素的影响重要程度[23]。Papalou和Masri以单自由度系统试验研究并提出了降低系统振动的最优因素组合[24]；Friend和Kinra以悬臂梁模型研究颗粒阻尼垂直平面内的减振效果并发现颗粒阻尼可以将阻尼特性提高近50%[25]。图 1-3 颗粒阻尼特性试验装置图[21]同时颗粒阻尼非常有效的应用于工程实际。Lieber、Moore 和 Oledzki 将其应用于航空航天领域；Skipor 和 Sims 将其应用于工业机器改善其振动响应[26]。同时
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本文编号：2876120