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對(duì)動(dòng)力分散式內(nèi)燃動(dòng)車組的降噪材料研究
摘要:內(nèi)燃動(dòng)車組車內(nèi)噪聲與溫度控制是評(píng)定車輛舒適度的一個(gè)重要因素,動(dòng)力包部分產(chǎn)生的噪聲是動(dòng)力分散內(nèi)燃動(dòng)車組噪聲的主要來(lái)源,本論文通過(guò)對(duì)車內(nèi)噪音的產(chǎn)生進(jìn)行分析并提出降噪措施,結(jié)合車輛防寒材的安裝方法與工藝,對(duì)車輛安裝使用的新材料與新工藝應(yīng)用進(jìn)行研究,達(dá)到整個(gè)車輛內(nèi)部特別是動(dòng)力包部分隔音降噪隔熱的要求。
關(guān)鍵詞:動(dòng)力分散式內(nèi)燃動(dòng)車組 動(dòng)力包 隔音降噪 隔熱
隨著鐵路事業(yè)的高速發(fā)展,軌道車輛已成為人們出行不可或缺的交通工具,內(nèi)燃動(dòng)車組作為一種現(xiàn)代化軌道交通工具,在交通運(yùn)輸中發(fā)揮著巨大的作用,然而軌道交通車輛在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生噪聲,車輛內(nèi)部的噪聲會(huì)直接影響著乘客乘坐的舒適性,噪聲達(dá)到一定的強(qiáng)度會(huì)對(duì)工作人員、乘客等造成損害;動(dòng)力包運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,車外車內(nèi)溫度差會(huì)造成車內(nèi)外的熱傳遞,如果不能采取有效措施,增加車內(nèi)空調(diào)采暖系統(tǒng)的壓力。本論文主要闡述了動(dòng)力分散式內(nèi)燃動(dòng)車組的噪聲與隔熱處理特別是動(dòng)力包處與客室地板之間的一種隔聲降噪隔熱措施的研究。
1、動(dòng)力分散內(nèi)燃動(dòng)車組介紹
動(dòng)力分散式內(nèi)燃動(dòng)車組DMU(Diesel Multiple-Unit)是由柴油引擎驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力分散式鐵路車輛,采用獨(dú)立的柴油內(nèi)燃機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī),是區(qū)別電氣型動(dòng)力分散型動(dòng)車組的主要特征。其主要特點(diǎn)如下:(1)低成本。相對(duì)于電氣化機(jī)車,它不需要電氣化線路、接觸網(wǎng)、電力所的建設(shè)與維修,使其具有低建設(shè)費(fèi)、低維修費(fèi)、低電力費(fèi)的特點(diǎn)。 (2)高載客量。內(nèi)燃機(jī)在車底布置,不需要專門的牽引機(jī)車,司機(jī)室占用空間小,客容量大。(3)運(yùn)行要求低。因其獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),使其可以在非電氣化路線運(yùn)行,并可與電力機(jī)車混跑。(4)編組靈活�？梢砸惠v動(dòng)車單獨(dú)運(yùn)行,多輛動(dòng)車拖車混合編組等形式。另外由于不需單獨(dú)配置牽引機(jī)車,此種動(dòng)車組還有容易編制運(yùn)營(yíng)計(jì)劃等多種特點(diǎn),因此在我國(guó)的支線鐵路、城際鐵路、非電化區(qū)和電化區(qū)混跑的線路有很好的應(yīng)用前景在國(guó)際類似軌道交通線路上也有很大的市場(chǎng)潛力。
2、內(nèi)燃動(dòng)車組噪聲分析
(1)輪軌噪聲。鋼軌與輪軌之間相互作用而產(chǎn)生的聲響。輪軌噪聲有3種主要類型:摩擦噪聲、撞擊噪聲和轟鳴噪聲(或滾動(dòng)噪聲),每一種均由相對(duì)應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生。(2)牽引動(dòng)力系統(tǒng)噪聲。牽引系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪聲,包括動(dòng)力包柴油機(jī)運(yùn)行噪聲、牽引電機(jī)及其冷卻系統(tǒng)、齒輪箱的噪聲以及空氣壓縮機(jī)運(yùn)行噪聲,它是軌道交通主要的噪聲。(3)輔助設(shè)備噪聲。主要是指空調(diào)機(jī)組等輔助設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲,機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)以及通風(fēng)系統(tǒng)氣流不穩(wěn)定產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲。此外列車上各個(gè)突出和凹入的部分,在空氣中高速移動(dòng)時(shí),壓力空氣在非恒定的氣流中發(fā)生變化,從而產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲以及各種外部噪聲等。
3、車輛的降噪與隔熱措施
由于車輛的熱傳遞和噪聲類似都是通過(guò)車體進(jìn)行,因此車輛的隔熱與隔音措施在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,使兩種措施相輔相成,既保證所需效果,對(duì)成本也有所控制。
(1)對(duì)于輪軌噪聲可通過(guò)采用改進(jìn)車輪材質(zhì)降低輪軌間動(dòng)態(tài)作用力及振動(dòng)水平,降低車輛的結(jié)構(gòu)輻射噪聲。采用剛度大、阻尼系數(shù)高的鋼軌墊片、增加鋼軌阻尼、增加鋼軌吸振器、埋入式鋼軌及鋼軌截面形狀優(yōu)化(如矮鋼軌、窄軌腳)等措施降低鋼軌振動(dòng)水平,降低鋼軌輻射噪聲。通過(guò)減小輪軌接觸面的粗糙度來(lái)降低輪軌轟鳴噪聲。
(2)對(duì)于空調(diào)機(jī)組噪聲,可將機(jī)組安裝在減震座上,在車內(nèi)空調(diào)部位平頂板處粘貼隔音減震材料等降低此類噪聲的影響。
(3)對(duì)于空氣動(dòng)力噪聲,采用流體力學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì),應(yīng)用風(fēng)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn),采用流線型車體設(shè)計(jì),減少氣流產(chǎn)生的各種噪聲。
(4)車輛通過(guò)全車加裝防寒材來(lái)增加車輛的隔熱保溫效果,如圖1所示,車頂與側(cè)墻防寒材用防寒壓板固定,車窗、車門四周加塞防寒材,保證結(jié)實(shí),嚴(yán)密。防寒材為用阻燃塑料布包裹嚴(yán)密的聚酯纖維棉,外表面粘貼鋁箔,聚酯纖維棉的導(dǎo)熱率為≤0.034W/m°C,氧指數(shù):40.7A級(jí),降噪系數(shù):NRC=0.76,起到了良好的保溫降噪作用。
(5)車體內(nèi)部設(shè)計(jì)時(shí),在車頂、側(cè)墻、底架相應(yīng)位置噴涂1-4mm厚阻尼漿,減少車體震動(dòng)以及從車體傳入車內(nèi)的噪聲;在地板結(jié)構(gòu)上面采用浮筑地板結(jié)構(gòu)來(lái)有效的控制傳遞到車內(nèi)結(jié)構(gòu)噪聲,同時(shí)根據(jù)結(jié)構(gòu)噪聲的特性,采用有效的隔音吸音材料來(lái)增大噪聲傳播的阻尼;車門采用電動(dòng)雙開(kāi)塞拉門,此種塞拉門具有良好的密封性,車門隔音量1000-5000Hz時(shí)≥32dBA(平均),隔熱性能K<4.6W/㎡.K,車門關(guān)閉時(shí)能有效地隔熱、隔聲,能消除震動(dòng);車窗采用中空雙層隔熱玻璃,車窗與車體間安裝橡膠條密封;另外通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì),減少到車內(nèi)過(guò)線、過(guò)管孔的數(shù)量并對(duì)其進(jìn)行密封等措施都能起到隔音隔熱效果。
4、底架處的降噪隔熱措施
由分析得知,車內(nèi)噪聲主要來(lái)源與車下,尤其是動(dòng)車組的動(dòng)車動(dòng)力包處,因此地板處的降噪隔熱措施就顯得尤為重要,地板安裝采用橡膠堆組成作為彈性支撐,上安裝墊梁后安裝鋁蜂窩地板。動(dòng)力包運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲與大量的熱量,此處的隔熱與隔音降噪措施同時(shí)設(shè)計(jì),使用新材料與新工藝,使兩者有機(jī)結(jié)合,兩種措施相輔相成,達(dá)到需要效果。
如圖2,3所示地板處隔熱降噪主要采用如下方案:
(1)使用1mmVNVinaflex隔聲墊,這款材料能有效的將車底各種噪聲隔絕,產(chǎn)品性能實(shí)驗(yàn)其隔聲量達(dá)21.5dB,另外它也是防火達(dá)到S4標(biāo)準(zhǔn)的隔聲材料。
(2)在地板與Vinaflex之間用2mm的三聚氰胺,可以使Vinaflex發(fā)揮更好的性能。
(3)地板支撐之間填充CARBONWOOL聚酯纖維,除了保溫之外還可以起到吸聲的作用。
(4)為進(jìn)一步降噪,在地板處使用25mmArmasound240,這樣的結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步提高隔聲量。
(5)對(duì)于個(gè)別空腔位置,無(wú)法填充防寒材料,可采用CP620膨脹型防火泡沫以解決漏聲現(xiàn)象,其隔聲量(DIN4109)可達(dá)59dB,且具有良好的保溫性能。
通過(guò)對(duì)車體與車內(nèi)布置各部件的降噪隔熱研究,采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。上述車體的隔熱隔聲解決方法,在理論方面和實(shí)驗(yàn)中都能滿足了客室內(nèi)部保溫與降噪要求,此種方案在我公司孟加拉內(nèi)燃動(dòng)車組項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用,經(jīng)實(shí)測(cè)列車以50km/h正常運(yùn)行時(shí),車內(nèi)中心離地板高 1.5m處的噪聲≤75dB(A),并具有良好的隔熱保溫效果,滿足客戶采購(gòu)要求。
參考文獻(xiàn)
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