高速動車組阻尼漿減振特性研究

王洪川

摘 要：近幾年，為了跟上社會的發展步伐，滿足人們的生活需求，我國的高速動車組運行速度越來越快，高速動車組的車下設備振動問題也越來越明顯，擺在高速動車組面前的主要問題就是如何有效緩解車下設備的振動問題，提升乘客的滿意度。我們應該認真了解高速動車組的底架結構類型以及不同類型阻尼漿的振動量級現狀，然后提出相應的優化對策降低設備振動問題的發生率。

關鍵詞：高速動車組；阻尼漿；振動問題

隨著生活水平的提高，人們在選擇高速動車組出行時除了方便快捷的需求外，對乘坐舒適性的要求也越來越高。隨著高速動車組速度的提高，輪軌相互作用、車下電氣設備等作用的不斷增強，振動和噪聲的問題也隨之凸顯出來。面對這些問題需要使用大量的減振降噪材料，如阻尼材料、吸聲材料和隔聲材料等。如何有效利用減振降噪材料，發揮減振降噪材料的各項性能就顯得尤為重要。合理控制阻尼層的厚度與位置不僅能節約車輛成本，對車輛的重量控制也能起到積極的作用。

1阻尼材料的基本理論

阻尼材料能夠將振動能轉化為熱能或者其他可以耗散的能量，實現減振降噪的目的。阻尼材料根據材料類型可以分為 3 類：黏彈性阻尼材料、高阻尼合金和復合阻尼材料。其中黏彈性阻尼材料包括防振橡膠和普通高聚物阻尼；復合阻尼材料包括聚合物基復合材料、金屬基復合材料和高阻尼復合結構。在高速動車組中，車體結構主體為鋁型材結構，車體振動較大，由于黏彈性阻尼材料的阻尼性較好，所以在車體上大量使用黏彈性阻尼材料作為車輛減振降噪的常用方法。

2 研究方案

2.1 試驗樣件

為充分研究不同阻尼漿的減振特性，本文選取了目前高速動車組常用的兩種阻尼漿：車外阻尼漿—A 94 和車內阻尼漿—123WF 作為研究對象。通過在底架鋁型材上噴涂不同厚度與組合方式的阻尼漿來研究不同組合方案的減振效果。

2.2 模態試驗

模態試驗采用錘擊法，測量試驗件的固有模態頻率、振型以及結構頻響特性。模態測試狀態為自由狀態，使用錘擊法并選取多個激勵點進行測試。 方案 2 相比方案 1 增加車內阻尼漿—123WF （3.5～5 mm），阻尼漿一階固有頻率向下偏移 7.3 Hz；方案 3 相比方案 1 增加車外阻尼漿—A 94 （1.5～3 mm），阻尼漿一階固有頻率向下偏移 4.4 Hz；方案 4 相比方案 1 增加車外阻尼漿—A 94 （3～4.5 mm），阻尼漿一階固有頻率向下偏移 5.3 Hz；而兩面都噴有阻尼漿的方案 5 與方案 6 相比方案 1 的一階固有頻率向下偏移了 17.6 Hz 與 16.7 Hz。具體如下表1所示。

2.3 振動量級試驗

利用振動激勵作用于底架結構，在底架結構的每側隨機布置 3 個加速度計，進行振動表面加速度響應測試。每個底架結構正面都施加大小一致的激勵，根據每個底架結構背面所測量到的振動量級的大小就可以判斷出板子減振性能的優劣。在同等大小的振動激勵下，各個方案的振動量級從大到小分別為方案 1、方案 3、方案 2、方案 4、方案 5 和方案 6。減振性能最好的是方案 6。

3 結語

通過對高速動車組底架結構噴涂不同種類、不同厚度阻尼漿分別進行模態以及表面振動量級測試，可以得出：車動力學計算模型，分析了抗蛇行減振器卸荷特性對車輛蛇行穩定性、平穩性、安全性的影響，得出以下結論。（1）隨抗蛇行減振器卸荷速度的增加車輛系統的臨界速度將下降，最后趨于平緩且在卸荷速度較低時車輛系統的臨界速度對抗蛇行減振器卸荷速度變化比較敏感；隨卸荷力的增加車輛系統的臨界速度先增加后減小，這說明抗蛇行減振器卸荷力的選取不宜過大，卸荷力選取應該保證抗蛇行減振器能夠衰減大部分低頻振動，避免高頻振動的傳遞。（2）隨著抗蛇行減振器卸荷力的增加車輛系統的垂向平穩性、橫向平穩性改善；隨著抗蛇行減振器卸荷速度的增加車輛系統的垂向平穩性、橫向平穩性惡化。（3）脫軌系數、輪重減載率隨著卸荷力的增加有明顯的改善，隨卸荷速度的增加脫軌系數、輪重減載率越來越大。

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