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對動力分散式內燃動車組的降噪材料研究
摘要:內燃動車組車內噪聲與溫度控制是評定車輛舒適度的一個重要因素,動力包部分產生的噪聲是動力分散內燃動車組噪聲的主要來源,本論文通過對車內噪音的產生進行分析并提出降噪措施,結合車輛防寒材的安裝方法與工藝,對車輛安裝使用的新材料與新工藝應用進行研究,達到整個車輛內部特別是動力包部分隔音降噪隔熱的要求。
關鍵詞:動力分散式內燃動車組 動力包 隔音降噪 隔熱
隨著鐵路事業的高速發展,軌道車輛已成為人們出行不可或缺的交通工具,內燃動車組作為一種現代化軌道交通工具,在交通運輸中發揮著巨大的作用,然而軌道交通車輛在運行過程中不可避免地會產生噪聲,車輛內部的噪聲會直接影響著乘客乘坐的舒適性,噪聲達到一定的強度會對工作人員、乘客等造成損害;動力包運轉會產生大量的熱量,車外車內溫度差會造成車內外的熱傳遞,如果不能采取有效措施,增加車內空調采暖系統的壓力。本論文主要闡述了動力分散式內燃動車組的噪聲與隔熱處理特別是動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、動力分散內燃動車組介紹
動力分散式內燃動車組DMU(Diesel Multiple-Unit)是由柴油引擎驅動的動力分散式鐵路車輛,采用獨立的柴油內燃機作為驅動機或者發電機,是區別電氣型動力分散型動車組的主要特征。其主要特點如下:(1)低成本。相對于電氣化機車,它不需要電氣化線路、接觸網、電力所的建設與維修,使其具有低建設費、低維修費、低電力費的特點。 (2)高載客量。內燃機在車底布置,不需要專門的牽引機車,司機室占用空間小,客容量大。(3)運行要求低。因其獨立的驅動系統,使其可以在非電氣化路線運行,并可與電力機車混跑。(4)編組靈活�？梢砸惠v動車單獨運行,多輛動車拖車混合編組等形式。另外由于不需單獨配置牽引機車,此種動車組還有容易編制運營計劃等多種特點,因此在我國的支線鐵路、城際鐵路、非電化區和電化區混跑的線路有很好的應用前景在國際類似軌道交通線路上也有很大的市場潛力。
2、內燃動車組噪聲分析
(1)輪軌噪聲。鋼軌與輪軌之間相互作用而產生的聲響。輪軌噪聲有3種主要類型:摩擦噪聲、撞擊噪聲和轟鳴噪聲(或滾動噪聲),每一種均由相對應的機械結構所產生。(2)牽引動力系統噪聲。牽引系統設備運轉所產生的噪聲,包括動力包柴油機運行噪聲、牽引電機及其冷卻系統、齒輪箱的噪聲以及空氣壓縮機運行噪聲,它是軌道交通主要的噪聲。(3)輔助設備噪聲。主要是指空調機組等輔助設備運轉噪聲,機組在運行過程中產生振動以及通風系統氣流不穩定產生的空氣動力噪聲。此外列車上各個突出和凹入的部分,在空氣中高速移動時,壓力空氣在非恒定的氣流中發生變化,從而產生的空氣動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車體進行,因此車輛的隔熱與隔音措施在設計時進行有機結合,使兩種措施相輔相成,既保證所需效果,對成本也有所控制。
(1)對于輪軌噪聲可通過采用改進車輪材質降低輪軌間動態作用力及振動水平,降低車輛的結構輻射噪聲。采用剛度大、阻尼系數高的鋼軌墊片、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化(如矮鋼軌、窄軌腳)等措施降低鋼軌振動水平,降低鋼軌輻射噪聲。通過減小輪軌接觸面的粗糙度來降低輪軌轟鳴噪聲。
(2)對于空調機組噪聲,可將機組安裝在減震座上,在車內空調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)對于空氣動力噪聲,采用流體力學機械設計,應用風動模擬實驗,采用流線型車體設計,減少氣流產生的各種噪聲。
(4)車輛通過全車加裝防寒材來增加車輛的隔熱保溫效果,如圖1所示,車頂與側墻防寒材用防寒壓板固定,車窗、車門四周加塞防寒材,保證結實,嚴密。防寒材為用阻燃塑料布包裹嚴密的聚酯纖維棉,外表面粘貼鋁箔,聚酯纖維棉的導熱率為≤0.034W/m°C,氧指數:40.7A級,降噪系數:NRC=0.76,起到了良好的保溫降噪作用。
(5)車體內部設計時,在車頂、側墻、底架相應位置噴涂1-4mm厚阻尼漿,減少車體震動以及從車體傳入車內的噪聲;在地板結構上面采用浮筑地板結構來有效的控制傳遞到車內結構噪聲,同時根據結構噪聲的特性,采用有效的隔音吸音材料來增大噪聲傳播的阻尼;車門采用電動雙開塞拉門,此種塞拉門具有良好的密封性,車門隔音量1000-5000Hz時≥32dBA(平均),隔熱性能K<4.6W/㎡.K,車門關閉時能有效地隔熱、隔聲,能消除震動;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;另外通過優化設計,減少到車內過線、過管孔的數量并對其進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,車內噪聲主要來源與車下,尤其是動車組的動車動力包處,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。動力包運行會產生嚴重的噪聲與大量的熱量,此處的隔熱與隔音降噪措施同時設計,使用新材料與新工藝,使兩者有機結合,兩種措施相輔相成,達到需要效果。
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,產品性能實驗其隔聲量達21.5dB,另外它也是防火達到S4標準的隔聲材料。
(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)為進一步降噪,在地板處使用25mmArmasound240,這樣的結構能進一步提高隔聲量。
(5)對于個別空腔位置,無法填充防寒材料,可采用CP620膨脹型防火泡沫以解決漏聲現象,其隔聲量(DIN4109)可達59dB,且具有良好的保溫性能。
通過對車體與車內布置各部件的降噪隔熱研究,采用新技術、新工藝、新設備、新材料進行統籌設計。上述車體的隔熱隔聲解決方法,在理論方面和實驗中都能滿足了客室內部保溫與降噪要求,此種方案在我公司孟加拉內燃動車組項目生產過程中進行實際應用,經實測列車以50km/h正常運行時,車內中心離地板高 1.5m處的噪聲≤75dB(A),并具有良好的隔熱保溫效果,滿足客戶采購要求。
參考文獻
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