影響阻尼式降噪板壓裝質(zhì)量因素分析

胡俊波 高利勇 史文豪

摘 要：國內(nèi)高速動車組采用兩種降噪方式，一種為降噪塊方式降噪，一種為降噪板方式降噪。其中降噪板降噪是通過滾壓方式將阻尼膠粘貼于車輪輻板表面，后續(xù)質(zhì)量檢測時，由于降噪板的粘結(jié)性能檢測成本高、周期長，批量生產(chǎn)過程中，須通過壓裝工藝保證壓裝質(zhì)量，本文分析了影響降噪板壓裝質(zhì)量的主要因素。

關(guān)鍵詞：阻尼式降噪板;降噪板壓裝;因素

中圖分類號：U270.16 文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

（1）結(jié)構(gòu)分析。列車線路試驗研究表明[1]：普速、時速160公里和時速250公里列車噪聲源以輪軌噪聲為主，時速350公里列車噪聲源以輪軌噪聲、空氣動力噪聲和集電系統(tǒng)噪聲為主;列車速度為191 m/h～295 m/h時，采用降噪板降噪方式，沿線總噪聲級別降低4.0 dB（A）～5.2 dB（A）。

降噪板具有耐空氣老化性能、耐水性能，通過試驗表面，安裝降噪板的車輪放置3年后，進行試驗，粘合強度和剪切強度均滿足要求。置于水中浸泡90天，強度仍然滿足要求。

阻尼式降噪板結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]，降噪板的粘合強度不低于0.9 MPa，拉伸剪切強度不低于0.7 MPa。

降噪板降噪工作原理：輪軌噪聲通過車輪傳遞降噪板，由降噪板的阻尼膠產(chǎn)生形變而發(fā)生耗散，從而起到減振降噪效果。

降噪板的典型失效模式：開裂或脫落，通過目視檢查即可判斷。

（2）粘接原理。首先是接觸和壓合，通過外加壓力使膠帶丙烯酸材料與金屬材料充分接觸，形成部分的分子間力和色散力，建立初始粘接力。隨著時間變化，膠帶中的丙烯酸樹脂緩慢流動，更多滲透到金屬表面微觀上凹凸不平的角落，既增加了接觸面積有增加了機械卡扣，由于更多分子的接觸和浸潤，分子間力和色散力也進一步增強，最終達到粘接完全。

1 壓裝工藝

降噪板的壓裝過程分為：金屬表面清洗→涂抹促進劑→降噪板擺放→滾壓→鋁膠帶粘貼。

1.1 金屬表面清洗

車輪表面由于加工和防銹等措施會導(dǎo)致表面殘留切削液和防銹劑，而污漬對膠的粘結(jié)性能影響很大，必須保證車輪表面清潔度，提高表面能，必要時可用清潔度儀確認。清洗過程分為：用清洗劑清洗車輪表面，最好選擇水性清洗劑，表面殘留基本無殘留油漬，用吸水紙擦拭干凈;用高濃度正庚烷擦拭車輪表面，利用有機溶劑的溶解性和快速揮發(fā)性原理，進一步清洗車輪表面。

注意事項：庚烷的揮發(fā)需要一定時間，可通過試驗確定最少時間，否則不但清洗效果不佳，而且會引入新的雜質(zhì)。

1.2 涂抹促進劑

促進劑提高了車輪表面的初始粘著性，增大阻尼膠附著力，有利于表面能的提高。3M公司生產(chǎn)的促進劑86A性能良好，能滿足高要求工況。

1.3 降噪板擺放

將降噪板置于車輪輻板面，為保證降噪板和車輪轂孔同心，需用工裝輔助擺放，工裝示意圖見圖4。

如果不用工裝或工裝設(shè)計不當(dāng)，會導(dǎo)致降噪板與轂孔偏心，主要后果有：①車輪靜不平衡量增加，標(biāo)準(zhǔn)動車組車輪的靜不平衡量為15 g.m;②降噪板邊緣擠出的阻尼膠參差不齊，太多的阻尼膠會影響車輪噴漆，導(dǎo)致油漆與車輪有間隙，雨水和空氣進入車輪，導(dǎo)致車輪生銹。

1.4 滾壓

滾壓設(shè)備要求：能夠輸出恒定的壓力，在滾輪沿著降噪板移動過程中，始終保持不變。滾壓力設(shè)定值為125±2.5 kN，滾壓力能夠促進阻尼膠的流動，使膠與金屬充分接觸，浸潤車輪表面，達到機械緊固。

滾壓順序：從距降噪板內(nèi)徑一定尺寸為起始點，朝車輪中心方向滾壓，以此固定降噪板初始位置，避免降噪板在滾壓過程中移動，滾刀到達距降噪板內(nèi)徑2 mm～5 mm時，對此處持續(xù)滾壓;隨后再從滾壓降噪板的起始點開始慢慢向外部滾壓。

1.5 鋁膠帶粘貼

降噪板內(nèi)圈需用鋁膠帶密封，4片鋁膠帶首尾連接，防止異物進入貼合面。鋁膠帶粘貼要均勻，中心與降噪板內(nèi)圈重合，且重疊區(qū)域要控制在25 mm～30 mm內(nèi)，同時徑向錯位不大于5 mm。鋁膠帶粘貼后，必須手工壓實，使鋁膠帶充分粘貼于車輪表面和鋁膠帶上。

1.6 其它

由于阻尼膠的存在，需考慮降噪板的壓裝環(huán)境。溫度太低時，阻尼膠的活性降低，性能下降，不利于粘接。濕度太高時，影響降噪板表面的清潔。庚烷揮發(fā)速度降低，空氣中的水蒸氣容易凝結(jié)到表面溫度低于室溫的車輪表面，影響降噪板粘貼。經(jīng)驗表明，降噪板壓裝不合格品率在夏季最高，說明濕度比溫度對降噪板的壓裝影響更明顯。

2 總結(jié)

本文介紹了降噪板車輪降噪效果以及降噪板的結(jié)構(gòu)組成，描述了降噪板的滾壓過程，得出車輪輻板表面的清潔度、壓裝環(huán)境、助粘劑的型號、以及滾壓力等因素是影響降噪板壓裝的關(guān)鍵因素。

參考文獻：

[1]雷曉燕，張鵬飛.阻尼車輪減振降噪的試驗研究[J].中國鐵道科學(xué)，2008，30（06）：60-64

[2]鄒強，江波，劉友存等.阻尼車輪的降噪結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用[J].鐵道車輛，2016，54（04）：6-8+4.

[3]毛昆朋，楊延峰，張澎湃，等.中國標(biāo)準(zhǔn)動車組約束阻尼降噪板的研制與應(yīng)用[J].中國鐵路，2019，58（01）：102-109.

[4]廖紹輝.阻尼降噪車輪的有限元分析與研究[J].機械工程師，2014，49（02）：145-147.