韶山型電力機車司機室異常噪聲產(chǎn)生機理分析

馬志鵬

摘要：為了解決一些韶山型電力機車司機室中出現(xiàn)異常噪聲的情況，對其中的一些部件和裝置實施了振動以及噪聲測試，從而確保能夠?qū)е庐惓Ｔ肼暤脑蜻M行有效調(diào)查。以司機室結(jié)構(gòu)模態(tài)和車體振動傳遞性能等方面為基礎進行深入的研究和調(diào)查，從中可以對導致異常噪聲出現(xiàn)的因素進行總結(jié)和歸納整理，能夠發(fā)現(xiàn)輪對多邊形失圓導致的低頻振動會導致司機室產(chǎn)生不正常的振動，這是十分關(guān)鍵的一個影響因素，司機室板件振動在振動過程中產(chǎn)生的頻率以及空腔模態(tài)的聲固耦合振動是導致韶山型電力機車司機室出現(xiàn)不正常噪聲的主要因素。

關(guān)鍵詞：司機室;異常噪聲;輪對振動;結(jié)構(gòu)模態(tài);空腔模態(tài)

引言

通過多次的實驗以及測試能夠了解到，在進行正常的工作時，韶山型電力機車司機室中的振動以及噪聲以200HZ以下的低頻為主，這種低頻噪聲的出現(xiàn)與司機室聲學系統(tǒng)的模態(tài)特性以及振動噪聲源的特點有關(guān)，為了讓韶山型電力機車的車體能夠有更好的隔聲能力，機車結(jié)構(gòu)大多是雙層的。然而，這樣的結(jié)構(gòu)會讓機車結(jié)構(gòu)之內(nèi)構(gòu)成封閉空腔系統(tǒng)，不僅有自身的模態(tài)頻率，而且也有模態(tài)振型。如果司機室空腔被和它保持相同共鳴的頻率激勵時，會在司機室中出現(xiàn)聲學共鳴的情況，會導致室內(nèi)的噪聲變得更大。司機室結(jié)構(gòu)模態(tài)分析在對室內(nèi)噪聲的預測和控制中是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，對結(jié)構(gòu)模態(tài)和空腔聲學模態(tài)參數(shù)進行科學的計算，得到準確的結(jié)果，能夠讓噪聲預測和控制工作的有效進行擁有標準的參考依據(jù)?，F(xiàn)如今，并沒有相關(guān)文獻對韶山型電力機車司機室中產(chǎn)生的振動和噪聲控制進行控制提供計算和分析的參考依據(jù)。在實際的工程中，使用的大多是補救的方式，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)聲振設計中存在的缺陷進行有效的彌補。為了實現(xiàn)對司機室低噪聲進行高質(zhì)量的設計，在剛開始進行設計工作時必須要做好對結(jié)構(gòu)聲振特征的仿真預測工作，擁有非常深遠的積極意義。想要實現(xiàn)對聲學結(jié)構(gòu)的成功設計，必須要擁有標準的聲樂分析模型作為參考依據(jù)，以此為基礎開展設計工作，保證設計質(zhì)量。

1噪聲測試及分析

我國針對有關(guān)鐵路客車室內(nèi)的聲學特征已經(jīng)進行了多年的研究，并且取得了一些成果，導致室內(nèi)出現(xiàn)噪聲的因素有很多，但一些常見的因素，比如車軌和氣動壓力等導致的大多是中低頻的結(jié)構(gòu)噪聲。因為韶山型電力機車的車體結(jié)構(gòu)十分復雜，因此對車體中噪聲的傳播進行研究是十分困難的一項工作。

1.1隔聲量測試分析

在進行靜態(tài)的測試工作時，能夠分別對韶山型電力機車司機室的的入口處以及前窗、側(cè)窗等實施隔聲量測試工作，從中得到具體的測試結(jié)果，而且要對這些結(jié)果和數(shù)據(jù)進行有效的分析。

1.2噪聲源測試分析

1.2.1測點布置

在進行測點的布置工作時，能夠?qū)C車底部靠近變壓器梁的輪軌位置布置測點，測點的數(shù)量是兩個，將這兩個測點用來堆輪回噪聲進行測試。在司機室中，能夠根據(jù)不同高度位置分別對4個測點進行布置，這些測點能夠?qū)θ肟陂T、側(cè)窗、座椅、走廊門四個位置的聲壓級別進行測量。

1.2.2輪軌噪聲

輪軌噪聲根據(jù)產(chǎn)生原因的不同能夠劃分成滾動、摩擦以及沖擊三種噪聲，每一種噪聲的出現(xiàn)都是對應結(jié)構(gòu)引發(fā)的。導致這些噪聲的關(guān)鍵原因是機車在通過軌道接頭時產(chǎn)生的沖擊造成的。此外，還可能是因為線路扭曲或不平順等各種原因?qū)е碌摹］嗆壴肼晻S著運行速度的變化而出現(xiàn)變化。如果韶山型電力機車牽引車在行駛過程中保持15公里每小時的速度，如果對輪軌噪聲進行測量可以發(fā)現(xiàn)其頻譜曲線會保持平直的狀態(tài)。如果韶山型電力機車牽引車在行駛過程中保持70公里每小時的速度，輪軌噪聲頻譜曲線將會有明顯峰值產(chǎn)生。因此，如果機車的行駛速度變快，也會帶動滾動噪聲的增大。

2噪聲傳播控制

如果想要對噪聲傳播進行有效控制，能夠使用隔聲以及吸聲兩種基礎方式，根據(jù)噪聲傳播方式能夠被分成空氣聲以及結(jié)構(gòu)聲兩種，空氣聲就是噪聲在傳播時是以空氣為傳播媒介，而傳播的形式則是波，這種噪聲傳播的強度會隨著和生源之間距離的不斷變大而不斷降低。此外，結(jié)構(gòu)聲是因為振動而產(chǎn)生的噪聲波，他的傳播媒介是固態(tài)物質(zhì)，傳播速度各不相同，這種噪聲的傳播形式是折射波。

對司機室的噪聲傳播進行控制，主要是使用各種特殊材料和結(jié)構(gòu)，讓處于司機室之外的噪聲在傳播到司機室的各個表面時對這些噪聲進行轉(zhuǎn)化。其中一部分噪聲會被司機室表面的特殊材料以及結(jié)構(gòu)反射，不會被吸收入室內(nèi);還有一些噪聲在經(jīng)過韶山型電力機車的車體時會被轉(zhuǎn)化為其它能量，這些能量會通過其他形式表現(xiàn)出來;還有一些噪聲則會穿透車體的阻擋進行司機室之中。除此之外，材料所具備的隔聲能力和反射聲能與入射聲能只比相關(guān)，兩者的比例越小則隔聲能力越強。材料所具備的吸聲能力和透過聲能與入射聲能只比相關(guān)，兩者的比例越小則隔聲能力越強。

2.1司機室的隔聲、吸聲處理

如果聲波入射到理想化的無限大的單層均質(zhì)構(gòu)件之上的時候，能夠?qū)⒄肷涓袈暳渴褂脴藴实墓接嬎愠鰜?如果聲波無規(guī)入射到理想化的無限大的單層均質(zhì)構(gòu)件之上的時候，也能夠?qū)嶋H隔聲量使用標準的公式計算出來。通過計算得出的結(jié)果可以分析出，隔聲量會隨著構(gòu)件面密度的提高不斷變大。隔聲量也會隨著入射聲波頻率的提高逐漸增大。構(gòu)成司機室中各個部位的結(jié)構(gòu)的隔聲效果的好壞能夠?qū)魅胨緳C室噪聲的大小產(chǎn)生直接影響。所以，在進行司機室結(jié)構(gòu)的設計時，要重視對結(jié)構(gòu)以及材料的優(yōu)化設計，使用試驗的方式選擇最合適的材料和結(jié)構(gòu)，對司機室結(jié)構(gòu)進行改進，確保設計結(jié)果能夠達到標準要求。

2.2密封處理

司機室結(jié)構(gòu)上存在的各種孔洞和縫隙都會對構(gòu)件的隔聲性能產(chǎn)生非常大的影響，因為聲波具有輻射，能夠?qū)е赂袈暭母袈暳繙p少。特別是在遇到高頻噪聲時，由于高頻的波長相較于高頻更短，出現(xiàn)透射的幾率更大。如果隔聲件上存在的孔洞以及縫隙太多，會導致隔聲量降低許多。

因為密封條截面形狀會嚴重影響密封能力，有唇的密封條截面形狀的密封能力相較于無唇的更好，而多唇的比單唇的也更好。通過對密封條的廣泛應用，能夠進一步提高對司機室的密封效果，能夠降低司機室中的噪聲。

結(jié)束語

在韶山型電力機車運行的過程中，會出現(xiàn)由于多種因素導致韶山型電力機車司機室出現(xiàn)異常噪聲的情況，這些噪聲的存在會影響司機的情緒，對他們的工作狀態(tài)也會產(chǎn)生不利影響，為了保證機車在運行過程中的安全，必須要采取有效措施解決異常噪聲的問題，提高機車行駛過程中的安全性，保障乘客安全不受威脅。

參考文獻：

[1]田新浩.韶山型電力機車司機室的噪聲特性研究 [J].環(huán)境工程，2010（3）.

[2]周新祥 .噪聲控 制技 術(shù)及 其新 進展 [M].北京：冶金 工業(yè) 出版社，2011.

[3]粟韶毅.DF12型機 車司機室噪聲控制 [J].內(nèi)燃機 車，2o14（4）.