高速动车组阻尼浆减振特性研究

王洪川

摘 要：近几年，为了跟上社会的发展步伐，满足人们的生活需求，我国的高速动车组运行速度越来越快，高速动车组的车下设备振动问题也越来越明显，摆在高速动车组面前的主要问题就是如何有效缓解车下设备的振动问题，提升乘客的满意度。我们应该认真了解高速动车组的底架结构类型以及不同类型阻尼浆的振动量级现状，然后提出相应的优化对策降低设备振动问题的发生率。

关键词：高速动车组；阻尼浆；振动问题

随着生活水平的提高，人们在选择高速动车组出行时除了方便快捷的需求外，对乘坐舒适性的要求也越来越高。随着高速动车组速度的提高，轮轨相互作用、车下电气设备等作用的不断增强，振动和噪声的问题也随之凸显出来。面对这些问题需要使用大量的减振降噪材料，如阻尼材料、吸声材料和隔声材料等。如何有效利用减振降噪材料，发挥减振降噪材料的各项性能就显得尤为重要。合理控制阻尼层的厚度与位置不仅能节约车辆成本，对车辆的重量控制也能起到积极的作用。

1阻尼材料的基本理论

阻尼材料能够将振动能转化为热能或者其他可以耗散的能量，实现减振降噪的目的。阻尼材料根据材料类型可以分为 3 类：黏弹性阻尼材料、高阻尼合金和复合阻尼材料。其中黏弹性阻尼材料包括防振橡胶和普通高聚物阻尼；复合阻尼材料包括聚合物基复合材料、金属基复合材料和高阻尼复合结构。在高速动车组中，车体结构主体为铝型材结构，车体振动较大，由于黏弹性阻尼材料的阻尼性较好，所以在车体上大量使用黏弹性阻尼材料作为车辆减振降噪的常用方法。

2 研究方案

2.1 试验样件

为充分研究不同阻尼浆的减振特性，本文选取了目前高速动车组常用的两种阻尼浆：车外阻尼浆—A 94 和车内阻尼浆—123WF 作为研究对象。通过在底架铝型材上喷涂不同厚度与组合方式的阻尼浆来研究不同组合方案的减振效果。

2.2 模态试验

模态试验采用锤击法，测量试验件的固有模态频率、振型以及结构频响特性。模态测试状态为自由状态，使用锤击法并选取多个激励点进行测试。 方案 2 相比方案 1 增加车内阻尼浆—123WF （3.5～5 mm），阻尼浆一阶固有频率向下偏移 7.3 Hz；方案 3 相比方案 1 增加车外阻尼浆—A 94 （1.5～3 mm），阻尼浆一阶固有频率向下偏移 4.4 Hz；方案 4 相比方案 1 增加车外阻尼浆—A 94 （3～4.5 mm），阻尼浆一阶固有频率向下偏移 5.3 Hz；而两面都喷有阻尼浆的方案 5 与方案 6 相比方案 1 的一阶固有频率向下偏移了 17.6 Hz 与 16.7 Hz。具体如下表1所示。

2.3 振动量级试验

利用振动激励作用于底架结构，在底架结构的每侧随机布置 3 个加速度计，进行振动表面加速度响应测试。每个底架结构正面都施加大小一致的激励，根据每个底架结构背面所测量到的振动量级的大小就可以判断出板子减振性能的优劣。在同等大小的振动激励下，各个方案的振动量级从大到小分别为方案 1、方案 3、方案 2、方案 4、方案 5 和方案 6。减振性能最好的是方案 6。

3 结语

通过对高速动车组底架结构喷涂不同种类、不同厚度阻尼浆分别进行模态以及表面振动量级测试，可以得出：车动力学计算模型，分析了抗蛇行减振器卸荷特性对车辆蛇行稳定性、平稳性、安全性的影响，得出以下结论。（1）随抗蛇行减振器卸荷速度的增加车辆系统的临界速度将下降，最后趋于平缓且在卸荷速度较低时车辆系统的临界速度对抗蛇行减振器卸荷速度变化比较敏感；随卸荷力的增加车辆系统的临界速度先增加后减小，这说明抗蛇行减振器卸荷力的选取不宜过大，卸荷力选取应该保证抗蛇行减振器能够衰减大部分低频振动，避免高频振动的传递。（2）随着抗蛇行减振器卸荷力的增加车辆系统的垂向平稳性、横向平稳性改善；随着抗蛇行减振器卸荷速度的增加车辆系统的垂向平稳性、横向平稳性恶化。（3）脱轨系数、轮重减载率随着卸荷力的增加有明显的改善，随卸荷速度的增加脫轨系数、轮重减载率越来越大。

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