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        影響阻尼式降噪板壓裝質量因素分析

        2020-09-10 20:53:50胡俊波高利勇史文豪
        交通科技與管理 2020年3期
        關鍵詞:因素

        胡俊波 高利勇 史文豪

        摘 要:國內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)質量檢測時,由于降噪板的粘結性能檢測成本高、周期長,批量生產過程中,須通過壓裝工藝保證壓裝質量,本文分析了影響降噪板壓裝質量的主要因素。

        關鍵詞:阻尼式降噪板;降噪板壓裝;因素

        中圖分類號:U270.16 文獻標識碼:A

        0 引言

        (1)結構分析。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。

        阻尼式降噪板結構如圖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致表面殘留切削液和防銹劑,而污漬對膠的粘結性能影響很大,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。

        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計不當,會導致降噪板與轂孔偏心,主要后果有:①車輪靜不平衡量增加,標準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,導致油漆與車輪有間隙,雨水和空氣進入車輪,導致車輪生銹。

        1.4 滾壓

        滾壓設備要求: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,中心與降噪板內圈重合,且重疊區(qū)域要控制在25 mm~30 mm內,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到表面溫度低于室溫的車輪表面,影響降噪板粘貼。經驗表明,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

        本文介紹了降噪板車輪降噪效果以及降噪板的結構組成,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,2008,30(06):60-64

        [2]鄒強,江波,劉友存等.阻尼車輪的降噪結構設計與應用[J].鐵道車輛,2016,54(04):6-8+4.

        [3]毛昆朋,楊延峰,張澎湃,等.中國標準動車組約束阻尼降噪板的研制與應用[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.

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