高速轨道交通减振降噪材料的分析与发展动向

吴驰飞 1 李滨耀 2 杨军 3

（1.华东理工大学材料科学与工程学院,上海 200237;2.长春应用化学研究所, 吉林长春 ;3. 株州时代新材料股份有限公司,湖南株洲 412001)

摘要：在高速列车的振动和噪声发生机理的基础上,提出了高速轨道交通减振降噪的其本思路，分析了高速轨道交通的减振降噪材料的使用情况。重点介绍高分子小分子杂化系高阻尼新材料的研发现状，并对我国高速列车用减振降噪材料今后的研发工作提出了一些建议。

关键词: 高速; 轨道交通; 减振降噪; 阻尼材料

0 引言

随着轨道交通的高速化，列车运行所引起的振动噪声会更加剧烈，而且高速轨道交通线路要穿越许多城市，其振动与噪声不仅给车厢内旅客带来不适，而且还严重干扰沿线居民的正常生活，甚至影响附近学校、科研院所及医院、银行等的正常运行。

国外开发高速轨道交通的经验表明：应用减振降噪产品，不仅可减轻车辆、轨道、电气设备的疲劳、磨耗，减少维修费用，而且还可减少振动与噪声对沿线居民、建筑物的影响。为此应积极借鉴国外的成功经验，大力研究具有自主知识产权的减振降噪技术及开发有关产品。

1 振动和噪声的发生及减振降噪的方法

国家高技术研究发展专项（2002AA333020）经费资助

1．1 振动噪声的产生

列车运行时所发生的噪声主要有牵引电机、通风机以及压缩机等设备的运转噪声；轮轨之间的滚动、摩擦、冲击噪声；受电弓与接触导线之间的摩擦、放电噪声；轨道、构造物以及地基等发出的辐射噪声；列车运行时的气动噪声等。 1．2 减振降噪原理

噪声是以空气为媒体传递，振动是通过固体传递的，虽然两者传递途径不同，但都是振动。都可以通过隔离或吸收振动来缓和。这样，减振降噪技术可以分为隔振、吸振、隔音、吸音 4 个方面。针对不同的振动应选择合适的防振方法。例如，欲减少牵引电机、通风机以及压缩机等设备的振动噪声及轮轨之间的滚动、冲击、摩擦噪声，通常采用橡胶减振器等弹性连接、弹性吊挂的隔振技术较为有效。而在车厢内为了减少来自车底下的噪声和气动噪声以及车体振动所辐射的噪

声，应在不同部位分别采用吸振、隔音、吸音技术。防振、消音材料应根据其作用不同而进行设计。

1.3 减振降噪方法

减振降噪最有效的方法是控制振源与声源；其次是隔断振动与噪声向周围的传递；第 3 是沿线住宅的防振、防音处理，如图 1 所示。高速轨道交通的减振降噪涉及到车辆和线路的设计、减振降噪材料的使用及土建施工等许多领域，是一个复杂的系统工程。以下主要介绍减振降噪材料的使用。

声源对策车辆轻量化 Array减振器和阻尼、隔音、吸音材料的使用

轨道轨道光滑化

降低轨道支座的弹簧常数

阻尼、吸音材料的使用

构造物增加质量和刚度

设置动态吸振器

免振基础

传递对策地基振动隔离处理空沟

地下墙接收对策房屋防振吸音处理

图 1 高速轨道交通的减振降噪措施

2 高速轨道交通中的减振降噪材料

减振降噪材料不但要有良好的吸振性能，还必需安全、耐久、容易施工、便于维修保养、轻量、少占空间，此外也应具备阻燃等性能，成本低。高速轨道交通用减振降噪材料如表 1 所示。

表 1 高速轨道交通系统所用的高分子减振降噪材料部位产品材料

车辆

各种防振橡胶天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶

各种阻尼材料丁基橡胶

弹性车轮三元乙丙橡胶

制振车轮丁基橡胶

制振导电弓架丁基橡胶、聚氨酯

制振弓头

丁基橡胶、聚氨酯轻量车体

碳纤复合材料车辆表面材料

聚氨酯、聚氯乙烯树脂轨道垫

丁苯橡胶、聚氨酯、三元乙丙橡胶砂石底板

再生橡胶、丁苯橡胶混凝土板垫

再生橡胶、丁苯橡胶枕垫

聚氨酯、丁苯橡胶轨道制振材料

丁基橡胶低弹簧常数联结装置

天然橡胶轨道吸音材料

环氧树脂透明隔音板

聚碳酸酯树脂、丙烯酸酯树脂干涉型消音材料

聚氯乙烯、聚丙烯混凝土板防振体

天然橡胶交义口橡胶板通道

天然橡胶、丁苯橡胶、再生橡胶防振型枕

碳纤复合材料、氯丁橡胶线路地基振动隔离材料

天然橡胶、聚氨酯防振接触导线架

丁基橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶轻量接触导线架

碳纤复合材料制振接触导线柱

天然橡胶、丁苯橡胶接触导线钢管制振材料

天然橡胶、丁苯橡胶、再生橡胶非约束型阻尼材料

丁基橡胶磁性复合阻尼材料

丁基橡胶制振钢板

硅橡胶免振支承

聚氨酯、天然橡胶桥梁动态吸振器天然橡胶

3 高速列车减振降噪材料的使用分析

振动与噪声都是列车运行时发生的，所以对车辆采取减振降噪措施最为有效。日本在新干线车辆上采用了很多减振降噪技术。图 2 为 500 系的降低车内噪声的对策。随着车速的提高，气动噪声将成为主要声源，所以减少车辆断面尤为重要，；减轻车体重量（如采用铝合金或碳纤复合材料作车厢外壳）可减少地基振动与构造物噪声；提高车轮踏面的光滑度，一定程度上可减少车轮滚动噪声。但上述各项措施的效果都有一定的限度，如减少车辆断面限制了载人数量。因此，开发性能优良的减振降噪材料的就显得尤为重要。

图 4 日本新干线 500 系车辆降低车内噪声的对策

3.1 振动隔离材料

（1）弹性车轮

为降低轮轨之间的滚动噪声和减少车厢内的振动，可在内轮与外轮之间放置橡胶弹性车轮，但受橡胶耐热性、耐久性的限制，仅用于速度不高的列车上。最近随着高性能橡胶的研制成功，国外开始探讨在高速轨道交通上的应用。

（2）橡胶减振器

高速列车用橡胶减振器按其功能可划分为：

①防振支承。主要设置在振源与其他构造体之间，隔离来自振源的振动。空气弹簧是一种特殊的防振支承，它的防振性好，容易控制。

②轴承缓冲橡胶。主要用于吸收冲击。

③橡胶联轴节。主要用于吸收驱动轴的扭振。

④动态吸振器。主要用于除去特定频率的振动。

株州时代新材料股份有限公司目前已能生产列车用橡胶减振器，并在国家 863 项目的资助下正着手研发高速列车用各种橡胶减振器。

3.2 吸振材料

（1）吸振车轮

弹性车轮主要用于隔离或缓冲轮轨间的冲击，但并没有吸收振动。国外正在研究车轮外侧粘贴阻尼材料的吸振车轮，但由于对低频振动的吸收效果并不理想，尚未投入使用。为防止列车高速运行时阻尼材料脱落而引发事故，阻尼涂料的研发变得更为迫切。

（2）阻尼涂料

为便于施工，避免列车运行时阻尼材料的脱落，日本 CCI 公司研制了一种以聚氯乙烯和增塑剂为主原料的阻尼涂料（YUNAIN DP）。该产品已应用在日本新干线电动车组 700 系的受电弓架上。

（3）吸振地板

随着列车的高速化，车辆的轻量化变得越来越重要。日本为了减轻车辆的重量，最近生产的新干线电动车组（如 700 系）均采用铝制车体。车体一旦减轻，则振动更为剧烈，所以有必要采取有效的吸振措施。日本神户制钢公司开发的在上下板及中间的波形板上粘贴阻尼材料的新型车厢地板“DAMSHAPE” ，吸振效果十分明显，阻尼系数在 0.05 以上，透过噪声下降 10~30 个 dBA。该产品不仅减振降噪效果明显，而且隔音、隔热效果也非常好。

3.3 防音车体

为了进一步降低车内噪声，高速列车的车壳内均填装聚氨酯发泡体，并在车壳与装饰材料之间粘贴吸振隔音材料。

3.4 受电弓架

受电弓架设置在车辆的顶部，与接触导线滑动接触。为减少接触振动，日本铁道综合技术研究所正在研制铝制弓头上粘贴阻尼胶带的受电弓架。 700 系电动车组使用阻尼涂料。

4 新型高阻尼材料的研发

阻尼材料能防止或减轻机械振动对部件的破坏，高聚物作为传统的阻尼材料，是利用其玻璃化转变区内的粘弹性中的粘性阻尼部分，将吸收的机械能或声能部分地转变为热能散逸掉，但其性能的进一歩提高已不太可能。因此，人们正积极探索新的阻尼材料。

4.1 国内外研究动向

美国宇宙工程研究中心于 1991 年提出在压电陶瓷上外接控制电路，将振动的机械能转变为电能再转变为热能，即通过能量来减振，这一思想引起了世人的关注。其后日本理化学研究所和东京大学教授也相继展开同样的研究，但由于其结构复杂、成本昂贵,很难实用化。1995 年末，日本组织了开发新的高分子系阻尼材料的课题组。在较短的时间内，发明了一系列高阻尼新材料，其性能要高出通常的阻尼材料的好几倍。这种材料是一种有机高分子与小分子的杂化体系。1999 年 4 月起，他们由单纯的材料开发转向基础研究。2002 年 4 月又继续开发汽车用阻尼材料，有望于 2004 年在汽车上得到推广使用。与此同时，重新组织了功能性小分子分散型高分子阻尼材料课题组，主要从事住宅用减振降噪材料及系统的研发与生产。

为满足军工的需求，国内许多研究单位也在十几年前就开始了对阻尼材料的研究，但这些研究一般都采用互穿聚合物（IPN），因其成本较高，难于大面积使用。另一方面，最近发展起来的一些生产厂家（如天津东海橡塑、无锡中策等）

几乎都是外资主导，没有自主知识产权。综上所述，研发具有自主知识产权的、高阻尼新材料是很有必要的。

新型功能性高分子材料的基础研究及其应用开发吸引了很多研究人员。其中不同性质材料的复合化特別引人注目。任何聚合物要想成为材料，都必需添加很多填料，包括一些有机小分子物质。通常，有机小分子的添加量都很少，其作用一般只局限于使材料改性以及提高加工性能，还没有形成一种真正意义上的有机高分子与小分子的复合。最近，研究者开始了探索模仿生物材料的结构、通过氢键将各种类型的分子组装成一个巨高分子系统，工作取得了一些结果，但还没有形成完整的理论体系，离实用化尚远。

现在提出的高分子与有机小分子的杂化概念是一种新的有机材料构筑方法。该方法通过相分离构造的动态控制和氢键的积极利用，形成极性高分子与受阻酚、受阻胺等功能性有机小分子的纳米级杂化。这种高分子与小分子的杂化材料不但具有阻尼、形状记忆、自粘接等多种功能；而且对于使用中产生的性能下降和功能丧失具有自修复特性；用完后可利用加热等手段将氢键切断实现各组分的分别回收。作为在该领域的研究成果，已发表学术论文 30 多篇及日美专利 29 项，并在日本的住宅、汽车等行业开始应用。

4．2 研制新材料的主要技术指标和性能

作为新材料研发的努力目标，我们提出如下技术指标：

高阻尼型材料本身的损耗因子 Tanδ＞4

宽温型 Tanδ＞1 的温度范围为 50o以上

阻尼性能超过目前的国际先进水平 1 倍以上

高分子与小分子的杂化体是集多种功能于一身的新的弹性体。可用作新型阻尼材料。高分子系阻尼材料本身不能用作构造材料，它必需粘接在作为振动体的铁板等构造材料上。因此如果阻尼材料本身就具有粘接性的话，则可省去粘接剂以及粘接工序，这是阻尼材料设计者长年的梦想。在聚丙烯酸脂橡胶和氯化聚丙烯树脂的混合物中添加受阻酚，不仅可以改善其阻尼性能，而且还显示了比常用的粘接剂好得多的粘接性。

形状记忆材料也是最近材料开发的一个热点。形状记忆的机理都不外乎是利用分散相的微结晶的融解或玻璃化转变。由于微结晶融解的再现性较差、而玻璃化转变又是在一个温度区域内发生的，所以还很少看到高分子系形状记忆材料的问世。小分子富有相内的异种分子间的氢键的解离是固定在某个温度处发生，可以克服前 2 种材料的不足，故高分子与小分子的杂化体是一种很有发展前景的形状记忆材料。

另外针对使用中因意外原因而导致材料性能下降或功能丧失，材料的自修复性也日益受到研究人员的关注。氢键连接而成的小分子富有相不光是热可逆的物理交联，也是机械可逆的物理交联。一旦塑性变形发生，因氢键的解离会导致高分子与小分子间的相互作用暂时消失，但随着时间的推移、处在橡胶态的材料会自动回复到原来的形状，最后因氢键的动态重组，高分子与小分子间又重新结合

在一起、材料的原形也就被固定住。

5 今后的工作设想与建议

高速轨道交通系统的发展，为新材料的应用提供了广阔的市场。减振降噪新材料的研发及应用已将成为我国高速轨道交通能否实现跨越式发展的重要课题之一。针对我国高速列车减振降噪新材料的研发工作，我们提出以下建议。

5.1 联合开发

在现联合研发的基础上，建立更加紧密的包括车辆结构设计、减振降噪材料的研制、产品测试评价的联合研究体制，推进减振降噪新材料的应用研究及其产业化工作。

5.2 重点开展项目

（1）轨道交通橡胶减振弹性元件；

（2）车厢内制振铝地板；

（3）制振涂料；

（4）高组尼发泡吸音材料；

（5）高阻尼隔音材料。

5.3 研制采用各种减振降噪技术的示范车辆

日本在东北新干线上设有静音示范车辆，并有意识地让国外的政府官员和技术专家乘坐，以显示其技术的先进性，促进他们的高速轨道交通技术的转让。我们是否也可以仿效这种做法呢？

参考文献

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地铁减振降噪总结精简版

地铁噪声形成动力系统噪声：牵引设备噪声、辅助设备噪声和其他设备噪声。轮轨噪声包括：有节奏的滚动噪声、钢轨接缝处的撞击噪声和弯道处的啸叫噪声滚动噪声又称为“吼声”，由钢轨和车轮表面的粗糙不平引起的，撞击噪声由车轮和钢轨的结合处撞击所产生，啸叫噪声是列车车轮在轨道上滑动摩擦所产生的一种窄带噪声，强度大，频率高。啸叫噪声出现在小半径弯道或列车制动时，由于车轮相对于轨道横向运动而产生，车内振动的主要来源高架桥梁上运行的振动来源当地铁客车在高架桥梁上运行时，地铁列车高速行进是地铁振动的主要发生源，具体来源于列车的轮轨系统和动力系统，其表现为： (1)列车行驶时，对轨道的重力加载产生的冲击,造成车轮与轨道结构的振动； (2)地铁车辆运行时，众多车轮与钢轨同时发生作用所产生的作用力，造成车辆与钢轨结构(包括钢轨、构件、道床等)上的振动； (3)车轮滚过钢轨接缝处时，轮轨相互作用产生的车轮与钢轨结构的振动； (4)轨道的不平顺和车轮的粗糙损伤等随机性激励产生的振动； (5)车轮的偏心等周期性激励导致的振动。地下线路运行的振动来源地铁列车在地下线路运行时影响振动源的因素涉及到车辆、轨道、道床、隧道、地质条件等方面减振降噪常用措施 1、轨道结构方面的减震降噪措施。 (l）采用较大半径曲线线路。（2）采用重型、无缝化的钢轨。（3）采用合理的轨道结构。（4)采用减振型扣件，如轨道减振器扣件、柔性扣件等。（5）加强轨道的养护维修，6）利用附加阻尼结构，7）约束阻尼结构减振整体道床 2、车辆上的减振降噪措施。 (l）改善车身结构（2）在机车车辆上使用新型减振器，如采用金属一橡胶复合减振器，（3）采用弹性车轮、充气橡胶车轮、阻尼车轮及弹性踏面车轮等（4）采用隔音、吸音材料。 3、传递、接收方面的减振降噪措施。采用铺设轻质吸声桥面和路面、在高架桥上安装吸声天棚，设置声屏障也是降低高架轨道交通噪声的有效措施，在接收处，可在住宅、建筑处涂抹吸音材料，进行防振吸音处理。 2.3高架线路和桥梁的减振降噪措施目前，国内外城市轨道交通的高架桥结构大多采用箱形梁形式。由于箱形梁的内部空腔在轨道交通噪声主要频段内存在声学模态，腔内的声场共振可能使桥梁的上下两个面的辐射声增加，而且，箱形梁桥的底面是大面积的平面，声辐射效率比较高，因此，有必要研究箱形梁的减振降噪措施。目前箱形梁的降噪处理有以下几类技术：

城市轨道交通减震降噪技术发展现状

城市轨道交通减震降噪技术发展现状与未来摘要：对城市轨道交通振动与噪声控制设计的相关规范进行了梳理，介绍并分析了目前主要的轨道减振措施的特点与优缺点，对目前减振效果最好的浮置板道床进行了经济性对比分析。关键词：轨道交通；轨道结构；减振；截至2012年12月，北京、天津、上海、广州、深圳、长春、大连、沈阳、重庆、成都、南京、武汉、杭州、苏州、西安和昆明16个城市的70条轨道交通线路投入运营，运营里程2081.13km，车站1378座；北京、上海、广州、深圳和南京等城市逐步进入网络化运营。随着一些大城市轨道交通网络的逐渐形成，越来越多的城市轨道交通线路不可避免地近距离下穿城市功能建筑物，城市轨道交通运营产生的振动污染引起公众和有关部门的关注。国外从20世纪60年代开始重视城市轨道交通减振降噪问题。1966年，英国的阿尔贝民事法院6层建筑物即采用叠层橡胶减振技术，解决城市轨道交通对建筑物的影响；80—90年代德国、英国进行了无砟轨道减振降噪的大量试验研究。我国轨道减振研究起步较晚，早期修建北京和天津地铁时未考虑环境振动问题，投入运营后减振改造工程干扰运营，浪费人力和物力。为避免环境振动超标，上海地铁1号线于1994年首次采用轨道减振设施——轨道减振器扣件。随着我国各地城市轨道交通建设陆续开展，各种类型的轨道减振产品在城市轨道交通建设工程中相继得到应用。随着城市轨道交通的迅速发展，在人口密集、科研院所、医院、学校等城市公共区域，车辆噪音越来越多的引起人们的关注。城市轨道车辆噪音根据生源的不同大致分为以下几种：轮轨噪声：由轮轨相互作用引起的噪音；设备噪声：由空调、电机等车辆设备工作产生的噪音；空气动力噪声：车体与空气摩擦而产生的噪声；集电系统噪声：由受电弓和电线相互摩擦引起的噪音；构造物二次噪声：列车振动引起桥梁、隧道或周围建筑物的二次振动而产生的噪声。 1我国城市区域环境振动标准城市轨道交通环境振动防治作为环境保护产业的一部分，在城市轨道交通环境建设，以及经济与环境协调可持续发展方面具有重要而独特的意义。为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，控制环境振动污染，我国制定了相应的环境振动标准。现行《地铁设计规范》[2]规定，地铁振动污染防治设计应符合国家现行《城市区域环境振动标准》，环境评价预测超标地段应采取减振措施，以满足国家环境保护及相关规范要求。近年来，我国许多城市进行了大规模的城市轨道交通和基础设施建设，出现了一些新的城市轨道交通振动源和振动问题，而人们对城市环境要求更为严格，尤其是在夜间，对于地铁运行产生的振动响应更为敏感。研究发现，即使振动水平处于65dB“特殊住宅区”振动限值之下，人们仍能感到振动并产生厌恶感；当振动水平处于62dB以下时，大部分居民感觉不到振动。现行《城市区域环境振动标准》中的一些计权方式和测量方法严重滞后于相关学科研究发展。为此，国家环境保护部科技标准司组织修订《环境振动标准》（征求意见稿）。修订后其紧密结合国际现行标准，体现了以人为本的社会发展要求。 2我国城市轨道交通轨道减振现状特征目前，我国城市轨道交通轨道减振领域现状特征是需求总量大、产品种类多、占全线比例高、减振要求复杂。 2.1产品种类多轨道减振技术的通常做法是在组成轨道的各个刚性部件之间插入弹性层，按插入位置的不同可分为扣件减振、轨枕减振和道床减振。弹性层所处的位置越靠下，悬浮的质量就越大，越能获得较好的减振效果。根据减振效果的不同，《地铁设计规范》（征求意见稿）[5]将减振措施分为一般减振措施、中等减振措施、高等减振措施和特殊减振措施4个等级。

减振降噪方案

中央空调设备层减振降噪工程方案一、单位名称：******* 二、工程描述： 1、设备层VRV及全新风空调的摆放状况：该项目充分利用了原老楼和新楼三层的空中连廊，在其顶部进行设计和处理后使其成为了空中设备层。连廊的长度为21M,宽度为6.9M，在此范围内靠近老楼一侧的约三分之一部分拟摆放VRV空调4台及新风机1台。空调机组的机械减震基础一般分为两种形式，一是减振基础为g=20mm厚的丁腈耐油橡胶隔振垫，通用尺寸为170X170mm。该该隔震垫的主要特点是价格低廉使用方便，但它更加适用于冲床、锻床等直接冲击型机械的高频隔振，对于空调机组的低频特点它的隔振效果不太理想。另一种减震的形式为近年来比较普遍使用的阻尼弹簧减振器的减振形式：该减振器充分利用了钢质弹簧的柔性支撑原理，经过精确的计算可将低频振动的物体正好悬浮在预压与极限之间，让该物体产生所讲的阻尼效应。它对降低固体传声的空调机组的振动噪声更为有效，因为它真正的让空调机组合理的避开了与基础之间的直接接触，消除了振动物体本身固有的共振振幅激振现象。 3、该空调设备层降噪形式的选择：

目前对于空调机组的降噪方式主要也是有两种形式，一是隔音屏，这种形式的特点是施工方便造价低廉，对于1000Hz的中频区域降噪效果比较有效，而且对空调设备的风量吸收和交换不会产生什么影响。不足之处是对于低频区域的降噪效果不太有效。另一种形式是全封闭的降噪室，它的主要特点是降噪效果非常明显而且效果显著，可以有效控制从63Hz---8000Hz之间所有频带的噪声。但它也有很多方面的问题，首先是施工复杂造价昂贵，其次是因为封闭自然会影响到设备的风量交换，为了在这种情况下依然能够充分保证空调设备的安全和高效运行，需要增加一些辅助的通风设备，这对日后的日常维护也会带来很多麻烦。该空调设备层上拟选用的新风机和VRV的空调外机，产品样本上的噪声数据都是在60dB左右，但这都是它们在500---1000Hz中频区间的单台数值，它们实际的8倍噪声频谱为：8000Hz时40dB，而在63Hz的低频频带时一般都在75dB 至78dB之间（而且只是单台机组运行），28台叠加之后的噪声应该高于80分贝以上。综合考虑之后，认为还是隔音屏的降噪形式比较可行一些，暂且按照这一形式草拟此方案。 4、该项目噪声源污染状况及主要噪声源基本特性： ①总计16台VRV室外机和11台新风室外机及1台屋顶机安装在两幢大楼的架空连廊上及屋顶上，其运行时所产生的主要噪声源为电机电磁噪声、机械噪声、排风噪声，噪声特性是以中频和低频为主，传播距离较远。 ②机组运行时的振动通过作为支承结构传递给空中连廊、原老楼和新楼的直接迎面墙体以及新老楼的建筑结构；机组运行时的振动通过楼板结构所产生的共振振幅激振力，足以引起楼板的二次微振动，形成很强的固体传声，沿建筑结构传递、扩散和蔓延，致使两幢大楼的环境受到很大的影响。三、该项目具体的减振降噪控制措施：根据设计目标和基本情况，本着有效、经济、合理和可靠的原则，提出如下具体的减震降噪控制措施： 1、为了有效的控制机组运行时的振动通过作为支承结构传递给楼板、墙体等建筑结构；采用两级隔振措施，把机组运行振动的传递率控制在2%以内，同时尽可能减小单位激励力，避免和减少支承结构二次微振动的发生。每台机组配

阻尼减振降噪技术

第十章．阻尼减振降噪技术 A、教学目的 1.隔振及其原理(C：理解) 2.阻尼降噪及其原理(C：理解) 3.阻尼降噪的量度(B：识记) 4.阻尼材料和结构的特性及选用(B：识记) B、教学重点隔振原理、阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。 C、教学难点阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。 D、教学用具多媒体——幻灯片 E、教学方法讲授法 F、课时安排 2课时 G、教学过程声波起源于物体的振动，物体的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声(称”空气声”)外，还通过其相连的固体结构传播声波，简称“固体声”，固体声在传播的过程中又会向周围空气辐射噪声，特别是当引起物体共振时，会辐射很强的噪声。振动除了产生噪声干扰人的生活、学习和健康外，特别是1~100Hz的低频振动，直接对人有影响。长期暴露于强振动环境中，人的机体将受到损害，机械设备或建筑结构也会受到破坏。对于振动的控制应从以下两方面采取措施：一是对振动源进行改进以减弱振动强度；二是在振动传播路径上采取隔振措施，或用阻尼材料消耗振动的能量并减弱振动向空间的辐射。从而，直接或间接地使噪声降低。一. 振动对人体的危害从物理学和生理学角度看，人体是一个复杂系统。如果把人看作一个机械系统。振动的干扰对人、建筑物及设备都会带来直接的危害。振动对人体的影响可分为全身振动和局部振动：全身振动是指人直接位于振动体上时所受的振动；局部振动是指手持振动物体时引起的人体局部振动。可听声的频率范围为20～20000 Hz，而人能感觉到的振动频率范围为1～100 Hz。振动按频率范围分为低频振动(30Hz以下)、中频振动(30-100Hz)和高频振动(100 Hz以上)。实验表明人对频率为2—12 Hz的振动感觉最敏感。对于人体最有害的振动频率是与人体某些器官固有频率相吻合(即共振)的频率。这些固有频率是：人体在6 Hz附近；内脏器官在8Hz附近；头部在25 Hz；神经中枢则在250Hz左右。低于2Hz的次声振动甚至有可能引起人的死亡。人对振动反应的敏感度按频率和振幅大小，大致分为6个等级，见图10-1。(P203) 振动的影响是多方面的，它损害或影响振动作业工人的身心健康和工作效率，干扰居民的正常生活，还影响或损害建筑物、精密仪群和设备等。根据人体对某种振动刺激的主观感觉和生理反应的各项物理量，国际标准化组织(ISO)和一些国家推荐提出了不少标准，主要包括局部振动标准(ISO5349-1981, P203)、整体振动标准(ISO2631-1978, P204)和环境振动标准(GB10070-88, P205)。局部振动标准(ISO5349-1981):如人的手所感受的振动。

城市地铁轨道减振降噪技术应用分析

城市地铁轨道减振降噪技术应用分析发表时间：2019-09-19T11:12:41.283Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：林锋[导读] 摘要：城市地铁列车在实际运行过程中会产生一定的振动，这些振动会破坏和影响沿线建筑和居民正常生活，这就需要应用城市地铁轨道减振降噪技术，振源和初始传递轨道是地铁系统的减震降噪的对象。青岛地铁集团有限公司运营分公司山东青岛 266000摘要：城市地铁列车在实际运行过程中会产生一定的振动，这些振动会破坏和影响沿线建筑和居民正常生活，这就需要应用城市地铁轨道减振降噪技术，振源和初始传递轨道是地铁系统的减震降噪的对象。本文论述了城市地铁轨道减振降噪技术的应用，对于相关研究提供理论基础。关键词：城市地铁；轨道减振；降噪技术；实践应用城市地铁列车在实际运行过程中，轮轨在相互作用下会产生振动，振动利用各种途径向地铁土体结构中传播，这样会影响到地铁沿线建筑物的稳定性，还会干扰到周边一起的精密度和灵敏度，还会影响到地铁沿线居民的生活，因此利用地铁轨道减振降噪技术，可以保障地铁沿线建筑和居民的正常生活。 1.城市地铁轨道减振降噪设计原则 1.1分级减振原则结合当前城市地铁轨道减振降噪技术的实际水平，考察不同减震降噪技术的应用效果，以工程实际情况为基础，划分减震降噪的等级，各个地段需要结合实际情况采取不同的减振措施，合理配置轨道部件，保障减震降噪的效果。近些年城市地铁轨道减振降噪技术不断发展，划分轨道减振降噪技术，中级减振降噪地段为5~10dB，高级减振降噪地段为减振10~15dB，特殊减振降噪地段为15dB以上。 1.2经济合理性原则减振降噪技术应该具有可靠性，在正常使用减振降噪技术过程中，要尽量减少维修，或者达到免维修的要求，针对减振结构易损件，或者某些部件很难更换，可以结合钢轨等寿命设计要求。 1.3结构稳定原则利用减振降噪技术为了保障城市地铁运行的安全性合平稳性，保障轨道的几何变形处于正常范围内，避免钢轨出现异常磨损问题。城市地铁轨道落实减振降噪技术之后，沿线敏感区域的噪声和振动要满足相关标准要求。 1.4因地制宜原则以沿线规划条件为基础，在规划红线内不能设置敏感建筑物，或者降低建筑物的等级，设置针对性的减振降噪措施。如果某个地段的线路条件比较恶劣，可以设置级别较高的钢弹簧浮置板，保障减振降噪效果，同时要避免出现波磨问题。结合线路平纵断面和规划条件，及时调整减振降噪技术的应用方案，充分发挥出减振降噪技术的作用。 2.城市地铁轨道减振降噪技术应用 2.1常规减振技术措施为了避免城市地铁运行干扰到周围环境，需要针对不同的振动源和传播途径，确定针对性的减振降噪技术。可以权限铺设无缝线路，这样可以将钢轨接头彻底消除，提高了轨面的连续性，避免轮轨之间发生冲击和振动，这样就会极大的减少城市地铁轨道的噪声和振动。利用弹性分开式扣件，保障扣件节点静刚度在20KN/mm以内，可以在轨下和垫板下分别设置减振垫。针对不同的减振地段，利用不同的减振措施，保障振动衰减效果，同时要注意满足环保要求。城市地铁在运营之前或者在运营过程中，需要定期打磨钢轨的顶面，这样才可以保障良好的轮轨接触效果，避免轮轨之间动力作用过大，这样有利于达到的减振降噪作用。将油涂在钢轨侧面，定期打磨钢轨表面，镟削车辆，这样减少出现滚动噪声。控制好轨道施工质量，提高养护维修质量，保障线路和轨道始终处于良好的状态当中，在最大程度上降低车辆运行带来的振动和噪声。设置车辆轨道系统，严格控制车辆转向架一系二系弹簧的技术要求。 2.2利用橡胶支撑浮置板在混凝土施工过程中，可以设置橡胶支承浮置板，可以结合实际情况选择利用连续线绕浮置板和双支承式预制浮置板，当前很多国家的地铁系统都选择利用连续心焦浮置板，在我国的广州等城市选择利用双支承式预制浮置板。在支撑方式角度出发，可以分成整体支承和线性支承以及分布式支承三种方式。利用整体支承，其结构比较简单，不会产生较大的施工误差，整体支承的面积比较大，因此可以降低纵向轨道的振动和噪声，但是利用整体支承，不利于今后的维修工作。利用线性支承，可以节省很多材料，同时也可以降低轨道结构的固有频率。利用分布式支承技术，无法有效抵抗轨道纵向振捣和噪声，为了控制浮置板的变形，需要充分吻合剪切模量和垫板大小以及垫板厚度，如果保证设计的合理性，同时轨道固有频率比较低，那么就可以达到良好的减振效果，同时也可以随时进行维修。创建车辆、轨道、浮置板的耦合系统动力学有限单元模型，需要利用连续分布参数轨道模型，不能只是简化等效总集参数轨道模型，这样才可以计算更加复杂的问题。地铁钢轨可以利用连续弹点离散性支承梁模型，不能利用连续弹性基础模型，这样才可以计算城市地铁列车运行过程，并且可以准确处理轨道模型涉及到的动力学问题。可以等效弹性刚度表示模型扣件和轨下弹性垫板以及枕下道床支撑弹性。国家很多国家都选择利用天然橡胶制作双支承式预制浮置板的橡胶支座，利用这种配方设计，可以使橡胶支座的蠕变率由此降低，也可以使橡胶支座的可靠性也可以得到保障。 2.3中级减振地段的技术措施可以利用粘合垫板式扣件和压缩型轨道减震器扣件。粘合垫板式扣件是粘接顶板和底板，龙弹性材料的弹性作用，当前很多国家都开始广泛利用该扣件，也可以利用压缩性轨道减震器扣件，可以达到相同的性能。也可以利用剪切型轨道减震器扣件，这种扣件属于弹性分开式，可以利用螺栓弹条扣压钢轨，也可以利用无螺栓弹条扣压钢轨，利用橡胶圈硫化承轨板和底座，利用橡胶剪切变形，可以产生竖向弹性和横向弹性，发挥橡胶的阻尼特性，可以实现隔振减振效果。利用梯形轨枕轨道，主要是发挥预应力钢筋混凝土结构的作用，利用两根预应力混凝土总量和三根钢管，建立一个整体。日本新干线广泛利用梯形轨枕轨道，我国上海和南京等城市也开始大力推广这种减振降噪技术。 2.4减振垫浮置道床

减振降噪的应用

减振与降噪的应用随着我国轨道交通的不断发展，列车行驶速度得到很到提高，当前在高速铁路线上，列车运营速达到300Km/h。由此带来了严重的铁路环境噪声污染，列车运行时产生的振动和噪声，不仅影响铁路自身的设备、旅客和工作人员，而且影响周围的环境和居民。因此，采取相应的措施降低列车产生的振动和噪声，不仅有利于环境保护，而且有利于铁路交通的持续和健康发展。高速铁路车轮的振动辐射噪声在轮轨滚动辐射噪声中占有很大的比重，而且在1500Hz 以上的频段占主导，对列车车轮进行优化设计，通过改变车轮的形状，可以达到较好的减振降噪效果。本文对高速铁路车轮优化方法进行详细的分析评论，并提出相应的问题和改进的方向。 1 车轮辐射噪声分析铁路噪声是由各种类型的列车通过轨道这样一个复杂的的噪声源系统而产生的，主要分为牵引噪声、轮轨噪声、空气动力学噪声和其他方面的噪声[1]。我国目前大量采用无缝线路，致使轮轨滚动噪声成为铁路的主要噪声。图1 为典型的轮轨噪声频谱分析图[2]，从图中可以看出，轮轨滚动噪声中，由轨枕产生的集中在500Hz 以下，由钢轨产生的集中在500~1500Hz 之间，由车轮产生的集中在1500Hz 以上。文献[3]研究也表明：在轮轨滚动噪声中，车轮的主要辐射噪声频段在1500Hz 以上。现在普遍认为，轮轨滚动噪声由车轮结构振动

和轨道结构振动产生[4，5]，车轮和轨道结构辐射噪声的分量对比，欧洲的学者倾向于认为以车轮辐射为主，美日学者倾向于认为以钢轨为主[3]。因此研究车轮的声辐射特性及减振降噪是非常有意义的。降低车轮噪声措施根据轮轨噪声理论，降低车轮噪声的措施主要有[1]：（1）利用附加的阻尼元件、弹性元件和辅助质量块通过联结在主振系统上所产生的动力作用来减小主振系统振动。（2）在车轮轮毂与轮辐之间添加橡胶材料隔离层形成弹性车轮。（3）在不影响其他（如强度）方面要求的情况下对车轮形状进行优化，以此降低车轮结构的振动速度，从而降低车轮噪声。（4）降低车轮的声辐射效率。阻尼车轮和弹性车轮不仅构造复杂，而且增加制造成本，在车轮上穿孔影响车轮的整体

地铁减振降噪论文(精)

地铁轨道减震降噪原理与措施 1、基本原理 1 减小激振能级。减少车辆对轨道的运动力是重要的, 而保持轨头平面的光滑又是减少轨道振能的根本条件。 2 减少因激振动力引起的振动级。为了减少轨道振动加速度级和振动速度级, 增大作为振源对象的轨道个部件振动体得质量或抗弯刚性是控制轨道振动的关键。 3 减小传递力的振幅级。在轨道组成部件之间设置弹性支撑材料, 以期减低轨道支承刚度,隔断减振的传递。 2、轨道减振的基本措施 1减振降噪型钢轨扣件的选择钢轨扣件由扣压件、轨下垫层和联结螺栓组成。为了保持轨道结构的稳定性以及可维修养护性、减振等要求 , 钢轨扣件应具有一定的扣压力、必要的弹性和相应的可调能力。主要扣件有 WJ -2 型、DT Ⅲ型及 WJ -4 型扣件及 Cologne -Egg 弹性扣件(在减振要求较高地段采用的轨道减振器扣件。该扣件的承轨板与底座之间用减振橡胶硫化粘贴在一起 , 利用橡胶圈的剪切变形获得较低竖向刚度 , 较 DTI 型扣件的振动传递减少 15~30 dB , 较 DT Ⅲ型扣件减少 10 ~20 dB 。 2无碴轨道结构的噪声特点与设计原则有碴轨道的道碴提供了很好的弹性 , 对减振降噪有利。但有碴轨道在列车荷载作用下会发生几何形位的变化 , 需进行经常性的养护。轨道交通线路如采用有碴轨道 , 在运营时间内对其进行养护维修几乎不可能 , 而夜间的养护维修作业在安全、质量和设备要求上提出了更为苛刻的要求 ; 此外 , 高架桥上采用道碴道床增加了桥梁的自重 , 增加投资 , 且道床的清筛粉尘也对城市环境造成污染。因此 , 与有碴轨道相比 , 无碴轨道具有稳定性、平顺性、刚度均匀性好、维修工作量少、简洁易

北京地铁八通线减振降噪措施

由于北京地区的昼夜温差较大,在拆除侧模后,及时加盖草帘,避免产生温度裂缝。 3 5 预应力张拉和孔道压浆 (1)张拉。预应力筋采用横向对称张拉,待力筋就位后,在48h内进行张拉,以防预应力筋腐蚀。若不能在48h内张拉,则应用水溶性油脂涂抹力筋,或者尽量多撒放些干燥剂。 (2)压浆。为获得好的压浆效果,必须控制水灰比 0 45及在水泥浆中加入膨胀剂,以确保压浆填充密实。膨胀剂的氯化物含量不许超过外加剂重量的0 25%。最好是在钢筋就位之后48h以内和张拉24h以内进行压浆。压浆压力控制在0 7MPa,压浆工作必须连续不断,直到从排气口溢出的浆的质量与注入的浆一样,没有可见的水或空气为止。 4 结语预应力结构的耐久性控制要从混凝土的密实性、裂缝及钢筋保养的控制及选择合理的施工方法入手,控制每一个施工工序环节。北京地铁八通线01标段连续箱梁按以上方法施工,取得了良好的效果。收稿日期:2003-08-08 (责任审编李从熹) 北京地铁八通线减振降噪措施吴建忠,田德水 (北京城建设计研究总院,北京 100037) 摘要简述八通线轨道的减振设计和对沿线环境敏感点所采取的措施。关键词轨道减振降噪声屏障北京地铁八通线为城市居民出行提供了极大的方便,也带来了振动和噪声问题。车辆在传统的地铁轨道结构体系上运行,会对附近地面建筑物产生振动和噪声影响。一部分振动和噪声是由于轨道不平顺导致轮轨撞击而产生的,这种噪声通过空气介质传播到建筑物,称为一次噪声;由于轮轨撞击引起高架桥振动而产生的噪声称为二次噪声。振动通过轨道结构道床 (高架桥桥墩地基) 地基传到建筑物上,再通过建筑物结构本身的耦合放大而激发出楼板的低频振动,振动源中没有衰减掉的低频成分(20~500Hz)则通过墙壁和底板激发出固体声(二次噪声)。对城市轨道交通振动和噪音必须标本兼治,有针对性地采取减振降噪措施,确保在线路开通后取得良好的环境效益。 1 轨道结构设计城市轨道交通产生振动和噪音的根源在于轮轨关系,因此必须改善轮轨关系,减少振动和噪声。 1 1 钢轨选择钢轨的选择应保证轨道具有良好的动力响应特性和稳定性,在长期运营中保持良好的平顺性,养护维修量少,使用寿命长。材质强韧性差的钢轨经列车长期运营碾压后,其轨顶面将产生塑性流变而剥离掉块或出现波形磨耗,导致轨顶面不平顺。一些工业发达国家把60kg m钢轨作为主要轨型,材料采用优质钢种,以提高其强韧性,减少运营过程中出现的轨面不平顺。采用重型钢轨对降低噪声有利。八通线选择60kg m 钢轨作为正线的工作钢轨。 1 2 道床及扣件设计八通线有一多半线路为高架线,应优先采用整体道床结构,以减少养护维修工作量,增加轨道的稳定性,保持轨道整洁、美观。为增加轨道的弹性,钢轨扣件采用双弹性垫层设计,即在轨下和分开式扣件铁垫板下均设静刚度系数较小的橡胶垫板,钢轨支点的整体静刚度为25~30kN mm。整体道床块按6m间隔设计成条状,并与桥梁通过连接钢筋形成整体,增加惯性质量,降低道床的固有振动频率。对于地面线,广泛采用碎石道床、预应力混凝土枕和弹性扣件。选用一级道碴,防止发生道床板结,保持轨道弹性。在采取轨道加强措施的同时,对路基填料和压实度提出了较高的要求,确保路基坚实、稳定、牢固。 1 3 铺设无缝线路普通线路由于存在钢轨接头轨缝而造成轨面的原始不连续,列车通过时发生较大轮轨冲击而导致钢轨 38 铁道建筑 2003年第11期

空调通风系统的减振降噪

船用空调通风系统减振降噪措施 20110109

一．空调通风系统的降噪措施空调通风系统在对船舶内热湿环境、空气品质进行控制的同时，也对船舶的声环境产生不同程度的影响。当系统运行产生的噪声超过一定的允许值后，将影响船员的正常工作、学习、休息或影响一些房间的功能（如广播电视室、录音室等），甚至影响人体健康。因此，在进行船舶空调通风系统设计的同时，应该进行噪声控制设计。噪声控制应从三方面入手，一从噪声源出进行控制，二从传播过程中进行控制，三从空调通风系统末端进行控制。通风空调系统中的噪声源主要有压缩机、风机、水泵等机械设备产生的噪声，气流在风管中产生的噪声，入射到风管内而传入室内的噪声，气流通过房间末端装置产生的噪声。 1.压缩机、水泵等机械设备都安装在设备房内，这些设备都有最大允许噪声的规定。要使压缩机不产生异常噪声就需要对压缩机进行很好的日常维护保养、润滑油的管理、制冷剂的管理和年度维护保养；水泵除了日常维护保养润滑外，还需要防止吸入空气发生气蚀，产生异常噪声；风机也有最大允许噪声，它一般安装在空调器箱体内，我们可对空调箱体进行隔噪处理，空调箱体外层采用普通钢板或不锈钢板，中间贴40mm厚岩棉（岩棉传热系数小、耐高温、吸音效果好），内层采用消音孔板做覆板，从而从风机这一主要声源处大大降低了噪声。 2.风管系统的气流噪声，空气在流过直管段和局部构件（如弯头、三通、变径管、风门、风口等）时都会产生噪音。噪声与气流速度有着密切的关系，当气流速度增加一倍，噪声就会增加15dB。风管系统一根主干管通常服务多个房间，而其中某一个房间的噪声会通过风管传到其他房间中去。房间内的噪声源有人声、音乐声等。人群大声说话的声功率级90dB，一般会话为70dB，音乐声级为90~115dB，这些噪声通过风口入射到风管内再传到其他房间。入射到风管内的噪声与风口的开口面积、噪声源与风口距离、风口个数、声源室的总表面积和材料的吸声系数等有关。当几种噪声叠加时，根据声功率级差值在其中较高的声功率上加附加值。降低风管系统的气流噪声的方法：减小风管系统阻力；降低送风风速；送回风管中加装消音器；风管包隔音材料。

国产阻尼减振降噪材料

国产阻尼减振降噪材料（潜艇等）前言 ?nbsp; 随着科学技术的发展和人们环保意识的提高，降低舰船等交通工具的振动和噪声越来越迫切。如何控制舰船的振动和噪声是一个复杂的系统工程，也是衡量一个国家造船水平的重要标志。 ?nbsp; 舰船上存在着多种振源，其产生的振动和噪声会造成严重的危害，如引起铆钉松动，结构破坏；影响船员的舒适性，易造成船员疲劳；影响仪器、仪表的正常工作，降低使用精度等等。对军船而言，振动和噪声还会降低声呐、雷达的作用距离，大大削弱其战斗力。 ?nbsp; 传统的减振降噪方法是结构加强，其主要缺点是振动能没有消耗掉，从而导致噪声向其它部位传播。阻尼材料利用高分子材料的粘弹性将振动能转化为热能耗散掉，从而有效地降低结构振动和噪声。阻尼技术对宽频带随机振动和噪声特别有效，尤其适合于以框架结构为主的造船业。 ?nbsp; 阻尼技术发展简史 ?nbsp; 本世纪50年代初，德国专家H.Oberst 最先提出自由阻尼结构的理论并在飞机上得到应用。50年代末，美国专家Kerwin 和 Ungar等人将Oberst的复刚度法推广至约束阻尼结构，该结构最早应用于核潜艇壳体和主机机座上。理论和应用表明：约束阻尼结构具有更好的减振降噪效果。目前，美国、俄罗斯、英国、法国、日本等发达国家在舰船上广泛使用各类阻尼材料。 ?nbsp; 我国从60年代起开始研究自由阻尼材料，70年代初具规模。80年代末期约束阻尼结构的阻尼材料在舰船上得到应用，主要产品有上海钢铁研究所的阻尼钢板、七二五所的SBⅡ阻尼涂料、化工部海洋化工研究院（青岛）的ZHY-171和T54/T60阻尼涂料等。 ?nbsp; 目前，阻尼材料已广泛应用于航空、航天、舰船、汽车、机械、纺织、建筑、体育等领域，具有重要的社会和经济效益。 ?nbsp; T54/T60阻尼涂料的主要性能 ?nbsp; 阻尼材料的作用原理是将振动能转化为热能耗散掉，使产生噪声的振动能量大大衰减，即从声（振）源上有效地控制振动和噪声。因此阻尼涂料主要用于振动和噪声的产生

地铁减振降噪措施

地铁减振降噪措施降噪减振技术: 从改进轨道结构设计入手,从根源上降低轮轨冲击振动以减少噪音的产生,是改善沿线环境敏感点环境的主要措施。设置声屏障是降低一次对周围环境影响的有效措施。通过标本兼治,将大大改善沿线的声环境质量,使环境敏感点的声环境达到国家环境振动与标准的要求,实现最大的环境效益。 1 轨道结构设计轨道交通产生振动和噪音的根源在于轮轨关系,因此必须改善轮轨关系,减少振动和噪声。 1.1 钢轨选择钢轨的选择应保证轨道具有良好的动力响应特性和稳定性,在长期运营中保持良好的平顺性,养护维修量少,使用寿命长。材质强韧性差的钢轨经列车长期运营碾压后,其轨顶面将产生塑性流变而剥离掉块或出现波形磨耗,导致轨顶面不平顺。一些工业发达国家把60 kg/m 钢轨作为主要轨型,材料采用优质钢种, 以提高其强韧性,减少运营过程中出现的轨面不平顺。采用重型钢轨对降低噪声有利。八通线选择60 kg/m 钢轨作为正线的工作钢轨。 1.2 道床及扣件设计八通线有一多半线路为高架线,应优先采用整体道床结构,以减

少养护维修工作量,增加轨道的稳定性,保持轨道整洁、美观。为增加轨道的弹性,钢轨扣件采用双弹性垫层设计,即在轨下和分开式扣件铁垫板下均设静刚度系数较小的橡胶垫板,钢轨支点的整体静刚度为25～30 kN/mm 。整体道床块按6 m 间隔设计成条状,并与桥梁通过连接钢筋形成整体,增加惯性质量,降低道床的固有振动频率。对于地面线,广泛采用碎石道床、预应力混凝土枕和弹性扣件。选用一级道碴,防止发生道床板结,保持轨道弹性。在采取轨道加强措施的同时,对路基填料和压实度提出了较高的要求,确保路基坚实、稳定、牢固。 1.3 铺设无缝线路普通线路由于存在钢轨接头轨缝而造成轨面的原始不连续,列车通过时发生较大轮轨冲击而导致钢轨振动,产生冲击噪音。由于北京地区的昼夜温差较大,在拆除侧模后,及时加盖草帘,避免产生温度裂缝。将标准长度的钢轨焊接成长钢轨,减少钢轨接头数量,可大大减少钢轨接头冲击引起的振动和噪音。大量测试结果表明,钢轨接头处的轮轨噪音比非接头部位增加5～7 dB (A) 。八通线在具备无缝线路铺设条件的地段,全部铺设无缝线路。 1.4 高架车站轨道措施根据《八通线项目环境影响报告书》的预测,该线对沿线环境振动影响不大,因而没有提出轨道结构需采取措施的要求。但考虑到本线高架车站均为站桥合一的框架结构,车辆通过时将会激发车站框架的振动,对车站工作人员及设备不利,因此全部高架车站及四惠和四

浅析减振降噪技术在机械设计中的应用

浅析减振降噪技术在机械设计中的应用发表时间：2019-08-13T15:31:17.420Z 来源：《工程管理前沿》2019年第11期作者：赵良雨 [导读] 在机械设计中的降噪技术的完善和优化，有更多价值，不同的设计方法可有效提高施工机械的降噪水平。郑州市污水净化有限公司河南郑州 450000 摘要：在机械设计中的噪声源的降噪需要考虑各种因素，并结合生成因子和噪声的特点进行适当的机械设计优化。目前，在机械设计中的降噪技术的完善和优化，有更多价值，不同的设计方法可有效提高施工机械的降噪水平。关键词：减振降噪技术；机械设计；应用 1 机械噪声的原因和分类振动和降噪是机械设计过程中非常重要的一部分。要控制噪声传播，减少噪声污染，为人们提供舒适健康的生活和工作环境，保护自然生态环境。机械噪声根据其形状可分为两种类型，即气动噪声和机械噪声。它们受环境因素及其自身因素的影响，实际的机器操作不是很理想。对机械噪声进行处理，可以在机械运行中进行优化设计，减少振动和产生的噪声，提高机械的应用效率。根据机械噪声的来源，机械噪声可分为机械噪声和空气动力噪声。机械噪声主要由固体振动引起，它是机械操作过程中机械设备各部件之间旋转、碰撞和振动引起的噪声，如摩擦噪声、齿轮噪声、轴承噪声、结构噪声、电磁噪声等。气动噪声主要是由不稳定气流、高速气流与其他气流和物体之间的相互作用引起的，主要包括喷射噪声、燃烧噪声和旋转噪声[1]。 2 机械噪声的特点 1）机械噪声包括定期旋转射流噪声、冲击噪声和排气噪声。 2）机械噪声源主要是在机械运行中产生的，由于固定部件振动造成了旋转和固定的振动，产生噪声。振动噪声受摩擦和其他因素的影响[2]。 3 机械设计中的噪声控制方法 3.1 选择合适的机械材料机械设备材料是机械噪音产生的重要因素。机械设计师必须对材料及其性能进行全面研究，分析机械材料的物理、化学和机械性能，然后选择噪声较小的材料。在机械设计的实际工作中，设计师经常选择铜和铁等金属材料，因为它们噪音低。在长期使用这些材料期间，一些能量被机械装置的振动消耗，并且这些部件充当在产生激励力的过程中传播声音的载体，这样可以使噪声扩散到零件表面，大大降低了机械噪音。机械产品材料的选择需要综合考虑材料的性能，以满足机械要求，在实践和应用中必须考虑是否有降噪，材料的阻尼性能起着重要的作用，在设计的每一个过程中，激振力消耗材料时，具有能量吸收和抑制振动的能力，在加载的同时，更好地发挥阻尼合金的降噪功能[3-5]。 3.2 机械结构优化设计在以振动为主要工作模式的振动筛、齿轮箱等闭式套管机的结构中，振动辐射声占总声能的90%。为了在机械设计中实现有效降噪，必须优化结果，并消除结构中的噪声源，如电磁噪声、齿轮噪声、振动屏噪声、管道噪声、液压泵噪声以及进气和排气噪声等。通常是通过机械结构改善噪声，尤其是在其运营过程中产生的噪声，这种方法可以改善振动噪声，改变噪声产生的因素，以减少结构噪声，是优化的主要措施。为此，可以用来控制结构的设计过程中的实践，应用合理的机械和结构振动噪声技术，确保结构的科学。结构噪声不存在于空气中，而是由噪声源通过机械装置本身的机械结构产生的，这在机械操作中是常见的。其不仅会影响机器的性能，还会损坏机械结构，缩短机器的使用寿命。 3.3 降低机械设备齿轮操作的噪音在机械设备运行期间，最常见的噪音来自齿轮操作。齿轮的工作频率不同于齿轮的工作频率，并且齿轮产生的噪音水平也不同。齿轮箱中润滑油的设计参数、加工精度和粘度会影响齿轮运行时产生的噪音水平。在设计机器时，设计者应设计具有一定倾斜度的齿轮。同时，齿轮的冲击力和冲击载荷小，运行过程相对稳定，从而使后齿轮运行时产生的噪音最小化。除了设计齿轮的形状外，确定齿轮压力角也是降低噪音的有效方法。此外，齿轮可以通过设计适当的间隙修剪齿，在操作期间使用润滑剂，以及选择具有更好内部阻尼特性的合金和聚合物材料，从而降低齿轮噪音。 4 控制噪声传播的技术机械设备在设计阶段需要多种因素的约束，包括技术、资金，在运行时可能会产生一定的噪音，噪音控制效果不理想，要采取降噪措施，减少通信的振动和噪声的分贝。 4.1 吸声技术声音设计技术分为两个部分：一是在设计阶段，在使用的机械和设备组件部分更好地吸声，利用吸声材料的粘度和导热性，在传输中的噪声材料吸声声音间隙中产生的声波振动，通过振动有效降低噪声传播。二是在机械和设备的环境中应用吸声技术，在建筑内部的墙壁和屋顶用吸声材料，进一步降低噪音向外传播。可以在机械设计中选择具有良好吸声性能的材料，材料通过强大的声波传播的途径吸收声能，吸音材料和隔音材料的结构可以隔音或用作声能传播的屏障。隔音技术通常可互换使用，以获得良好的降噪效果。 4.2 消声技术消声技术可分为主动和被动噪声消除，控制方法相当成熟和普遍。主动噪声控制技术是一项新技术，需要高科技设备，用于抗噪声干扰的来源和早期的声音声波，组合使用是最常见的一种方法。排气管的消声器主要分为电阻消音器、阻尼消音器、阻抗孔排气管和主动消声器，气动噪音控制措施可使气流顺畅通过，有效预防或减少声能的传播。需要指出的是，气动装置的排气管能减小沿管道传播的噪声，电磁噪声的装置的结构和作用不明显。同时，对空气中的噪音，噪声控制中的喷口排气设备可以减少噪音。虽然使用的不是消声器系统中的能量，属于被动噪声控制，但是可以调整频率，降低噪音。研究人员致力于行业研究，并有一个智能有源噪音控制系统，可自动调整噪音的声阻抗频率。通过输入电阻阻止声能，取得很好的效果，压力损失小。空气脉冲期间，施工方便，成本低。风机是一种新的方法和装置，排气流驱动的消声方法使用的是排气管与变量旋转叶轮，随着温度变化有不同的耐磨性，使空气驱动时叶轮的气体有不同的衰减，静音效果好，因为旋转叶轮与气流的能量存储，所以叶轮对气流脉动或暂时的压力不变，脉动气流稳定。

制冷压缩机减振降噪技术专题调研

制冷压缩机减震降噪技术研究 ——专题调研摘要：制冷压缩机是冰箱、空调，等众多家用设备的主要噪声源，它的振动与噪声也影响到它作为家用设备的舒适性。其减振除噪的重要性不言而喻。本文介绍了制冷压缩机振动与噪声的产生原因与机理。介绍了一些传统的减震降噪的措施与手段，同时着重介绍了一些最新的减震降噪技术。关键词：制冷压缩机；减振；降噪；随着社会经济的不断发展，人们生活水平的不断提高，环境保护意识大大增强，制冷压缩机是冰箱、空调，等众多家用设备的主要噪声源，其性能直接影响到人们的生活和工作，在噪声控制方面取得了较大的进步。本文主要根据国内外发表的文献，对这一问题进行了详细总结，分为制冷压缩机振动噪声的主要原因、振动噪声产生和传播机理研究进展和减振降噪措施。总结了制冷压缩机常用的噪声控制方法，并介绍了噪声控制方面的新技术，包括有源声控技术，包括源噪声控制技术压电智能材料的应用，形状记忆合金的应用等最新技术及其他尚未在制冷压缩机领域应用但很有前景可以拿来借鉴的技术。 1、制冷压缩机噪声原因与机理制冷压缩机系统产生的噪声主要由机械性噪声、电磁噪声和压缩机产生的流体动力特性噪声构成，以及其他各种噪声的耦合噪声。（1）机械性噪声：机械性噪声主要由摩擦、磨损以及机构间的力传递不均匀产生的。转子及其装配件的不平衡：制冷压缩机机械噪声： 1. 机械不平衡引起的振动； 2. 机械碰撞，滑动引起的噪声：电磁噪声： 1. 基波磁通引起的振动； 2. 高次谐波磁通引起的振动；流体动力噪声: 1. 气流噪声; 2. 油流噪声；轴承定子制冷剂外壳噪声

转子啮合、转子转速波动引起的冲击噪声；开启式螺杆制冷压缩机的电机与连轴器不对中引起的振动与噪声；轴承振动与噪声。机体外部包括机壳、支承结构、底座的振动与噪声。油分离器，蒸发器、冷却系统的振动与噪声。电机轴和轴承之间的相互作用形成电机的机械噪声。（2）流体动力特性噪声：流体动力特性噪声包括气流噪声和油流噪声。气流噪声主要是吸、排气噪声，包括气体进、出排气腔及转子槽基元容积时形成的涡流噪声，排气过程中回流和膨胀产生的喷流噪声；气流管道脉动及弯头振动、噪声；吸、排气止回阀噪声。油流噪声包括：喷油噪声；油流管道噪声；油泵气穴、困油噪声等。（3）电磁噪声：电磁噪声时电动机中特有的噪声，其属于机械性噪声，在电动机中，电磁噪声是由交变磁场对定、转子作用，产生周期性的交变力引起的振动和噪声。当电源电压不稳定时，最容易产生电磁振动和噪声。 2 压缩机噪声振动传递路径根据全封闭压缩机的结构，我们可以把传递路径分为三类：1.固体路径(弹簧、管、机体总成)；2.液体通道(冷冻油)；3.气体通道即制冷气。 2.1 固体通道我们知道，声波的传递大小与媒质的特性阻抗(密度与声速的乘积)有关。Binder 认为固体通道是压缩机最重要的传输通道。Thomton 也认为压缩机噪声主要的传递路径是固体通道。他首先企图找出压缩机某阶振动模态与其噪声级的联系。因为这一模态假若存在的话，就可以通过调整电机与主机的相互运动关系使振动匹配破坏，从而噪声降低。但他们的企图没有实现。接着他用改变传输性来降低噪声。具体采用措施如下：隔振选用固有频率尽量低的弹簧；阻抗失配即弹簧与机体连接处尽量选用特性阻抗低的材料。Jenkins 利用计算机仿真技术来研究通过弹簧传递的振动。他发现若将活塞和连杆的质量减少30％，即可减少40％的传递力。他同时发现，通过仅仅优化平衡块的质量和位置对弹簧的变形影响很小，而通过优化弹簧与机体的连接点的位置，可大幅度降低水平位移。除弹簧外，吸排气管也同样是重要的传递通道，Soedel 将吸排气管建立了一个数学模型来求得各管参数对振动的影响。他得出如下结论：压缩增加时，管路的刚度增加，从而固有频率有所增加，当质量流量增加时，管路自振频率将下降。随后Toio用有限元法对排气管进行修改，也可使管路刚度下降，从而避开压缩机旋转频率及其谐波。另外，Sinpson简单采用了一个汽车空调软管代替现行的铜管，也取得了很好的效果。 2.2 液体通道关于该类通道对噪声的影响，文献资料较少。Simpson 用铜管弯曲成螺旋状并在其表面钻上小孔(直径0.010″)称作起泡器。然后将这一起动器浸在压机油中并与排气腔相连，这一措施连同其它方法使噪声降低了5dB，这种起动器对1000Hz 以上的噪声似乎很有效，但文献没有提及对性能有何影响。 2.3 气体通道 Thomton 做过实验，证实对于刚性连接的旋转压缩机固体通道是主要的传输通道。但改为弹簧连接后，气体通道即成为主要的传输通道。全封闭压缩机腔内充满了制冷气体，当机体振动时，制冷剂被激励，一方面将振动传输出去，另一方面有可能产生共振，将振动放大，从而使外壳产生更大噪声。在这一领域值得一提的是Johnson 和Hamilton，他们是第一次进行并发现气体在腔内共振实验的人。他们首先发现压缩机噪声谱中460Hz 处有一个高峰，这个高峰随着温度的改变来回移动，通过测量声功率，发现460Hz 有很强的方向性，与偶极子源特性类似。通过计算可知是压缩机腔内的轴向气体共振。这些推论又用如下实验

地铁轨道减振降噪的措施分析与研究

地铁轨道减振降噪的措施分析与研究发表时间：2019-09-21T12:09:14.750Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：刘鹏飞 [导读] 摘要：对地铁轨道运行状况进行分析，认识到减振降噪的必要性。青岛地铁集团有限公司运营分公司山东青岛 266000 摘要：对地铁轨道运行状况进行分析，认识到减振降噪的必要性。结合当前地铁轨道减震降噪控制措施及研究现状，总结噪音发生对轨道结构以及周围建筑影响。旨在通过问题的分析构建解决策略，以提升地铁轨道减振降噪的整体效率，推动地铁工程建设的稳步发展。关键词：地铁；轨道；减震降噪伴随城市进程的发展，城市地铁作为人们主要的交通形式，可以满足人们的出行需求。在城市地铁运行中，由于轮轨之间的相互作用会产生振动，振动会通过多种传播方式传入到地铁的土体结构之中，严重会对地铁沿线的建筑结构造成影响，降低居民的生活质量。因此，在当前地铁项目规划中，应该认识到地铁轨道减震降噪技术构建的必要性，结合地铁工程项目设计的特点，进行减震降噪技术的完善，以提高地铁运行的安全性、稳定性，为当前城市化的发展提供支持。 1地铁轨道产生的噪音类型 1.1轮轨噪声在地铁运行中，轮轨噪声通常分为以下几种形式，第一，滚动噪声通常由车轮以及钢轨表面的粗糙状况所形成的，钢轨的波浪磨损呈现出周期性纵向、横向滑动；第二，冲击噪声。对于冲击噪声而言，主要是由钢轨表面不平或是车轮踏面局部磨损导致的，这种现象与地铁焊接形式存在关联，为了降低磨损现象，应该提高对钢轨打磨质量的控制，并通过牵引系统的运用提高防滑性能，若不能得到合理控制，会产生冲击噪音[1]。 1.2牵引动力噪声针对地铁系统运行状况，牵引力设备运行会产生噪音，造成这种噪音的原因与引电机、冷却风扇以及齿轮传动存在关联。其中最为重要的是电机冷却风扇噪音，在这种噪音的影响下会随着地铁速度的提升呈现增长的状态[2]。 1.3车辆非动力噪声地铁运行中，非动力系统噪声通常是由制动噪声、通风噪声以及车门等造成的，这些噪声的延续时间相对较短，而且是一种短暂的噪音形式。但是，在地铁运行中，当遇到摩擦制动、车轮踏面损害等问题，会增加噪声。因此，在当前地铁轨道噪音控制中，应该认识到这些影响因素，通过车辆非动力噪音的控制，提高系统运行的稳定性，为地铁轨道的稳定运行提供支持。 2地铁轨道减振降噪技术研究 2.1支承轨道结构在地铁轨道减震降噪技术运用中，为了提高减震降噪控制的有效性，应该结合地铁工程项目的施工特点，进行支承技术的设计。通常状况下，支承轨道结构设计技术体现在以下几个方面：第一，对于整体支承技术，其存在着结构简单、施工误差小等优势，而且整体的支承面积较大，可以更好的抵抗轨道振动及噪音问题，但是，在这种支承技术使用中存在着维修性能差的问题。第二，线性支承技术。通过线性支承技术的使用，可以实现节约材料、轨道结构固有频率不高的优势。第三，在分布式支承技术使用中，轨道纵向振动以及噪音能力相对较差，在地铁支承轨道结构设计中，可以更好的避免噪音出现，而且也能够全面提升噪音控制的有效性[3]。 2.2耦合动力计算通过地铁轨道减震降噪技术的运用，通过耦合动力计算，可以有效确定地铁车辆、轨道以及浮置版的动力学模型。因此，在耦合动力计算中应该做到：第一，在连续分布参数轨道模型设定中，可以通过简化参数模型的设定，解决复杂性的计算问题。第二，在地铁轨道施工中，需要通过连续单弹性离散支承保证模型的设计，提高地铁列车设计的稳定性，有效解决地铁运行中的噪音问题。第三，在模型扣件、轨道下弹性垫板床的支承技术使用中，可以通过等效弹性技术的分析，确定刚度设计方案，以实现对地铁轨道的抗震控制[4]。 3地铁轨道减振降噪的控制措施 3.1地铁轨道一般减振措施在城市地铁工程中，为了降低地铁轨道噪音的影响，应该在减震降噪技术使用中，确定地铁车辆的减噪措施，结合地铁轨道的运行特点，在一般减振技术运用中应该做到：第一，对地铁车轮进行控制。通过地铁车轮镟削处理，保证车轮的光洁度，并通过对摩擦系数的控制以及外形的控制等，避免磨损现象的出现。而且，在减小轮轨间转向力的过程中，应该对蛇行以及车体的摆动进行控制，将摆动的状态控制在最小状态，以降低噪声。第二，地铁车辆减噪中，需要合理选择最小曲线半径的轴距，需要对轴距以及最小曲线的半径关系进行处理，结果如表一所示。第三，在地铁减震降噪技术设计中，也需要逐渐提高防滑控制水平，并将不规则磨损以及尖叫噪声进行合理控制。第四，需要在车轮上安装谐波消音器，通过弹性车轮的的使用，降低振动，以提高地铁运行的稳定性。第五，使用60kg/m重型钢轨，并采用弹性分开的扣件模式，合理铺设无缝线路，以有效降低钢轨所受到的列车冲击，降低噪声对沿线建筑物的干扰。第六，在小半径曲线地段的钢轨设计中，需要经常涂油，并定期对钢轨进行打磨，抑制钢轨滚动噪声，使地铁轨道中的噪声、振动得到有效控制。第七，在环境相对敏感的位置，可以避免选择小半径曲轴，降低轮轨接触中的尖叫噪声[5]。表一轴距和最小曲线半径的关系配置 3.2地铁轨道中等减振措施在中等减振中，应该做到：第一，采用弹性短轨枕，并套上胶减振套靴，将振动的影响控制在最低状态。第二，在地铁轨道减振降噪中，可以使用GJ-Ⅲ型的减震降噪扣件，这种扣件由上铁垫板、中间橡胶垫等共同组成，可以有效限制振动对周围建筑物造成的影响。 3.3地铁轨道高等减振措施通过对高等减振措施的分析可以发现，通过V ANGUARD扣件的使用，可以在通车的状况下将竖向位移达到3mm，有效减少振动系统，而且，这种技术比浮置板成本低，而且能够更好的维护及保养减振降噪现象，降低投资资源，提高地铁轨道运行的安全性。同时，在高等减振技术使用中，也需要对轨道结构的振动、噪声等进行隔离处理，以有效降低轨道部件应力及损耗问题，保证地铁轨道的长期、稳定运