CN215673322U - 一种高速列车薄壁结构减振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速列车薄壁结构减振器，属于减振技术领域，一种高速列车薄壁结构减振器，包括：容器，其内部具有至少两个独立腔室，柔性约束件，每个独立腔室内均具有至少两个柔性约束件，以及阻尼粒子，填充于柔性约束件内部，且不同的柔性约束件内部的阻尼粒子相同或不相同。本实用新型的高速列车薄壁结构减振器能够提升薄壁结构的刚度和结构阻尼，具有优秀的低频减振、隔声性能。

Description

一种高速列车薄壁结构减振器

技术领域

本实用新型属于减振技术领域，尤其涉及一种高速列车薄壁结构减振器。

背景技术

高铁动车侧墙蒙皮主要为薄壁结构，高速运行过程中受到空气动力激励和车体内部设备的振动激励，蒙皮向车内辐射较大噪声，严重影响车辆的乘坐舒适性。

动车、高铁的速度，相对传统的铁路车辆有大幅提升，随之而来的，运行时的振动和噪声加剧，耦合情况较之前的铁路车辆复杂。随着社会经济的快速发展，人们追求更高质量的生活水平，出行乘坐高铁、动车的人次也越来越多，对高铁、动车的舒适性提出更高的要求。而现有的侧墙蒙皮结构与附加阻尼材料不能有效的阻挡车体外部设备振动及车辆运行时所产生的噪声。无法满足高铁、动车车辆对隔声、隔振的高要求。

当下的高铁动车的薄壁结构的隔声，仍以传统的方式为主，所用的材料仍以阻尼隔声涂层、阻尼浆等隔声材料。以上所用材料，有一定的隔声效果，但需占用一定的空间，若需进一步提高隔声、隔振的效果，需进一步增加隔声材料的厚度，将额外占用有限的空间，并且附加质量较大。对于加厚单层匀质墙的单位面积质量，这将增加材料成本且附加质量代价较大，其隔声效果频段主要在中高频，低频隔声效果差。对于在匀质墙上涂上阻尼涂层等方式，为了达到较高隔声量，阻尼涂层厚度大，附加质量高，且在高温或低温时材料阻尼会下降，减振或隔声效果随温度变化明显，性能不稳定。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种高速列车薄壁结构减振器，能够提升薄壁结构的刚度和结构阻尼，具有优秀的低频减振、隔声性能。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种高速列车薄壁结构减振器，包括：容器，其内部具有至少两个独立腔室，柔性约束件，每个独立腔室内均具有至少两个柔性约束件，以及阻尼粒子，填充于柔性约束件内部，且不同的柔性约束件内部的阻尼粒子相同或不相同。

优选地，每个柔性约束件内部的阻尼粒子的填充方式均为立方堆积。

优选地，容器包括盒体、盖板、以及薄壁安装接口，盖板与盒体相连，盒体的侧壁具有薄壁安装接口。

优选地，盖板和盒体卡扣式连接。

优选地，盖板为下沉式盖板，且与盒体之间采用螺钉连接、铆接或焊接。

优选地，盖板将盒体套住，且与盒体侧壁之间采用螺钉连接、铆接或焊接。

优选地，容器内阻尼粒子的填充率为90-98％。

优选地，阻尼粒子为球形，阻尼粒子的直径为0.5mm-5mm。

优选地，阻尼粒子的材质为铜合金、钛合金、铁合金、钨合金、铝合金或铅合金。

优选地，柔性约束件为合成纤维袋或高分子薄膜袋。

本实用新型的有益效果为：

1、本减振器适用于薄壁结构的减振降噪，本减振器结合单层匀质墙隔声原理，在振动或噪声辐射贡献量较大的区域匹配合适的本减振器，通过本减振器内部阻尼粒子的耗能作用来消耗振动或噪声辐射能量，且通过优化设计，本减振器能够提升薄壁结构的刚度，进一步提升减振降噪性能。薄壁结构在安装本减振器后能够提升刚度和结构阻尼，低频隔声性能强。本减振器低频隔声效果好且全频段均有隔声作用；在隔声的同时，也具有减振的作用；克服现有隔声材料的缺点，附加质量小且对温度变化对其阻尼性能影响极其微弱；附加质量相比于阻尼涂层等同类产品附加质量较轻，体积小，不占用额外空间。

2、通过盖板和盒体的设计，使得本减振器中的阻尼粒子有极高的填充率，不仅保持阻尼粒子间规整的力链排布，而且几乎没有阻尼粒子与阻尼粒子间碰撞与阻尼粒子与盒体间碰撞产生的声响。

3、通过柔性约束件对阻尼粒子间的柔性约束，使得阻尼粒子与盒体间碰撞声极其微弱，并且能够提升隔声性能。

附图说明

图1是本实用新型容器的剖视结构示意图。

图2是本实用新型柔性约束件和阻尼粒子的结构示意图。

图3是单层匀质墙特性曲线图。

图4是本实用新型减振器的安装区域示意图。

图5是本实用新型减振器安装于平板的结构示意图。

图6是本实用新型减振器安装于平板加强梁的结构示意图。

图7是本实用新型实施例一的容器的立体结构示意图。

图8是本实用新型实施例二的容器的立体结构示意图。

图9是本实用新型实施例三的容器的立体结构示意图。

附图中的标记为：1-容器，11-盒体，12-盖板，13-薄壁安装接口，2-独立腔室，3-柔性约束件，4-阻尼粒子。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

如图1至图2所示，本实施例中提供的一种高速列车薄壁结构减振器，包括：容器1、柔性约束件3、以及阻尼粒子4，容器1内部具有两个独立腔室2，每个独立腔室2内均具有至少两个柔性约束件3，以及阻尼粒子4，填充于柔性约束件3内部，且不同的柔性约束件3内部的阻尼粒子4相同或不相同，根据实际使用情况以抑制不同激励的声波传递和不同频率不同振幅的振动。每个柔性约束件3内部的阻尼粒子4的填充方式均为立方堆积，阻尼粒子4间的配位数为6。通过柔性约束件3能使保持阻尼粒子4间规整的力链网络排布，在外界扰动下粒子间相对位置保持稳定。本实施例中，柔性约束件3为合成纤维袋。粒子阻尼技术是一种新型振动控制技术，通过粒子体和减振器之间构成了一个耦合、封闭的高度非线性动力学***，粒子间以及粒子与阻尼器间的摩擦和非弹性碰撞迅速地将振动体动能耗散，具有减振降噪效果明显、耐高低温等恶劣环境、减振频域广、不增加线位移、万向性等优点。

隔声原理：

声音在传播过程中，遇到匀质屏障物(如墙体、薄板)时，由于介质特性阻抗发生了变化，使得一部分声能量被屏障物反射回去，还有一部分能量被屏障物所吸收，剩下一部分声能量可以透过屏障物而辐射到另一空间去。这样，传播出来的声能量总会或多或少小于入射的能量，这种由于屏障而引起的声能量衰减称为隔声。

单层匀质墙隔声原理：

单层匀质墙的隔声特性，不仅与入射声波的频率有关，还与墙的阻尼、密度、刚度以及边界条件等因素密切相关。因此，很难完全从理论上去研究单层匀质墙的隔声性能。单层匀质墙特性曲线如图3所示。频率由低到高，隔声曲线分为了刚度控制区、阻尼控制区、质量控制区和吻合效应区。从起始频率到共振频率f0处为刚度控制区。在这个区域内，对某一频率的声波，面板的刚度越大，其隔声量越大。对同一面板，则是随着频率的增加，隔声量逐渐减小。频率增加到共振基频时，便进入了共振区，面板在其固有频率处发生共振，由于发生共振时隔声量的大小主要是由面板的阻尼进行控制，阻尼越大隔声量越大，因此该区域称为阻尼控制区。随着频率的继续增加，共振现象变弱，面板质量效应增强，进入质量控制区，在这个区域内，频率一定时，面板的面密度越大，即相同规格的面板质量越大，面板受声波激励而发生的振动越小，隔声量越大。而对于同一面板，其隔声量随频率的增加而增加。当频率到达临界吻合频率fc时，发生吻合效应，隔声量出现吻合低谷，越过低谷后隔声量将继续上升。

由上可知，单层匀质墙或板的隔声性能主要是由其刚度、阻尼和面密度决定，在不同频率段，可能由其中某一因素起主要作用，从而呈现出相应的隔声特性。

本减振器适用于薄壁结构的减振降噪，本减振器结合单层匀质墙隔声原理，在振动或噪声辐射贡献量较大的区域匹配合适的本减振器，通过本减振器内部阻尼粒子4的耗能作用来消耗振动或噪声辐射能量，且通过优化设计，本减振器能够提升薄壁结构的刚度，进一步提升减振降噪性能。薄壁结构在安装本减振器后能够提升刚度和结构阻尼，低频隔声性能强。本减振器低频隔声效果好且全频段均有隔声作用；在隔声的同时，也具有减振的作用；克服现有隔声材料的缺点，附加质量小且对温度变化对其阻尼性能影响极其微弱；附加质量相比于阻尼涂层等同类产品附加质量较轻，体积小，不占用额外空间。

进一步的，容器1包括盒体11、盖板12、以及薄壁安装接口13，盖板12与盒体11相连，盒体11的侧壁具有薄壁安装接口13，薄壁安装接口13与薄壁结构通过焊接、铆接或螺栓等可靠连接方式连接。如图4所示，通过模态分析，本减振器安装区域为薄壁低阶模态共振区域，如图中a区域所示，同时避开平板边缘或平板开口边缘位置，安装时通过薄壁安装接口贴合在平板上，如图5所示，亦可搭在曲面或平板加强梁上，如图6所示。

如图7所示，为本实施例减振器优化后的外形，具体的，盖板12和盒体11卡扣式连接，加强本减振器密封性能，提高产品可靠性。盒体11和盖板12之间可以涂密封胶，进一步增强密封性。

其中，容器1内阻尼粒子4的填充率为90-98％；阻尼粒子4为球形，阻尼粒子4的直径为0.5mm-5mm；阻尼粒子4的材质为铜合金、钛合金、铁合金、钨合金、铝合金或铅合金。阻尼粒子4的填充料、直径、以及材质根据实际使用环境选择。

实施例二：

如图8所示，本实施例与实施例一的区别在于：

盖板12为下沉式盖板12，且与盒体11之间采用螺钉连接、铆接或焊接，具有可靠的连接性。

实施例三：

如图9所示，本实施例与实施例一的区别在于：

盖板12将盒体11套住，且与盒体11侧壁之间采用螺钉连接、铆接或焊接，具有可靠的连接性。

本实用新型通过盖板12和盒体11的设计，使得本减振器中的阻尼粒子4有极高的填充率，不仅保持阻尼粒子4间规整的力链排布，而且几乎没有阻尼粒子4与阻尼粒子4间碰撞与阻尼粒子4与盒体11间碰撞产生的声响。进一步的，通过柔性约束件3对阻尼粒子4间的柔性约束，使得阻尼粒子4与盒体11间碰撞声极其微弱，并且能够提升隔声性能。

为了便于本说明书中的描述，特别对部分相关文字解释如下：

声波：发声体产生的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。声波借助各种介质向四面八方传播。声波通常是纵波，也有横波，声波所到之处的质点沿着传播方向在平衡位置附近振动。声波的传播实质上是能量在介质中的传递。

模态分析：是研究结构动力特性一种方法，一般应用在工程振动领域。其中，模态是指机械结构的固有振动特性，每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。分析这些模态参数的过程称为模态分析。

吻合效应：把弹性力学理论应用到无限大薄板的隔声研究中，发现当薄板在斜入射声波激发下产生的受迫弯曲波的传播速度等于板固有的自由弯曲波传播速度时，板会顺从地跟随入射声波弯曲，使入射声能量大量透射到另一侧去。这个现象称为吻合效应。

力链：粒子间相互接触形成特定方向的力的传播途径。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高速列车薄壁结构减振器，其特征在于，包括：

容器，其内部具有至少两个独立腔室；

柔性约束件，每个独立腔室内均具有至少两个柔性约束件；以及

阻尼粒子，填充于柔性约束件内部，且不同的柔性约束件内部的阻尼粒子相同或不相同。

2.根据权利要求1所述的高速列车薄壁结构减振器，其特征在于，

每个所述柔性约束件内部的所述阻尼粒子的填充方式均为立方堆积。

3.根据权利要求1所述的高速列车薄壁结构减振器，其特征在于，

所述容器包括盒体、盖板、以及薄壁安装接口；

所述盖板与盒体相连；

所述盒体的侧壁具有薄壁安装接口。

4.根据权利要求3所述的高速列车薄壁结构减振器，其特征在于，

所述盖板和盒体卡扣式连接。

5.根据权利要求3所述的高速列车薄壁结构减振器，其特征在于，

所述盖板为下沉式盖板，且与盒体之间采用螺钉连接、铆接或焊接。

6.根据权利要求3所述的高速列车薄壁结构减振器，其特征在于，

所述盖板将盒体套住，且与盒体侧壁之间采用螺钉连接、铆接或焊接。

7.根据权利要求1所述的高速列车薄壁结构减振器，其特征在于，

所述容器内阻尼粒子的填充率为90-98％。

8.根据权利要求1所述的高速列车薄壁结构减振器，其特征在于，

所述阻尼粒子为球形，阻尼粒子的直径为0.5mm-5mm。

9.根据权利要求1所述的高速列车薄壁结构减振器，其特征在于，

所述阻尼粒子的材质为铜合金、钛合金、铁合金、钨合金、铝合金或铅合金。

10.根据权利要求1所述的高速列车薄壁结构减振器，其特征在于，

所述柔性约束件为合成纤维袋或高分子薄膜袋。

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