专利名称：铁路客车车辆振动噪声控制的表面阻尼处理方法
技术领域：
本发明涉及铁路客车车辆振动噪声的控制方法，尤其是指一种用于铁路客车车辆振动噪声控制的表面阻尼处理方法。具体是利用高性能阻尼材料对铁路客车车辆金属车体内表面进行表面阻尼处理，提高铁路客车车辆车体结构阻尼、抑制振动、隔断噪声传播，降低铁路客车车辆内部振动噪声量，改善铁路客车车辆内部的舒适度和宁静度。
背景技术：
为了满足人们高效快节奏生活的需要，铁路交通在不断地进行提速。随着列车速度的提高，铁道车辆有向轻量化发展的趋势。但是，速度的提高及车体的轻量化往往造成车体刚度不足、制振和隔声性能差，车内振动、噪声的提高使乘坐舒适下降。持续不间断的高振动高噪声会给人体带来压力感、疲劳感，甚至造成损伤神经和听力等不可挽回的后果。因此，降低车内噪声、提高乘坐舒适度成为车辆设计者重点要解决的难题。
噪声控制可以从噪声源、噪声传播途径和噪声接受者三方面入手。噪声控制技术主要以噪声的声学控制方法为主，具体的技术途径一般包括隔声处理、吸声处理、振动的隔离、阻尼减振等。这些振动噪声控制方法的机理在于，通过振动波与制振阻尼材料或阻尼处理结构、噪声声波与声学材料或声学结构的相互作用消耗能量，从而达到减振降噪的目的，属于被动式的控制方法，也称为无源控制。
表面阻尼处理是提高结构阻尼、抑制共振、改善结构抗振降噪性能的有效方法之一。这种技术已经广泛地应用于航天航空、汽车工业、轻工纺织等行业。表面阻尼处理主要应用于受弯曲振动为主的厚度不大的构件或薄壁零件，在构件或结构表面贴覆粘弹性高阻尼材料，由构件或系统提供强度和刚度，由粘弹性高阻尼材料提供阻尼。常见的阻尼结构形式有两种自由层阻尼处理和约束层阻尼处理。
1)自由层阻尼处理。自由层阻尼处理是在基础结构表面上直接贴覆粘弹阻尼材料，把振动能转化为热能，从而起到减振的作用。自由层阻尼处理结构的阻尼处理施工简单方便，但阻尼效果受到限制。
2)约束层阻尼处理。约束层阻尼处理是在结构的基板表面贴覆阻尼层后，再贴上一层刚度较大的约束板。当结构振动时，阻尼材料层不仅承受拉伸压缩变形，还同时承受剪切变形，它们都能起到耗能作用。约束层阻尼处理一般可以提供较大的结构损耗因子，但其施工及制作要求较高，价格也贵。
在铁路客车车辆上应用表面阻尼处理尚属于探索阶段，因为铁路客车车辆属于一种振动和噪声比较大的运动装置，如何在铁路客车车辆上利用表面阻尼处理方法来进行减振和降噪尚属于一个难题，值得我们进一步的开发研究。
发明内容
本发明的目的主要是针对铁路客车运行过程中所产生的振动、噪声特性，并根据铁路客车车辆的结构特征，提出铁路客车车辆的表面阻尼处理方法，包括阻尼材料的选用、贴覆方式和布置位置的确定。通过在客车车辆金属车体适当的位置上贴附高阻尼材料来提高车体的阻尼性能。当车辆在运行过程因振动而变形时，高阻尼材料把振动的机械能转化为热能而耗散掉，另一方面，振动产生的结构辐射噪声入射到阻尼材料表面时，一部分反射回去，另一部分转化成其它能量耗散掉，从而达到降低铁路客车车辆内部振动噪声的目的。
本发明的技术方案是采用水性阻尼涂料和阻尼板材组合对铁路客车车辆的金属车体内表面进行复合阻尼处理来实现减振和降噪。
所述的水性阻尼涂料的化学基体为水性合成树脂；所述的阻尼板可以是沥青基阻尼板或橡胶基阻尼板。
首先在车辆金属车体整个内表面(包括金属地板、侧墙和车顶)喷涂干膜厚度为3～4mm的水性阻尼涂料，以对车体进行自由阻尼处理。在喷涂阻尼涂料之前，需要对金属表面进行防锈处理，如喷涂干膜厚度为2030μm的防锈底漆。
然后在喷涂了水性阻尼涂料的金属地板及距金属地板高度为300～500mm的金属侧墙上贴附厚度为2.5～3.5mm的阻尼板。水性阻尼涂料和阻尼板材料的选用应考虑客车车辆的使用环境温度、车体振动频率特性和噪声频率特性，使水性阻尼涂料和阻尼板在客车车辆工作温度范围内具有最大的阻尼因子和最大的隔声量。
本发明采用高性能阻尼材料对铁路客车车辆金属车体进行表面阻尼处理的优点在于由于车辆运行产生的振动主要通过车辆转向架传至车体地板，然后在整个车体结构上传播，同时产生结构辐射噪声。本发明通过用高性能阻尼材料对车辆金属壳体进行表面阻尼处理形成复合阻尼结构来提高车体结构的阻尼性能。当车体振动时，贴覆在表面的阻尼材料产生拉伸压缩变形，把振动能转化为热能，从而起到了减少车体振动的作用。相应地，阻尼对提高材料的隔声性能也有明显的作用，特别是在抑制构件的共振和吻合效应隔声低谷上十分有效。由于车体的振动主要由转向架传至车体地板，所以对车体地板的制振是主要的，本发明在车体金属地板和紧靠金属地板的金属侧墙上，在喷涂高性能阻尼涂料的基础上，增加贴附阻尼、隔声性能优良的阻尼板，可以有效地抑制车体的振动，降低车辆内部的振动量，相应地也降低振动引起的结构辐射噪声。另一方面，阻尼涂料和阻尼板都具有良好的隔声性能，它们能增加车体隔断轮轨噪声等外部大噪声往车辆内部传播的能力，降低客车车辆内部的噪声级。所以，本发明提出在客车车体内表面喷涂高性能阻尼涂料和在金属地板及靠近金属地板的金属侧墙上贴附阻尼、隔声性能优良的阻尼板，能同时起到抑制振动和隔断噪声的减振降噪作用，从而提高客车车辆的舒适度和静音度。
图1是采用本发明的铁路客车车体横剖面示意图。
图2是图1波纹钢地板I的放大图。
图中1.金属车体，2.水性阻尼涂料，3.阻尼板，4.海绵条，5.玻璃丝棉，6.木地板。
具体实施例方式
附图给出了本发明的一个实施例，下面结合附图及其实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1首先在车辆金属车体1整个内表面(包括金属地板、侧墙和车顶)喷涂干膜厚度为3～4mm的水性阻尼涂料2，以对车体进行自由阻尼处理。在喷涂阻尼涂料之前，需要对金属表面进行防锈处理，如喷涂干膜厚度为20-30μm的防锈底漆。
然后在喷涂了水性阻尼涂料2的金属地板及距金属地板高度为300～500mm的金属侧墙上贴附厚度为2.5～3.5mm的阻尼板3。水性阻尼涂料2和阻尼板3材料的选用应考虑客车车辆的使用环境温度、车体振动频率特性和噪声频率特性，使水性阻尼涂料和阻尼板在客车车辆工作温度范围内具有最大的阻尼因子和最大的隔声量。
施工方法是选择水性阻尼涂料和沥青基阻尼板材料。水性阻尼涂料的化学基体为水性合成树脂。沥青基阻尼板材料的化学基体为改性沥青。将水性阻尼涂料和沥青基阻尼板按下列步骤对铁路客车车辆金属壳体进行阻尼处理第一步，按常规方法对金属车体1整个内表面除锈，除油及喷涂防锈底漆进行防腐、防锈处理，防锈底漆干膜厚度为20～30μm。保证底漆表面干净、平整，底漆膜完全干燥后进入下一步施工；第二步，在防腐、防锈处理后的金属车体1整个内表面喷涂水性阻尼涂料2用柱塞泵无气喷涂设备喷涂水性阻尼涂料2，控制总厚度为3～4mm(干膜)；第三步，再在喷涂水性阻尼涂料2的金属车体1内，待水性阻尼涂料2完全干燥后，沿着波纹地板内表面和距波纹地板500mm高度的侧墙内表面装贴厚度3mm的沥青基阻尼板3。为了增强沥青基阻尼板3在水性阻尼涂料2表面上的粘附性，可在水性阻尼涂料2表面上刷涂一层高性能胶粘剂，再装贴沥青基阻尼板3。
之后即可按常规进入其它工序，如铺设海绵条4，玻璃丝棉5和木地板6等。
实施例2实施例2与实施例1基本相同，只是选材有所不同。选择水性阻尼涂料和橡胶基阻尼板材料。水性阻尼涂料的化学基体为水性合成树脂，橡胶基阻尼板材料的化学基体为氯化丁基橡胶。将水性阻尼涂料和橡胶基阻尼板按实施例1相同的步骤对铁路客车车辆金属壳体进行阻尼处理，其中以橡胶基阻尼板代替实施例1中沥青基阻尼板。
权利要求
1.铁路客车车辆振动噪声控制的表面阻尼处理方法，其特征在于首先在车辆金属车体(1)整个内表面喷涂干膜厚度为3～4mm的水性阻尼涂料(2)，以对车体进行自由阻尼处理；然后在喷涂了水性阻尼涂料(2)的金属地板及距金属地板高度为300～500mm的金属侧墙上贴附厚度为2.5～3.5mm的阻尼板(3)。
2.如权利要求1所述的铁路客车车辆振动噪声控制的表面阻尼处理方法，其特征在于所述的水性阻尼涂料的化学基体为水性合成树脂。
3.如权利要求1所述的铁路客车车辆振动噪声控制的表面阻尼处理方法，其特征在于所述的阻尼板可以是沥青基阻尼板或橡胶基阻尼板。
4.如权利要求1所述的铁路客车车辆振动噪声控制的表面阻尼处理方法，其特征在于水性阻尼涂料(2)和阻尼板(3)材料的选用应考虑客车车辆的使用环境温度、车体振动频率特性和噪声频率特性，使水性阻尼涂料和阻尼板在客车车辆工作温度范围内具有最大的阻尼因子和最大的隔声量。
5.如权利要求1所述的铁路客车车辆振动噪声控制的表面阻尼处理方法，其特征在于在喷涂阻尼涂料之前，对金属表面进行防锈处理。
全文摘要
铁路客车车辆振动噪声控制的表面阻尼处理方法，采用水性阻尼涂料和阻尼板材组合对铁路客车车辆的金属车体内表面进行复合阻尼处理来实现减振和降噪。首先在车辆金属车体整个内表面喷涂干膜厚度为3～4mm的水性阻尼涂料，以对车体进行自由阻尼处理。在喷涂阻尼涂料之前，需要对金属表面进行防锈处理，如喷涂干膜厚度为20－30μm的防锈底漆。然后在喷涂了水性阻尼涂料的金属地板及距金属地板高度为300～500mm的金属侧墙上贴附厚度为2.5～3.5mm的阻尼板。水性阻尼涂料和阻尼板材料的选用应考虑客车车辆的使用环境温度、车体振动频率特性和噪声频率特性，使水性阻尼涂料和阻尼板在客车车辆工作温度范围内具有最大的阻尼因子和最大的隔声量。
文档编号B61D17/00GK1775604SQ20051003254
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月14日 优先权日2005年12月14日
发明者贺才春, 杨军 申请人:株洲时代新材料科技股份有限公司