高寒動車組阻尼涂層優(yōu)化淺析

劉曉

摘 要：隨著我國鐵路列車運(yùn)行速度的提高，運(yùn)行區(qū)域不斷擴(kuò)大，軌道車輛的振動噪聲問題已日益得到了人們的關(guān)注和重視。車內(nèi)的振動與噪聲直接影響著乘客乘坐的舒適度，在阻尼涂層中引入約束阻尼層，通過實(shí)驗(yàn)證明可有效提高阻尼涂層體系的減噪效果，成功改善了低溫時阻尼涂層性能降低的問題。

關(guān)鍵詞：高寒動車組；約束阻尼；阻尼涂料；減噪

中圖分類號：U266 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0071-01

車內(nèi)的振動與噪聲直接影響著乘客乘坐的舒適度，如何控制低溫情況客車的振動噪聲控制在容許范圍內(nèi)，使鐵路交通在滿足乘客高效、快節(jié)奏需求的同時，也能滿足高舒適度的要求，也顯得更為重要和迫切[1、2]。

1 阻尼涂料

阻尼涂料由高分子樹脂加入適量的填料以及輔助材料配制而成，是一種可涂覆在各種金屬板狀結(jié)構(gòu)表面上，具有減振、絕熱和一定密封性能的特種涂料，可廣泛地用于飛機(jī)、船舶、車輛和各種機(jī)械的減振。

根據(jù)阻尼涂料的作用機(jī)理不同，阻尼涂料可分為自由阻尼結(jié)構(gòu)和約束阻尼結(jié)構(gòu)[3]。其中自由阻尼結(jié)構(gòu)是將一層一定厚度的粘彈阻尼材料粘貼于基板表面上，當(dāng)基板產(chǎn)生彎曲振動時，阻尼層隨基材一起振動，在阻尼層內(nèi)部產(chǎn)生拉壓變形而耗能，從而起到減振降噪的作用。約束阻尼結(jié)構(gòu)在阻尼層外側(cè)表面再粘貼一束縛層，當(dāng)結(jié)構(gòu)彎曲形變時，基材與約束層產(chǎn)生相對滑移運(yùn)動，粘彈性阻尼材料產(chǎn)生剪切應(yīng)變，從而損耗更多的能量。

傳統(tǒng)的機(jī)車車輛常用的阻尼涂料一般為自由阻尼結(jié)構(gòu)，主要有瀝青阻尼材料、橡膠阻尼材料和阻尼涂料等三類。其中阻尼涂料根據(jù)使用要求的不同，對各項性能指標(biāo)要求有所差異，分為A類阻尼涂料和B類阻尼涂料。A類阻尼漿阻尼因數(shù)要求相對較高，適用于阻尼要求較高的內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車和地鐵車輛等，B類用于阻尼性能要求一般的客車、餐車和冷藏車等[4]。

2 高寒動車組阻尼涂層優(yōu)化分析

阻尼涂料的阻尼性能與溫度有著密切的關(guān)系。在阻尼涂料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）附近，阻尼涂層具有較高的損耗因數(shù)，可以隨基材一起振動，在阻尼層內(nèi)部產(chǎn)生拉壓變形而消耗較大的能量，從而起到很好的降噪效果。但是當(dāng)溫度高于或低于Tg一定范圍后，阻尼涂層內(nèi)的分子運(yùn)動受到限制，不易與基材儀器震動，因而其減噪效果下降。

2.1 阻尼涂層優(yōu)化

根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)分析，車輛產(chǎn)生振動較大的部位為轉(zhuǎn)向架部位，因此對轉(zhuǎn)向架振動影響區(qū)進(jìn)行阻尼涂層的優(yōu)化，可有效降低車內(nèi)的噪音。動車組轉(zhuǎn)向架區(qū)域車內(nèi)外原有阻尼涂層的設(shè)計結(jié)構(gòu)為車內(nèi)地板上平面噴涂內(nèi)用阻尼漿，厚度為3-4.5mm，地板下平面噴涂外用阻尼漿，厚度為1.5-3mm。為增加減噪效果，在高寒動車組阻尼涂層設(shè)計時加入阻尼片（厚度1.5mm），起到約束阻尼層的作用，即在鋁合金基材上粘貼阻尼片，在阻尼片上噴涂阻尼漿。

2.2 阻尼涂層噪音測試

分別對原有阻尼涂層樣板和加入約束阻尼涂層后的樣板進(jìn)行噪聲測試。測試前，將試驗(yàn)樣板分別在-40℃、-20℃、0℃、20℃、40℃的環(huán)境溫度下放置2小時，拿出立即進(jìn)行噪音測試，將鋼球從外部用阻尼涂層一側(cè)落入，在內(nèi)用阻尼涂層一側(cè)收集噪音。

噪音測試結(jié)果及減噪結(jié)果如下：不同溫度下樣板噪音測試結(jié)果：在溫度40℃情況下，空樣噪音為87.9dB、外部阻尼涂料和內(nèi)部阻尼涂料噪音為76.3dB、外部阻尼涂料和阻尼片+內(nèi)部阻尼涂料噪音為73.6dB；在20℃、0℃、-20℃、-40℃情況下，以上數(shù)據(jù)分別為88.3dB、81.5dB、79.6dB；89.1dB、83.9dB、76.4dB；84.4dB、83.8dB、78.2dB；90.1dB、88.5dB、75.8。

不同溫度下樣板減噪結(jié)果：在溫度40℃情況下，外部阻尼涂料和內(nèi)部阻尼涂料的噪音減少值為11.6dB、外部阻尼涂料和阻尼片+內(nèi)部阻尼涂料的噪音減少值為14.3dB；在20℃、0℃、-20℃、-40℃下，以上數(shù)據(jù)則分別為6.8dB、8.7dB；5.2dB、12.7dB；0.6dB、6.2dB；1.6dB、14.3dB。

從以上數(shù)據(jù)看出，加入阻尼片后，不同溫度下噪音均有明顯下降。特別是在低溫（-40至0℃）情況下，加入阻尼片后，隔音效果更加明顯。在-40℃時，噪音減少近12dB，有效提高了低溫時的減噪效果。同時可以看出，在優(yōu)化之前，阻尼涂層在-20℃和-40℃時的減噪效果很差，還不到2分貝，優(yōu)化后，減噪數(shù)值最高可達(dá)14分貝之多。

3 復(fù)合阻尼涂層施工工藝

（1）表面清理及涂裝前保護(hù)：用乙醇或丙酮將地板表面灰塵、油跡等清理干凈，按照圖紙要求，將不需要噴涂阻尼漿的部位用膠帶等進(jìn)行保護(hù)。（2）阻尼片貼裝：將阻尼片背面貼紙撕下，整齊貼裝于地板上平面。（3）阻尼漿涂裝：在需要噴涂阻尼涂料的區(qū)域噴涂阻尼涂料，干膜厚度3-4.5mm。

4 結(jié)語

通過引入約束阻尼層，大大增加了低溫下阻尼涂層的減噪性能，成功改善了低溫時阻尼涂層性能降低的問題，為車輛減噪提供了可靠的解決方案，有效提高了乘客乘坐的舒適度。

參考文獻(xiàn)

[1]楊松柏，席時俊.鐵路機(jī)車用阻尼涂料[J].涂料工業(yè)，1999（5）：13-16.

[2]戴惠新，鄭云昊.多功能水性阻尼涂料在軌道車輛上的運(yùn)用[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2015，18（8）：27-29.

[3]孟丹.約束阻尼復(fù)合材料的制備與性能研究[D].武漢理工大學(xué)碩士論文，2010.

[4]TB/T 2932-1998.鐵路機(jī)車車輛阻尼涂料供貨技術(shù)條件.