高速動(dòng)車組頂置嵌入式空調(diào)機(jī)組減震降噪方法的研究

摘 要：主要分析了高速動(dòng)車組頂置嵌入式空調(diào)機(jī)組的噪聲來源，研究了噪聲的傳播途徑，采用相應(yīng)的控制措施，達(dá)到減震降噪的目的，從而提高乘客的舒適性。

關(guān)鍵詞：高速動(dòng)車組；空調(diào)機(jī)組；噪聲；減震降噪

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.005

1 引言

伴隨著我國(guó)高速列車技術(shù)的成熟應(yīng)用和運(yùn)行速度的提高，列車的振動(dòng)和噪聲問題越發(fā)突出[1，2]，直接影響乘客舒適度和司機(jī)安全駕駛，從而成為綜合評(píng)定車輛品質(zhì)的指標(biāo)之一[3]，作為車內(nèi)噪聲源之一，空調(diào)機(jī)組噪聲的影響不容忽視，復(fù)興號(hào)動(dòng)車組作為完全自主化的運(yùn)營(yíng)產(chǎn)品，機(jī)組完全采用嵌入式結(jié)構(gòu)，噪聲控制顯的尤為重要。為了使車內(nèi)噪聲滿足一定的要求，設(shè)計(jì)上可以采取消聲、吸聲、隔聲、隔振等措施，對(duì)空調(diào)機(jī)組及噪聲傳播途徑加以控制，從而達(dá)到降低噪聲的目的。

2 噪聲傳播來源和途徑

噪聲傳播途徑分為空氣傳播和固體傳播兩種[3]?？諝鈧鞑ナ菑脑肼曉窗l(fā)出，以空氣為媒質(zhì)，從車窗、車體的縫隙傳播到車內(nèi)；固體傳播是以振動(dòng)的方式從噪聲源以放射形式發(fā)出，最終在車體內(nèi)部產(chǎn)生振動(dòng)。車外空調(diào)機(jī)組噪聲要向車內(nèi)傳播，一個(gè)是通過車體及車窗上所有的縫隙直接傳入車內(nèi)；二是車外噪聲作用于車體的壁板，激發(fā)壁板的振動(dòng)，并向車內(nèi)輻射噪聲。

空調(diào)機(jī)組的振動(dòng)和噪聲主要由壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)3種運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生，以及空調(diào)機(jī)組與車體產(chǎn)生的共振。壓縮機(jī)是主要噪音源，壓縮機(jī)布置在室外冷凝腔，穿過換熱器和軸流風(fēng)機(jī)對(duì)外輻射傳播噪音；冷凝風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的主要是風(fēng)噪，對(duì)整機(jī)噪音測(cè)試影響較大；蒸發(fā)風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的噪音主要通過主送風(fēng)道送風(fēng)傳入客室內(nèi)，送風(fēng)通過車內(nèi)較長(zhǎng)風(fēng)道與客室內(nèi)相通，噪音在風(fēng)道內(nèi)減弱，對(duì)客室內(nèi)噪音影響相對(duì)較弱，因此蒸發(fā)風(fēng)機(jī)運(yùn)行振動(dòng)噪音主要是通過底板傳到客室內(nèi)部。

3 空調(diào)機(jī)組減震降噪分析

空調(diào)機(jī)組由蒸發(fā)腔與冷凝腔組成，冷凝腔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件有壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)，蒸發(fā)腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件有蒸發(fā)風(fēng)機(jī)。

3.1 冷凝腔減振

冷凝腔內(nèi)壓縮機(jī)產(chǎn)生的主要是機(jī)械噪聲，在壓縮機(jī)選定以后所能采取的措施只能是減少振動(dòng)及噪聲的傳遞。以復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)機(jī)組為例進(jìn)行分析：（1）為避免出現(xiàn)空調(diào)機(jī)組冷凝腔底板剛性弱而加劇壓縮機(jī)振動(dòng)傳遞的問題，對(duì)冷凝腔底板、箱體需進(jìn)行強(qiáng)化設(shè)計(jì)，保證足夠的剛度。（2）壓縮機(jī)采用雙托盤安裝，避免兩個(gè)壓縮機(jī)互相干擾，又能防止箱體底部受力和振動(dòng)集中；（3）采用雙級(jí)減振，壓縮機(jī)使用自帶減振器，托盤使用4個(gè)減振器。

3.2 蒸發(fā)腔減振

蒸發(fā)腔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件只有蒸發(fā)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)葉輪需進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。在布局設(shè)計(jì)方面，機(jī)組送風(fēng)方向盡量為朝前，而不是朝下，既可避免氣流往下吹時(shí)碰到風(fēng)道下壁反彈產(chǎn)生紊流噪音，也可避免蒸發(fā)風(fēng)機(jī)的噪音通過送風(fēng)直接往下傳入到車內(nèi)。風(fēng)機(jī)蝸殼外表面粘貼吸音材，可吸收一定的風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音。

3.3 管路設(shè)計(jì)

壓縮機(jī)吸氣管路設(shè)計(jì)為U型管路，排氣管設(shè)計(jì)有避震軟管，吸收壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，減少吸排氣管振動(dòng)的傳遞，如圖2所示。

3.4 箱體噪音控制

聲音是音源經(jīng)過反射和阻尼傳遞而獲得，就軌道車輛空調(diào)來說，空調(diào)機(jī)組殼體硬表面的有限空間反射增加了噪聲水平，吸音材料能夠降低噪聲的反射量，阻尼材料能夠減少噪聲的傳遞。

空調(diào)機(jī)組底板使用雙層板設(shè)計(jì)，并在空調(diào)機(jī)組冷凝腔底板外側(cè)噴涂阻尼膠漿，在阻尼膠漿上黏貼保溫材以及吸音材、隔聲墊，如圖3所示，此種結(jié)構(gòu)能夠減弱噪音的傳遞，降低壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)及空氣流沖擊底板的噪音通過機(jī)組底板傳遞到客室內(nèi)部。底板上采用多框架結(jié)構(gòu)，可保證整體結(jié)構(gòu)剛度，并有效地避免振動(dòng)源集中，能極大地防止共振現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.5 整機(jī)降噪

車輛高速情況下，冷凝進(jìn)出風(fēng)不均，導(dǎo)致的氣動(dòng)噪音，可通過CFD模擬仿真，研究高速下車頂阻力變化情況，分析冷凝進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)擾流效果以及冷凝風(fēng)機(jī)受力情況。

4 結(jié)論

高速動(dòng)車組空調(diào)機(jī)組的噪聲主要有壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)以及與車體相互之間產(chǎn)生的共振產(chǎn)生，傳播途徑主要通過車體縫隙、管路以及車頂板振動(dòng)傳播，因此控制空調(diào)機(jī)組噪聲主要從兩個(gè)方面進(jìn)行控制。

（1）產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的來源進(jìn)行相應(yīng)的控制，本文對(duì)壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)減振降噪設(shè)計(jì)，從而減小噪音的產(chǎn)生；

（2）對(duì)振動(dòng)和噪聲傳播的途徑進(jìn)行控制，通過對(duì)空調(diào)管路、箱體進(jìn)行相應(yīng)隔音設(shè)計(jì)，降低噪音的傳遞。

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作者簡(jiǎn)介：陳壘（1985-），男，山東青島人，碩士研究生，工程師，研究方向：軌道車輛空調(diào)系統(tǒng)。