串联式宽频减振降噪装置以及轨道车辆的制作方法

本公开的至少一种实施例涉及减振降噪，尤其涉及一种配置在轨道车辆上的串联式宽频减振降噪装置以及轨道车辆。

背景技术：

1、高速列车的运行速度快，在高速运行过程中，轨道激励和空气激励会引起轨道车辆振动，轨道车辆产生的振动不仅会影响车辆结构的寿命，而且振动产生的噪声会极大降低乘客的乘坐舒适性。

2、目前，高铁行业针对结构振动噪声的控制主要是被动控制。一般采用声学黑洞结构通过结构阻抗的变化，实现对结构中波传播的控制与引导，实现对结构振动的控制。然而，声学黑洞结构的实现手段是改变原有结构的厚度，这种方式会对轨道车辆的原有结构造成破坏。此外，由于声学黑洞结构的尺寸与降噪频率范围相关联，声学黑洞结构有效减振降噪的频率范围有限，减振降噪效果不佳。

技术实现思路

1、针对于现有的技术问题，本发明提供一种串联式宽频减振降噪装置以及轨道车辆，用于至少部分解决以上技术问题，低频降噪结构和多个声学黑洞结构串联组合，实现了全频带减振降噪，有效改善减振降噪效果。

2、本发明实施例提供一种串联式宽频减振降噪装置，包括：基体，所述基体的第一端被构造为安装于所述被控件的侧壁，所述基体在第一方向上向着远离所述被控件的方向延伸而悬空；低频降噪结构，安装于所述基体的第一端，并与所述被控件间隔设置，被构造为可弹性地振动，以吸收低频振动能量，对所述被控件产生的低频噪声降噪；以及多个声学黑洞结构，安装于所述基体位于所述低频降噪结构远离所述被控件的一侧，多个所述声学黑洞结构在所述第一方向上依次平行间隔排列，且多个所述声学黑洞结构由所述基体的所述第一端至第二端的尺寸依次减小，使得吸收噪声频率依次升高，以对所述被控件产生的中高频噪声降噪。

3、根据本公开的实施例，所述基体为锥体结构，所述基体的第一端至所述第二端在与所述第一方向垂直的第二方向所在的平面尺寸逐渐减小，以安装多个所述声学黑洞结构。

4、根据本公开的实施例，所述低频降噪结构包括：弹性薄膜，安装于所述基体的第一端并与所述第二方向平行，被构造为可弹性地振动，以吸收所述被控件产生的低频振动能量；以及质量块，设置于所述弹性薄膜远离所述被控件的一侧，以辅助所述弹性薄膜振动。

5、根据本公开的实施例，所述弹性薄膜由聚乙烯或聚氯乙烯制成。

6、根据本公开的实施例，所述声学黑洞结构包括：外延段，安装于所述基体并与所述第二方向平行，所述外延段在所述第二方向上由外向内的厚度相等；变截面段，由所述外延段在所述第二方向上由外向内的厚度不断减小形成圆形环状结构，使得弯曲波的相速度和群速度不断减小；中心孔，位于所述变截面段的环形中心，以在所述中心孔的边缘处聚集波动能量；以及阻尼件，安装于所述变截面段与所述低频降噪结构相对的一侧，且位于所述中心孔的边缘处，以吸收波动能量而减振降噪。

7、根据本公开的实施例，在所述第二方向上由外向内的所述声学黑洞结构的厚度表达式：

8、h(r)＝-ε(r-r1)m+h0；

9、其中，h是声学黑洞结构的厚度；r是声学黑洞结构的外延段的内切圆边缘到中心孔边缘的径向长度；ε是声学黑洞结构厚度变化系数；r1是声学黑洞结构的外延段的内切圆边缘到变截面段的外边缘的径向长度；m是声学黑洞结构幂指数；h0是声学黑洞的外延段的厚度。

10、根据本公开的实施例，多个所述声学黑洞结构的变截面段的外环的半径由所述基体的第一端至第二端的所述第一方向依次减小，使得吸收噪声的最低频率依次升高，以拓宽吸收噪声的频带范围。

11、根据本公开的实施例，所述阻尼件呈环状，所述阻尼件的内孔直径与所述中心孔直径相同，且所述阻尼件与所述中心孔同轴。

12、根据本公开的实施例，所述阻尼件由橡胶材料制成，以抑制所述中心孔的边缘振动，耗散波动能量。

13、根据本公开的实施例，所述基体、所述弹性薄膜、所述质量块和多个所述声学黑洞结构的中心孔在所述第一方向同轴设置。

14、本公开的实施例还提供一种轨道车辆，其特征在于，包括：被控件，所述被控件包括因轨道激励产生振动噪声的牵引电机或牵引变压器以及因空气激励产生振动噪声的车下设备舱或转向架裙板的薄壁结构；以及若干个如权利要求至中任一所述的串联式宽频减振降噪装置，所述串联式宽频减振降噪装置的基体的第一端通过焊接或螺栓安装于所述被控件的侧壁，以吸收所述被控件产生的振动能量而降噪。

15、根据本公开的实施例，所述串联式宽频减振降噪装置在所述第一方向的轴线与所述被控件的安装面垂直。

16、根据本公开的实施例，所述被控件由铝或钢制成，所述串联式宽频减振降噪装置的声学黑洞结构和质量块的材料与所述被控件的材料相同。

17、根据本发明提供的串联式宽频减振降噪装置以及轨道车辆，轨道车辆高速运行过程中，由于轨道激励和空气激励，牵引电机或牵引变压器等被控件会产生振动噪声，基体的第一端安装于被控件的侧壁，降低了对轨道车辆原有结构的破坏；通过低频降噪结构可弹性地振动，吸收低频振动能量，从而对被控件产生的低频噪声降噪；多个声学黑洞结构的尺寸依次减小，使得吸收噪声频率依次升高，从而对被控件产生的中高频噪声降噪，低频降噪结构和多个声学黑洞结构串联组合，实现了低频-中频-高频的全频带减振降噪，有效改善减振降噪效果。

技术特征：

1.一种串联式宽频减振降噪装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的串联式宽频减振降噪装置，其特征在于，所述基体(2)为锥体结构，所述基体(2)的第一端至所述第二端在与所述第一方向垂直的第二方向所在的平面尺寸逐渐减小，以安装多个所述声学黑洞结构(4)。

3.根据权利要求1所述的串联式宽频减振降噪装置，其特征在于，所述低频降噪结构(3)包括：

4.根据权利要求3所述的串联式宽频减振降噪装置，其特征在于，所述弹性薄膜(31)由聚乙烯或聚氯乙烯制成。

5.根据权利要求3所述的串联式宽频减振降噪装置，其特征在于，所述声学黑洞结构(4)包括：

6.根据权利要求5所述的串联式宽频减振降噪装置，其特征在于，在所述第二方向上由外向内的所述声学黑洞结构(4)的厚度表达式：

7.根据权利要求5所述的串联式宽频减振降噪装置，其特征在于，多个所述声学黑洞结构(4)的变截面段(42)的外环的半径由所述基体(2)的第一端至第二端的所述第一方向依次减小，使得吸收噪声的最低频率依次升高，以拓宽吸收噪声的频带范围。

8.根据权利要求5所述的串联式宽频减振降噪装置，其特征在于，所述阻尼件(44)呈环状，所述阻尼件(44)的内孔直径与所述中心孔(43)直径相同，且所述阻尼件(44)与所述中心孔(43)同轴。

9.根据权利要求5所述的串联式宽频减振降噪装置，其特征在于，所述阻尼件(44)由橡胶材料制成，以抑制所述中心孔(43)的边缘振动，耗散波动能量。

10.根据权利要求5所述的串联式宽频减振降噪装置，其特征在于，所述基体(2)、所述弹性薄膜(31)、所述质量块(32)和多个所述声学黑洞结构(4)的中心孔(43)在所述第一方向同轴设置。

11.一种轨道车辆，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的轨道车辆，其特征在于，所述串联式宽频减振降噪装置在所述第一方向的轴线与所述被控件(1)的安装面垂直。

13.根据权利要求11或12所述的轨道车辆，其特征在于，所述被控件(1)由铝或钢制成，所述串联式宽频减振降噪装置的声学黑洞结构(4)和质量块(32)的材料与所述被控件(1)的材料相同。

技术总结本发明公开了一种串联式宽频减振降噪装置以及轨道车辆。串联式宽频减振降噪装置包括：基体，基体的第一端被构造为安装于被控件的侧壁，基体在第一方向上向着远离被控件的方向延伸而悬空；低频降噪结构，安装于基体的第一端，并与被控件间隔设置，被构造为可弹性地振动，以吸收低频振动能量，对被控件产生的低频噪声降噪；以及多个声学黑洞结构，安装于基体位于低频降噪结构远离被控件的一侧，多个声学黑洞结构在第一方向上依次平行间隔排列，且多个声学黑洞结构由基体的第一端至第二端的尺寸依次减小，使得吸收噪声频率依次升高，以对被控件产生的中高频噪声降噪，低频降噪结构和多个声学黑洞结构串联组合，有效改善减振降噪效果。技术研发人员：葛洪峰,田洪雷,孙维光,谷理想,李吉春受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15