一种铁道车辆制振降噪方法及材料技术

一种铁道车辆制振降噪方法及材料，通过对铁道车辆运行所产生的噪声采用无源噪声控制的方法，在铁道车辆的车体的某些位置上设置一层由沥青基复合阻尼材料构成的制振降噪层，通过沥青基复合阻尼材料对铁道车辆运行所产生的噪声进行隔离和吸收来达到减振、降噪的目的。沥青基复合阻尼材料可以是安装在转向架上面的铝合金波纹板填满玻璃丝棉后的平面上的，也可以是安装在车辆的车体侧面墙体上的，或者两者的结合。其制振降噪层的材料是利用高分子聚合物改性沥青为基料，再适量添加填充剂、阻然剂、阻尼剂、其他助剂等各种无机填料后，通过加水混炼即可制作成。该沥青基复合阻尼材料主要是针对列车运行过程中所产生的噪声的特点而设计的，能够显著地降低车厢内的噪声，并且具有很好的耐水性和阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁道车辆中应用于各种车辆的制振降噪方法，尤其是指通过对铁道车辆中地板，墙面等隔声处理的各种车辆的制振降噪方法；本专利技术还涉及到一种铁道车辆制振降噪阻尼材料，是一种以沥青为基体的新型复合阻尼材料，它能够有效地降低车辆内部的噪声，并具有一定的制振阻尼效果。
技术介绍
随着我国客运列车多次提速以后，车速比过去有了很大的提高(目前部分客运列车的运行速度达到或超过160km/h)。列车运行时不可避免地会产生振动及噪声，振动及噪声达到一定的强度将会对操作人员、乘客以及周围的行人、居民等造成一定程度的损害。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、听力等不可挽回的后果。随着我国经济建设的不断发展，人们生活水平的持续提高和环保意识的逐步增强，人们对轨道交通的需求不再只停留在追求安全性、高速度，更会追求车内乘坐的高舒适度。因此，轨道交通全面提速以后，其高速行驶时的轮轨噪声、车辆噪声及空气动力噪声等噪声源产生的振动噪声，对车辆环境的影响变得十分突出。振动噪声问题成为高速轨道交通的最大矛盾之一，能否将振动与噪声控制在符合国家有关标准的最低限度内，是高速轨道交通是否得到大众接受和认可的一个关键因素。噪声控制已经提到了议事日程上来。噪声控制主要分噪声源控制和噪声传播途径控制(又称无源噪声控制)，其中无源噪声控制包括吸声、隔声、消声、隔振和阻尼减振技术。目前，阻尼材料技术在减振降噪领域的应用也日益得到了人们的重视，主要分为制振、隔声和吸声等。但现有的尚不能实用于高速轨道运行条件下的减振、降噪，通过对国内外专利文献的检索，尚未发现有合适的资料介绍。
技术实现思路
本专利技术的目的主要是针对轨道交通高速运行过程中所产生的高振动和高噪声，提出一种能够降低铁道车辆运行时产生的振动及车辆内部的噪声污染的一种铁道车辆制振降噪方法；本专利技术的另一个目的主要是根据本专利技术所提出的方法提供一种能降低铁道车辆运行时产生的振动及车辆内部噪声污染的一种铁道车辆制振降噪材料。本专利技术的目的是通过如下技术方案来实现的通过对铁道车辆运行所产生的噪声特征分析，在了解铁道车辆噪声频率特性的基础上，并对车辆噪声采用无源噪声控制的方法。无源噪声控制可分为隔离噪声和吸收噪声两种基本方法。根据噪声的传播方式，可将噪声分为空气传播噪声和结构辐射噪声。根据噪声产生的机理和噪声传播的形式，在噪声传播过程中可以采取隔声、吸声、消声等措施降低噪声。本专利技术的技术方案就是在铁道车辆的车体的某些位置上设置一层由沥青基复合阻尼材料构成的制振降噪层，通过沥青基复合阻尼材料对铁道车辆运行所产生的噪声进行隔离和吸收来达到减振、降噪的目的。沥青基复合阻尼材料可以是安装在转向架上面的铝合金波纹板(或不锈钢波纹板)填满玻璃丝棉后的平面上的，也可以是安装在车辆的车体侧面墙体上的，或者两者的结合。通过实验和研究表明，利用高分子聚合物改性沥青为基料，再适量添加填充剂、阻然剂、阻尼剂、其他助剂等各种无机填料后，通过加水混炼即可制作成为一种能够满足本专利技术铁道车辆减振、降噪目的的沥青基复合阻尼材料。并在通过对复合材料的各种配合剂的种类和用量进行了系统的研究和实验考察，得到了性能比较优良的配方。本专利技术的沥青基阻尼材料组成基本成分及配比如下(质量份)改性沥青 100填充剂 20-200阻然剂 15-160阻尼剂 30-300其他助剂 10-80本专利技术的改性沥青是核心成分，对材料的整体性能起着很大的作用。改性沥青可以通过SBR改性得到。SBR是最早工业化的一种合成橡胶，它是以丁二烯与苯乙烯为单体，在乳液或溶液中经过催化共聚得到的高聚物弹性体。不同类型苯乙烯-丁二烯共聚物大分子的宏观、微观结构是不同的，丁苯橡胶的性能受到这些结构的影响。大分子宏观结构参数包括单体比例，平均分子量，分子量分布，分子结构的线性或非线性，凝胶含量等。微观结构主要包括丁二烯链段中顺式-1，4、反式-1，4和1，2-结构的比例，苯乙烯、丁二烯单元的分布等。丁苯橡胶与其它通用橡胶一样，是一种不饱和的烃类高聚物，溶解度参数约是8.4(J/cm3)1/2，能够溶于大部分溶解度参数相近的烃类溶剂中。另外，化学交联可提高SBR分子之间的相互作用，将交联点引入到SBR改性沥青体系中，有利于大分子间物理接触变为化学结合，从而大大减少橡胶的永久变形，增强了SBR对沥青的约束，从而达到改善沥青抗高温的目的。本专利技术所用的改性沥青也可以通过SBS来改性得到。本专利技术所用的填充剂可以选用碳酸钙、硫酸钡、高岭土、硅藻土等无机物，也可以采用多种并用的方式。加入体系填充后，这些无机填料能够很好的填充到高分子链之间的空隙结构中，起到很好的填充作用，还能够保证制品的尺寸稳定性，并能够大大的降低生产成本。本专利技术所用的阻燃剂可以是氢氧化铝、氢氧化镁等，由于它们分子结构中本身含有一定数量的结晶水，燃烧时能够分解出水分子，从而达到阻燃的目的。本专利技术所用的阻尼剂可以是绢云母粉，主要起到阻尼作用；云母是云母族矿物的总称，是含有钾、镁、铁、锂、氟等成分的铝硅酸盐。其中的绢云母是极细鳞片状的白云母，绢云母的化学组成分子式为KAl2(OH)2，其中钾离子可部分被钠、铷、铯、钡等取代，氢氧根离子可部分被氟离子取代。它具有特有的片状结构，有较大的径厚比，而且表面活性高，能与有机分子很好的结合，在高分子聚合物中填充时能够起到优良的补强和阻尼效果。本专利技术所加入的其它助剂主要是为了改善加工工艺，加入一定量的滑石粉和水可以解决压延成型时的粘辊问题，而且便于成型。本专利技术所研制的沥青基阻尼材料的制备方法为第一步按照常规的方法采用混合有交联体系的SBR来制作改性沥青基料。可以按照比例将称量好的沥青加入到可控温、附带搅拌器的反应釜中进行加热，加热温度控制在120-160℃之间，当沥青完全软化以后，开始进行缓慢的搅拌(搅拌速度约300rpm)，当沥青温度达到120℃以上时，将按比例称量好的改性剂(高分子聚合物)逐步加入到沥青中，同时调整搅拌速度(慢慢加快，加快至1200rpm)，一般搅拌时间为30-60分钟。然后停止加热和搅拌，并取出改性沥青，冷却备用。第二步按照配比将改性沥青和其他无机填充料称量好，在捏合机中进行混炼。此时，可加入适量的水(比例约为1∶20)。第三步待无机填料均匀混合后，即可在三辊或四辊压延机上成型出片，片材的具体规格(包括厚度、形状等)根据使用要求而定。目前，改性沥青片材工业化批量生产的设备主要是剪切磨和捏合机，成型的时候加上三辊或四辊压延机。剪切磨主要是用于将聚合物分散在沥青的工艺过程中，捏合机是用于将无机填充料加入改性沥青的工序，批量生产的工艺可能与上面还有所不同，需要根据设备的具体情况进行调整。按照上述工艺制作出沥青基复合阻尼材料后，可以在沥青基复合阻尼材料的上表面贴上一层密封塑料薄膜，下表面贴上一层带压敏胶的防护纸，即成为了一种可使用的成型材料。使用时只需根据实际情况裁剪下合适大小的材料，再将带压敏胶的防护纸撕下，将其粘贴在所需的位置上便可。该沥青基复合阻尼材料主要是针对列车运行过程中所产生的噪声的特点而设计的，能够显著地降低车厢内的噪声，并且具有很好的耐水性和阻燃性能。以按照本专利技术所制作出的沥青基复合阻尼材料作为铁道车辆制振降噪的材料，并通过本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁道车辆制振降噪方法，其特征在于：在铁道车辆的车体需要制振降噪的位置上设置一层由沥青基复合阻尼材料构成的制振降噪层，通过沥青基复合阻尼材料对铁道车辆运行所产生的噪声进行隔离和吸收。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张友南，杨军，贺才春，唐先贺，谢彦飞，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]