一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置，包括铸铁台面、悬臂梁、落球滑道激励装置，落球滑道激励装置的钢球击打激励点产生火车车轮振动和声辐射；火车车轮上布置有振动传感器，铸铁台面平面外侧罩设有传声器布置支架，传声器布置支架上布置有传声器。本实用新型专利技术的有益效果是：能够较为准确地测量车轮在自由状态下的振动特性和声辐射特性，且不受车轮作为点声源的限制，可以帮助研究人员深入探究车轮振动声辐射的作用机理，定量分析其声辐射水平，进而针对性地提出减振降噪举措。

Device for testing sound radiation characteristic of train wheel vibration under free condition

The utility model relates to a train wheel vibration and acoustic radiation characteristics of the free state testing device, including iron table, cantilever beam, ball slide actuating device, ball hitting ball slide excitation device incentive point of train wheel vibration and acoustic radiation; vibration sensor is provided with a train wheel, cast iron table plane lateral cover is provided with a microphone layout of bracket, bracket is arranged on the microphone microphone arrangement. The utility model has the advantages of vibration and sound radiation characteristics: the ability to accurately measure the wheel in the free state, and free wheels as a point sound source restriction mechanism can help researchers to further explore the sound radiation, the sound radiation level of quantitative analysis, and put forward the vibration and noise reduction move.

【技术实现步骤摘要】
一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置
本技术属于轨道交通车辆行业的NVH测试领域，涉及一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置。
技术介绍
根据国内外铁路噪声测试经验，轮轨滚动噪声是由于轮轨表面粗糙度激发车轮、钢轨和轨枕结构振动，并通过周围空气向外传播而产生的，是铁路噪声的主要来源之一，严重影响着铁路车辆乘坐舒适性及铁路沿线声场环境。而在轮轨噪声中，来自车轮的辐射噪声占据了相当大的比重。对车轮进行自由状态下振动声辐射特性的测试，可以帮助研究人员深入探究车轮振动声辐射的作用机理，定量分析其声辐射水平，进而可以针对性地提出减振降噪举措。《ISO3745：2003》给出了半消声法测试声源声功率的具体方法，但其中要求声源的尺寸需远小于测试半球面的半径。对于铁路车轮这种声源来说，其体积较大，若作为点声源处理，则需要在非常大的半消声室中才能进行试验，对环境要求甚为苛刻，难度较大，且极大增加了试验成本。另外，标准中没有提出测试声源振动的方法。目前研究铁路车轮振动声辐射特性最常用的方法是有限元仿真计算，而当车轮的形状、材料多样且结构复杂时，仿真计算将变得十分困难，且准确性大大降低；进一步地，无论任何仿真计算，其可靠性和可信度均不及实际测量数据。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：基于上述问题，提供一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置，包括铸铁台面、安装于铸铁台面中央用于悬挂火车车轮的悬臂梁、分别安装于火车车轮前方和侧面铸铁台面上的带有可控制钢球的径向落球滑道激励装置和轴向落球滑道激励装置，火车车轮通过弹性绳吊挂在悬臂梁上，径向落球滑道激励装置布放于火车车轮径向激励点的正前方，轴向落球滑道激励装置布放于火车车轮轴向激励点的正前方，径向落球滑道激励装置和轴向落球滑道激励装置的钢球分别击打径向激励点和轴向激励点产生火车车轮振动和声辐射；火车车轮上布置有一个踏面振动传感器和两个辐板振动传感器，铸铁台面平面外侧罩设有半球面形传声器布置支架，传声器布置支架上布置有二十个方向指向火车车轮轮心的传声器。进一步地，悬臂梁包括用于固定在铸铁台面上的悬臂梁底座、安装于悬臂梁底座上方的与悬臂梁底座垂直设置的悬臂梁支座、垂直连接于悬臂梁支座顶端的圆柱型梁体，悬臂梁支座和梁体呈L型设置。悬臂梁支座垂直高度1.1m，底端有2个通孔，可通过地脚螺栓紧固在铸铁台面上；悬臂梁支座顶端有2个通孔，可供圆柱型梁体水平穿过。进一步地，弹性绳穿过火车车轮的轮孔吊挂在梁体上，将车轮吊挂在悬臂梁梁体上。进一步地，径向落球滑道激励装置和轴向落球滑道激励装置的结构相同，均包括用于固定在铸铁台面上的滑道底座、安装于滑道底座上方的与滑道底座垂直设置的滑道支座、固定在滑道支座上的落球滑道，滑道支座上开设有供落球滑道在竖直方向上高度可调的滑槽，落球滑道包括位于下端的水平的出口段、位于上端的45゜倾斜的下降段以及连接出口段和下降段的弧形过度段，出口段和下降段之间夹角呈钝角，下降段顶端设有吸住钢球的电磁铁。进一步地，落球滑道出口段的出口分别正对火车车轮径向激励点和轴向激励点。落球滑道的横截面为V型，且道壁光滑；滑道支座底面四角焊接有磁铁方块，可牢牢吸附在铸铁台面上；落球滑道顶端有电磁铁，通电后产生磁性，可吸附钢球。进一步地，火车车轮在钢轨上滚动运行时，所有的滚动接触点构成了一个圆，称为名义滚动圆；火车车轮包括对称的左半轮和右半轮，径向激励点位于左半轮水平半径所在平面与名义滚动圆的交点，与踏面振动传感器位点关于轮心对称，轴向激励点位于左半轮的内侧表面距离轮缘顶端5cm处，两个辐板振动传感器均匀布置在火车车轮外侧面的辐板上。进一步地，二十个传声器的布点参照《ISO3745-2003》中关于半消声室声源辐射声功率测试方法中的20点半球面布点方法布置。传声器布置架的半径为2m，采用铝合金圆管制作而成。进一步地，钢球采用2.5cm直径的轴承钢球，径向激励点和轴向激励点下方的铸铁台面上均铺盖防止二次噪音的棉花。进一步地，测试装置还包括计算机、数采机箱、手动电源开关，计算机、数采机箱、传声器和振动传感器，构成数据采集系统；落球滑道激励装置顶端的电磁铁连接至手动电源开关，构成落球激励操控系统。一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置的测试方法，包括以下步骤：(1)装配好测试装置，包括在铸铁台上固定悬臂梁；将火车车轮用弹性绳吊挂于悬臂梁上；确定传声器及振动传感器布置位点；布置传声器和振动传感器；确定火车车轮踏面和轮缘上的落球激励点；布置落球滑道激励装置和轴向落球滑道激励装置；(2)连接测试系统；(3)径向落球滑道激励装置的钢球击打径向激励点产生火车车轮振动和声辐射，轴向落球滑道激励装置的钢球击打轴向激励点产生火车车轮振动和声辐射，采集声信号和振动信号；(4)计算分析自由状态的火车车轮的振动声辐射特性。具体测试步骤如下：(1)将悬臂梁通过地脚螺栓紧固于半消声室地面的铸铁台面上；(2)将火车车轮通过轮孔用一根弹性绳吊于悬臂梁上，并调整车轮方位，一方面应使车轮表面尽量远离悬臂梁支座，以避免悬臂梁支座对声传播的影响，另一方面，应使车轮名义滚动圆所在的平面垂直于地面；(3)参考标准《ISO3745-2003》，按照半径2m的半球面传声器布点方法，制作半球面传声器布置支架，并在支架上准确标注出20个传声器的布置位点，在位点处加装传声器夹具；(4)垂直通过轮心的直径将车轮分为对称的左半轮和右半轮，振动传感器在测试中用到3个，布点位置均在右半轮的水平半径平面上，其中1个位于该平面与车轮名义滚动圆的交点，另外2个均匀布置在车轮外侧面的辐板上；(5)传声器通过夹具固定在包围车轮的半球面支架上，且传声器的方向指向轮心；振动传感器用502胶水或AB胶紧紧粘贴在车轮上，振动测试方向为垂直于车轮表面；(6)车轮振动和声辐射的产生采用落球激励方式，落球激励方式分为径向激励和轴向激励，径向激励是模拟车轮直线滚动行驶过程中与钢轨碰撞所产生的激励方式，而轴向激励是模拟车轮在过曲线时其轮缘部分与钢轨碰撞所产生的激励方式；径向激励点位于左半轮水平半径所在平面与名义滚动圆的交点，与踏面振动传感器粘贴位点关于轮心对称，轴向激励点位于左半轮的内侧表面距离轮缘顶端5cm处；(7)分别将2台落球滑道激励装置布放于径向激励点和轴向激励点正前方，并调整滑道高度和方位，直至钢球自滑道出口飞出后，垂直击打在车轮的径向激励点和轴向激励点上；钢球采用2.5cm直径的轴承钢球；分别在两个激励点下方铺盖棉花，要求钢球击打车轮后，下落至棉花上，不再产生二次噪音；(8)连接计算机、数采机箱及所有传感器，构成数据采集系统；将2台落球滑道顶端的电磁铁连接至手动电源开关，构成落球激励操控系统；(9)以径向激励测试过程为例，一个完整的测试过程是：数据采集前，先打开落球滑道顶端的电磁铁电源，使电磁铁产生磁性后，将钢球吸附在电磁铁上，所有人员撤出半消声室；数据采集开始后，前数秒内无任何动作，采集背景噪声和振动信息，数秒后，关闭径向落球滑道电磁铁电源，令钢球失去磁性吸附后自滑道滑下并撞击径向激励点，产生振动和噪声，等待振动和噪声恢复至原背景本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置，其特征是：包括铸铁台面、安装于铸铁台面中央用于悬挂火车车轮的悬臂梁、分别安装于火车车轮前方和侧面铸铁台面上的带有可控制钢球的径向落球滑道激励装置和轴向落球滑道激励装置，火车车轮通过弹性绳吊挂在悬臂梁上，径向落球滑道激励装置布放于火车车轮径向激励点的正前方，轴向落球滑道激励装置布放于火车车轮轴向激励点的正前方，径向落球滑道激励装置和轴向落球滑道激励装置的钢球分别击打径向激励点和轴向激励点产生火车车轮振动和声辐射；火车车轮上布置有一个踏面振动传感器和两个辐板振动传感器，铸铁台面平面外侧罩设有半球面形传声器布置支架，传声器布置支架上布置有二十个方向指向火车车轮轮心的传声器。

【技术特征摘要】
1.一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置，其特征是：包括铸铁台面、安装于铸铁台面中央用于悬挂火车车轮的悬臂梁、分别安装于火车车轮前方和侧面铸铁台面上的带有可控制钢球的径向落球滑道激励装置和轴向落球滑道激励装置，火车车轮通过弹性绳吊挂在悬臂梁上，径向落球滑道激励装置布放于火车车轮径向激励点的正前方，轴向落球滑道激励装置布放于火车车轮轴向激励点的正前方，径向落球滑道激励装置和轴向落球滑道激励装置的钢球分别击打径向激励点和轴向激励点产生火车车轮振动和声辐射；火车车轮上布置有一个踏面振动传感器和两个辐板振动传感器，铸铁台面平面外侧罩设有半球面形传声器布置支架，传声器布置支架上布置有二十个方向指向火车车轮轮心的传声器。2.根据权利要求1所述的一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置，其特征是：所述的悬臂梁包括用于固定在铸铁台面上的悬臂梁底座、安装于悬臂梁底座上方的与悬臂梁底座垂直设置的悬臂梁支座、垂直连接于悬臂梁支座顶端的圆柱型梁体，悬臂梁支座和梁体呈L型设置。3.根据权利要求2所述的一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置，其特征是：所述的弹性绳穿过火车车轮的轮孔吊挂在梁体上。4.根据权利要求1所述的一种自由状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置，其特征是：所述的径向落球滑道激励装置和轴向落球滑道激励装置的结构相同，均包括用于固定在铸铁台面上的滑道底座、安装于滑道底座上方的与滑道底座垂直设置的滑道支座、固定在滑道支座上的落球滑道，滑道支座上开设有供落球滑道在竖直方向上高度可调的滑槽，落球滑道包括位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞乾，张大鹏，金家琦，王冕，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32