一种轮轨接触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轮轨接触状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置，包括铸铁台面、钢轨、落球滑道激励装置，铸铁台面上设有将火车车轮与钢轨之间加压的加力装置，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：模拟在实际中火车车轮在极大轴重的作用下压在钢轨上的情形，测量车轮在轮轨接触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，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。

A device for measuring vibration and acoustic radiation characteristics of train wheels under wheel rail contact state

The utility model relates to a wheel vibration and acoustic radiation characteristics of train wheel rail contact state test device, including iron table, ball slide rail, excitation device, cast iron surface is provided with the pressure boosting device between the wheel and rail train, the train wheels are arranged on the vibration sensor, iron table plane lateral cover is provided with a microphone support arrangement the layout is arranged on the bracket, microphone microphone. The utility model has the advantages that: in the actual simulation of train wheel in the maximum axle load under the effect of pressure on the rail, the measuring wheel vibration and acoustic radiation characteristics of the contact condition in the wheel rail without wheels as a point sound source, help researchers explore deep into the mechanism of vibration and sound radiation of the wheel the quantitative analysis of the sound radiation level.

【技术实现步骤摘要】
一种轮轨接触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，涉及一种轮轨接触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。对车轮进行轮轨接触状态下振动声辐射特性的测试，能够在理想环境下最大限度地模拟在实际中火车车轮在极大轴重的作用下压在钢轨上的情形，并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，提供一种轮轨接触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：一种轮轨接触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落放火车车轮的钢轨、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，火车车轮通过车轴架设落放于钢轨上，车轴两端对称设有将其固定于铸铁台面的滑轮支杆装置，车轴和铸铁台面上设有将火车车轮与钢轨之间加压的加力装置；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，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。进一步地，滑轮支杆装置包括柱形直杆和固定于柱形直杆底部内侧的定滑轮，车轴两端部对称开设有通孔，柱形直杆的上端穿设于通孔内，柱形直杆下端垂直固定于铸铁台面上。进一步地，加力装置包括安装于铸铁台面上的通过钢丝绳依次呈一直线连接的承力支座、手拉葫芦和拉力测试仪，拉力测试仪的外侧通过钢丝绳穿过定滑轮并且钢丝绳末端的圆圈套设于车轴表面，加力装置有两套，平行设置于火车车轮两侧，旋转手拉葫芦的松紧杆，实现火车车轮与钢轨之间的加力操作。钢轨的底面通过地脚螺栓紧固在铸铁台面上，其轨面与铸铁台面平行；火车车轮通过一根车轴穿过轮孔并落放于钢轨轨面上，且火车车轮的名义滚动圆所在平面垂直于钢轨轨面；将两套滑轮支杆装置的柱形直杆分别自下而上穿过车轴两端的圆形通孔，旋转车轴并调整支撑杆位置，保证柱形直杆垂直于铸铁台面，并将滑轮支杆装置锁紧固定在铸铁台上，柱形直杆能够起到支撑并平衡车轮、增加安全性的作用。分别将两根钢丝绳的其中一端打成圆圈，并将有圆圈的一端分别套在车轴的两端，接着将钢丝绳另一端绕过滑轮支杆装置底部的定滑轮后，与拉力测试仪连接；然后，将拉力测试仪的另一端与手拉葫芦的活动钩勾连；最后，将手拉葫芦的固定钩卡在承力支座上；旋转两个手拉葫芦的松紧杆，将手拉葫芦逐渐拉紧，同时观察两个拉力测试仪上的示数，待两个示数均达到2.5吨后，锁紧手拉葫芦。至此，完成火车车轮在钢轨上的加力操作。需要注意的是，为了安全起见，在加力过程中，两个手拉葫芦应同步缓慢加力，保证车轮的平稳性。一种轮轨接触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)装配好如权利要求1所述的测试装置；(2)调节加力装置，实现火车车轮在钢轨上的加力操作；(3)连接测试系统；(4)径向落球滑道激励装置的钢球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，轴向落球滑道激励装置的钢球击打轴向激励点和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；(5)计算分析轮轨接触状态下的火车车轮的振动声辐射特性。具体测试步骤如下：(1)将一段钢轨通过地脚螺栓紧固于半消声室地面的铸铁台上；(2)通过一套加力装置将火车车轮以5吨压力紧压在钢轨轨面上，火车车轮名义滚动圆所在平面垂直于轨面；(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络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，其中，落球激励方式又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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮轨接触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落放火车车轮的钢轨、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，火车车轮通过车轴架设落放于钢轨上，车轴两端对称设有将其固定于铸铁台面的滑轮支杆装置，车轴和铸铁台面上设有将火车车轮与钢轨之间加压的加力装置；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】
1.一种轮轨接触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落放火车车轮的钢轨、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，火车车轮通过车轴架设落放于钢轨上，车轴两端对称设有将其固定于铸铁台面的滑轮支杆装置，车轴和铸铁台面上设有将火车车轮与钢轨之间加压的加力装置；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所述的一种轮轨接触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。3.根据权利要求2所述的一种轮轨接触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。4.根据权利要求1所述的一种轮轨接触状态下火车车轮振动声辐射特性测试装置，其特征是：所述的火车车轮在钢轨上滚动运行时，所有的滚动接触点构...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞乾，李晔，邓新，刘丽莎，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32