安裝輪輻降噪板自動控制系統探究

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了安裝輪輻降噪板自動控制系統探究范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：高鐵輪輻降噪板是自動壓接系統基于輪輻降噪板專用壓頭的基礎之上進行開發的設備，以伺服電機、控制面板為基礎的輔助型降噪系統，通過壓力、溫度等參數作用于伺服電機，保證輪輻降噪板在與輪輻壓接過程中的壓接質量，使降噪板最大化吸收摩擦振動而產生的噪聲，采用標準化、模塊化的通用元配件，其應用范圍可在裝有輪輻的一切裝置設施上。

關鍵詞：自動化；自動降噪系統；伺服電機

0引言

隨著社會的發展，智能電氣控制系統不斷升級，利用計算機對信息進行處理，從而減少運行過程的出錯率，保證系統的準確性與高效性。在計算機控制系統中，在手動輪輻降噪板專用壓頭設備的基礎之上進行改進，設計以伺服電機、控制面板為基礎的輔助型降噪系統———高鐵輪輻降噪板自動壓接系統。高鐵輪輻降噪板自動壓接系統是將降噪板貼附在輪軌上，使降噪板更好的吸收振動產生的噪聲，目前高鐵在為人們帶來便捷的同時，由于在高速運轉時造成的噪聲。嚴重危害人們的生活質量。因此為了保證輪輻降噪板在與輪輻壓接過程中的壓接質量，系統充分考慮輪輻降噪板自動壓接系統工作的環境和工藝流程的具體要求。

1高鐵輪輻降噪板自動壓接系統的研究

1.1系統的整體結構

高鐵輪輻降噪板自動壓接系統由控制器、滑枕、芯體、安裝底座、浮動座、滾輪支座、伺服電機、齒輪以及測量元件組成（圖1）。系統的連接順序為：控制器與伺服電機相連，滑枕與機床床身連接，芯體從上至下依次是同軸的活塞部、軸肩部和第一導向部，安裝底座與滑枕連接，內部設有容置腔，開口處設有與容置腔密封連接的柔性密封墊，容置腔內設有傳壓介質，活塞部的上頂面與密封墊接觸連接，浮動座與安裝底座和第一導向部可上下滑動連接，其中第一導向部上套設有碟簧，碟簧的上端與軸肩部相抵，下端與浮動座相抵，滾輪支座一端與浮動座連接，另一端設有滾壓輪，滾壓輪與滾輪支座可轉動連接[1]，伺服電機一端與控制器相連，另一端與浮動座相連，齒輪通過銷軸連接浮動座與滾輪支座，測量元件與容置腔相連通，用于測量傳壓介質的壓力，高鐵輪輻降噪板自動壓接系統還包括壓環與安裝底座固定連接，傳壓介質為甘油，導向柱包括螺紋部，螺紋部設于所述第二導向部的上端，阻擋部設于第二導向部的底端；螺紋部與安裝底座連接[1]。浮動座與滾輪支座通過鉸軸連接。浮動座與滾輪支座通過伺服電機驅動齒輪轉動，使滾輪任意角度轉動（滑枕垂直進給至壓力表顯示預先確定值）朝車輪內部方向（沿X軸正向）滾壓，完成后再回到輪輻中間位置繼續下刀朝車輪外部方向（沿X軸負向）滾壓完成整個壓裝過程[1]。

1.2控制系統的工作原理

控制系統流程如圖2所示。高鐵輪輻降噪板自動壓接系統自動化部分工作原理：首先壓力可以通過壓力表的數值進行顯示，或者是通過壓力識別傳入到控制系統，通過啟動控制系統接收數據再將壓力反饋于伺服電機，伺服電機依靠脈沖來進行定位，通過輪輻輪廓驅動齒輪，讓滾輪支座自由轉動，從而進行自動調節一定角度，保證滾壓輪與輪輻表面垂直，使得高鐵輪輻降噪板的壓接質量得到保證，能夠更好的進行降噪功能；其次，在研究該裝置的同時，考慮到季節變換對于溫度影響較大，而溫度對于高鐵輪輻的壓接質量影響較大，故該裝置具有檢測外界溫度，控制系統可以自動修正壓接力的大小，大大提高輪輻降噪板的壓接質量。

1.3系統創新與改進

高鐵輪輻降噪板自動壓接系統浮動座和滾輪支座則通過主銷定位，利用控制系統操縱伺服電機驅動齒輪轉動讓滾輪支座自由轉動，提高了滾輪的靈活性；輪輻降噪板自動壓接系統采用設置測量元件和控制器等技術，極大程度上解決測量誤差較大的問題，實現精準測量滾輪與輪輻降噪板之間的接觸作用力[2]，并且引入輪輻降噪板壓力標定方法，多次測量獲取標定系數的平均值將接觸作用力控制在設定范圍之內，而且隨著溫度的變化，控制系統可以自動修正壓接力的大小，進一步保證輪輻降噪板的壓接質量的技術效果。為了保證輪輻降噪板在與輪輻壓接過程中的壓接質量，系統充分考慮輪輻降噪板自動壓接系統工作的環境和工藝流程的具體要求。保證系統正常工作的前提下，大可能的使系統的結構更加的簡單，優化相關元配件，使之更加標準，提高系統的工作準確率，保證壓接的質量，利用伺服電機和相關控制系統，在該電氣設備的工作過程中，保證數據的準確性可以傳輸到相關元配件上，可以減低工作人員的勞動強度。

2高鐵輪軌噪聲的產生分析

2.1高鐵噪聲的產生

高鐵噪聲主要由5部分組成，分別為輪軌噪聲、車體結構噪聲、受電弓與集電系統噪聲、車體空氣動力噪聲和橋梁結構構造物產生噪聲。而該項目主要研究輪軌噪聲（圖3），其中高鐵噪聲來源主要是“輪軌振動噪聲”，是高鐵在沿軌道運行過程中，其中輪軌相互作用，車輪在橫向與豎向上，由于運動而產生相互摩擦，產生振動。高鐵噪聲振源種類復雜，大致分為3個類型：空氣傳達噪聲、車外對車體的穿透噪聲、輪軌與橋梁構造物的振動產生的輻射性噪聲[3]。空氣傳達噪聲，由各種各樣的噪聲源發出，進而通過空氣的傳播媒介從車窗、車門縫隙、各種排氣設備口傳入到車內；車外對車體的穿透噪聲是由各種車外以及輪軌振動傳過車體的材料從而進入車體；輪軌與橋梁構造物的振動產生輻射性噪聲，輻射性噪聲由輪軌、橋梁構造物、機電系統、空調系統等各種振動激勵源通過車體的結構將振動能量傳遞至車廂內部，進而激發車廂結構振動，產生聲源輻射[3]。高鐵輪軌噪聲分布如圖4所示，高鐵噪聲頻率等級如圖5所示。高速動車組最顯著的噪聲來源于5點：①輪軌滾動噪聲：輪軌的表面比較粗糙，輪軌與車輪和軌道結構之間產生振動，從而發出刺耳的噪聲；②軌枕通過頻率和車輪缺陷導致的參數激振：當轉向架固定軸距與軌枕間距兩者接近倍數關系時，會對車內噪聲產生顯著影響；③高鐵組弓網噪聲、空腔、轉向架區域、車間連接處等的氣動噪聲；④由于高鐵速度快，車身的外表面與外界湍流的氣流進行摩擦從而產生噪聲；⑤高鐵的動力控制系統、空調控制系統、進排氣裝置等一些輔助設備的噪聲[5]。

2.2高鐵噪聲的影響

列車通過時的綜合噪聲為L：L=10lg（10LR/10+10LS/10+10LP/10+10LA/10）[4]（1）式中L為列車通過時的綜合噪聲，LR為輪軌噪聲，LS為結構噪聲，LP為受電弓噪聲，LA為車體空氣動力噪聲。由此看出，輪軌噪聲主要由輪軌振動產生，因此為了保證列車的平穩行駛，列車的車輪、鋼軌表面都要求打磨得光滑平順[5]。然而隨著服役時間的增加，車輪的磨損、鋼軌的豎/縱/橫向變形、鋼軌的擦傷及剝離等病害的出現不可避免。車輪或軌道表面的平順性無法保證時，列車在行駛期間會出現顛簸現象，車輪和鋼軌受迫發生彈性振動，這種彈性振動輻射至空氣中就變成噪聲。輪軌滾動噪聲會隨著車速的提高而不斷增強，因此在高速列車領域的研究中受到較多關注與重視。振幅與列車運行速度關系如圖6所示。

3高鐵輪輻降噪板自動壓接系統的應用

高鐵輪輻降噪板自動壓接系統可有效提高輪輻降噪板在輪輻上的安裝質量，保證安裝合格率提高在80%以上，高鐵輪輻降噪板自動壓接系統具有很高的經濟價值與社會價值，利用高鐵輪輻降噪板自動壓接系統安裝降噪板打破傳統的降噪方式，從根源解決噪聲，比起在軌道兩側設置隔聲屏障，種植植被等傳統的減噪措施而言，該系統更具有廣泛的應用性。

4結束語

項目的主要研究結果是保證輪輻降噪板的安裝質量的前提下如何更省事省力，利用伺服電機與自動化系統的結合保證輪輻降噪板的降噪高效性，從而充分發揮輪輻降噪板吸收振動頻率達到降噪功能，有效的吸收振動，降低噪聲，提高輪輻降噪板的降噪效果。

參考文獻

［1］陳磊，張燕紅.降低高鐵輪軌噪音的研究［J］.裝備制造技術，2021（9）：219-221，232.

［2］陳磊，張燕紅.一種可控輪輻降噪板專用壓頭的研究和應用》［J］.裝備制造技術，2021（7）：258-260.

［3］吳新紅.高速動車組廣義舒適度關鍵技術分析》［J］.城市軌道交通研究，2018，21（6）：1-5，26.

［4］吳瑩.輪軌激勵下北京地鐵頭車車內噪聲計算及貢獻度分析［D］.長沙：中南大學，2007.

［5］畢凱.臥鋪動車組隔聲降噪優化設計技術［J］.城市軌道交通研究，2017（2）：68-71.

作者:陳磊 張燕紅 單位:山東華宇工學院