[发明专利]一种利用三维准声子晶体减振降噪的车轮

说明书

本发明公开了一种利用三维准声子晶体减振降噪的车轮，所述车轮包括轮毂、轮辋以及连接在所述轮毂与轮辋之间的辐板；所述辐板上安装有若干个三维准声子晶体；所述三维准声子晶体由至少两种声子晶体单元拼接构成。本发明的优点是：对于1000Hz以上的振动，车轮辐板处的三维准声子晶体具有弹性波禁带的特性，能够有效地抑制车轮辐板的振动，从而使得辐射的噪声得到控制；因此该车轮对1000Hz以上的中高频振动与噪声具有较好的减振降噪效果。

技术领域

本发明涉及减振降噪车轮，具体涉及一种利用三维准声子晶体减振降噪的车轮。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人民的出行需求日益增加，高速铁路和轨道交通已经成为我国主要交通运输方式之一，在我国经济发展和人民生活水平的提高中起到了举足轻重的作用。我国在大幅度建设高速铁路和城市轨道交通并提升列车的运行速度的同时，给人们的日常出行带来了极大的便利，大大缩短了各城市之间的距离。但也给人们的生活带来了十分不利的影响，高速铁路以及城市轨道交通运行所带来的环境振动与噪声问题日益引起人们的广泛关注，特别是噪声污染问题在国际上被列为七大环境公害之一。

铁路环境振动与噪声问题不仅仅会降低旅客乘车的舒适度，同时会对铁路沿线居民的日常生活和身心健康产生严重的影响。噪声容易使人紧张、易怒、烦躁不安，从而降低工作、学习、生产效率，导致生产时间提高生产质量下降，间接影响铁路沿线的经济效益，在特定条件下有可能成为社会不稳定因素之一。欧美等发达国家在铁路发展早期都曾因为铁路环境振动与噪声问题收到群众的广泛抗议，因此引起国家和有关部门的高度重视，加大了对于铁路减振降噪相关研究的投入。因此在追求高速铁路和城市轨道交通快速发展的同时，改善铁路运行带来的环境振动与噪声问题是目前铁路研究的重要课题。其中车轮所产生的振动与噪声占铁路所产生的振动与噪声总量的很大一部分，但目前已有的阻尼车轮和弹性车轮都存在制造工艺复杂和安全性不足等缺点，无法满足铁路快速安全发展的需求，因此亟需提出一种有效、安全而又易于实现的减振降噪车轮。

已公开的引证文献[1]（黄婧.列车车轮振动与声辐射仿真分析[D]. 华东交通大学, 2014）和引证文献[2]（曾钦娥.高架轨道轮轨噪声预测模型及分析[D]. 华东交通大学）中记载了客车标准车轮的模态分析过程，上述论文中的分析结果表明由于车轮几何形状呈现轴对称性，其振动形式与圆盘类似。标准车轮在0-5000Hz范围内的模态振型主要包括踏面的扭摆振动，辐板的轴、径向振动和踏面辐板的组合振动。其中在0-1000Hz范围内主要表现为踏面的扭摆振动。对于1000Hz以上的振动，虽然上述三者都有表现，但是辐板的振动最为明显。说明车轮在此频段内的主要振动部位是辐板和踏面，车轮辐板面积大，厚度小，所产生的振动也就越大，所以噪声辐射最大的地方也是辐板。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种利用三维准声子晶体减振降噪的车轮，该减振降噪车轮通过采用三维准声子晶体实现了减振降噪的技术目的。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种利用三维准声子晶体减振降噪的车轮，所述车轮包括轮毂、轮辋以及连接在所述轮毂与轮辋之间的辐板；所述辐板上安装有若干个三维准声子晶体；所述三维准声子晶体由至少两种声子晶体单元拼接构成。

所述辐板的侧面安装有盖板，所述辐板的侧面还设置有孔槽；所述三维准声子晶体的一端插设在所述孔槽内部，另一端抵靠在所述盖板的内表面。

所述辐板为环形，所述辐板的圆心与各所述孔槽之间的距离均相等。

所述三维准声子晶体呈六棱柱形；所述三维准声子晶体包括若干个第一声子晶体单元以及若干个第二声子晶体单元；所述第一声子晶体单元以及所述第二声子晶体单元在所述三维准声子晶体的轴向、径向以及圆周方向均交替排列。

所述第一声子晶体单元的声阻抗大于所述第二声子晶体单元的声阻抗。