Air++新一代阻尼材料在轨道交通中的应用

1、air+新一代阻尼材料在轨道交通中的应用王伟 / 李永岗 /王桂刚 / 郭焱摘要：本文对阻尼材料的作用机理进行了的阐述，介绍了air+新一代阻尼材料新型水性阻尼涂料的特点；介绍了其在机车减振降噪上的应用情况。除在机车上的广泛应用之外，该涂料在工业设备、建筑场馆、船舶舰艇、工程机械、电子产品中均有成功应用。关键词：噪声与振动；水性阻尼涂料；阻尼材料；机车一、前言近几年来我国铁路建设的发展速度非常迅速，随着我国铁路列车运行速度的提高，轨道车辆的振动噪声问题已日益得到了人们的关注和重视。车内的振动与噪声直接影响着乘客乘坐的舒适度，能否将客车的振动噪声控制在容许范围内，使铁路交通在满足乘客高效、快节奏

2、需求的同时，也能满足高舒适度的要求，这在一定程度上是决定高速铁路交通是否能得到人们接受和认可的重要因素之一，因此车辆的减振降噪控制也将显得更为重要和迫切。阻尼减振降噪技术在铁路机车，航空航天、汽车工业、建筑业及家电行业等领域有着广泛的应用。无论是在基础理论方面，还是在新材料的研制以及应用技术方面都已成为一个独立的学科分支，其中，应用最广的材料当属高分子阻尼材料。二、阻尼减振降噪的机理所谓阻尼减振降噪技术，就是将高阻尼材料附着在结构件的表面，形成一个附加阻尼结构。当结构件受到外力作用产生弯曲振动时，阻尼材料随结构件一起发生弯曲振动，在阻尼材料内部产生拉压变形，阻尼材料就会将有序的机械能转化为无序

3、的热能耗散掉，达到减振降噪的目的。阻尼减振可以抑制共振频率下的振动峰值，减少振动沿结构的传递，降低结构噪声。同时阻尼也会提高材料的隔声性能，起到隔声降噪的作用。近年来阻尼减振降噪技术得到了迅速的发展，利用阻尼材料的特性以及阻尼结构的合理设计，达到良好的减振降噪目的。传统的机车车辆常用的阻尼材料主要有沥青阻尼材料、橡胶阻尼材料和阻尼涂料等三类。其中阻尼涂料根据使用要求的不同，又分为a类阻尼涂料和b类阻尼涂料。a类用于阻尼要求较高的内燃机车、电力机车和地铁车辆等，b类用于阻尼性能要求一般的客车、餐车和冷藏车等。根据国家标准和铁道部的有关行业标准规定，室内材料必须具有环境友好性能。因此，水性阻尼涂料

4、，逐渐替代传统的溶剂型阻尼涂料在机车噪声与振动的控制中应用越来越广泛1。三、新一代阻尼材料水性阻尼涂料的特点水性阻尼涂料主要是树脂乳液为基质, 加入大量片层结构的云母粉等功能填料，并添加适量的助剂而制成。与其它阻尼材料相比水性阻尼涂料有以下几点优势：（一）首先，与其他的阻尼材料相比水性阻尼涂料的优点在于，不受施工基材形状的限制可在形状复杂基面施工，在干湿界面上均可施工。由于水性阻尼涂料是厚浆型、高固体份涂料，因此单次成膜厚度。高水性阻尼涂料可采用喷涂、刮涂、滚涂等多种工艺进行施工，施工效率高。（二）生产和施工过程中，对环境无污染。水性阻尼涂料是以水作为分散介质的，其含有的voc 非常少，符合国

5、家的环保政策法规。（三）水性阻尼涂料为高固体份涂料，粘度高。可厚涂施工，干燥过程体积收缩率低，不会出现因体积收缩率过大而导致的开裂现象。（四）阻燃性能好，耐水性、耐候性、耐腐蚀性良好。（五）水性阻尼涂料具有很高的复合损耗因子，且生产成本相对于传统的溶剂型阻尼涂料低，这一点国内外相关资料均有报道。由于自身没有刚度，水性阻尼涂料通常都是被喷涂在相应的构件上的，其减振降噪的效果好坏必然与构件本身的性质有关。因此，真正起到减振降噪作用的是涂层与基材所构成的阻尼结构2。随着各车辆厂在轻量化的材料研究方面的进一步深入，青岛爱尔家佳新材料有限公司的阻尼材料能够与钢质、铝合金、镁合金等金属材质完美结合，具有优

6、异的附着力。常见阻尼结构分为自由阻尼结构和约束阻尼结构两大类，如下图1（a）和（ b）所示 : （a）自由阻尼结构（ b）约束阻尼结构图 1 阻尼结构示意图设计一个阻尼结构除了要考虑结构的类型外，还需要考虑各个方面的问题，如基材的材质，约束层的材质，阻尼层与基材的厚度比，阻尼层与约束层与基材的厚度比等等，由于篇幅所限在此不做深入讨论。阻尼层基材约束层阻尼层基材四、水性阻尼涂料在机车上的应用水性阻尼涂料通过对薄板件表面进行自由阻尼处理和约束阻尼处理，提高结构阻尼、 抑制共振， 达到减振降噪的目的。铁道客车车身、车厢底板以及隔板、挡板等均为薄壁板件，因此，表面阻尼处理能在铁道客车上得到广泛的应用。

7、一般说来， 在车体各构件中，板件振动对车身噪声影响最大。这是因为板件的声辐射效率较高。为减弱板件的振动，可给它设置加强筋以提高其刚度；也可加装阻尼材料或贴减振材料，以增加振动的衰减。使用阻尼涂料，在钢结构波纹地板、钢结构侧墙、车顶部位的内面喷隔热降噪的阻尼涂料，根据振动噪声源(转向架、柴油发电机组、静液压系统、冷却系统、传动系统等)的分布及特点，不同部位喷涂的厚度相应在2mm4 mm间调整。当涂料覆盖量为0.25 g/cm3时，隔声效果最佳。可有效地抑制振动，同时也减少了车厢内部的噪声3。下面结合图片对新一代阻尼材料的在机车上的主要应用部位做简单的阐述。（一）车体地板下设阻尼涂料车体地板下表面

8、喷涂阻尼涂料后，车厢内不同部位的噪音值有1-3db（a）的降低。通过在防雪板增加阻尼涂料前后数据对比，增加阻尼涂料后防雪板的隔音量提高3db（a）（二） 增加裙板的包覆范围，裙板内壁喷涂阻尼涂料，阻尼涂料外表面铆接穿孔板，减振降噪效果明显。（三）防雪板、端板涂阻尼涂料试验数据表明防雪板、端板表面喷涂阻尼涂料后，防雪板、端板的隔音性能有3-4db（a）的提高。（四）侧墙部位图 5 阻尼涂料在侧墙部位的应用由图 5可以看出，涂覆新型阻尼材料的侧板的歌声性能大幅度提高，平均隔声量达到5-8分贝。我国幅员辽阔，各地区温度、湿度相差很大，以及由于季节温度的变化等因素，各车辆厂对于阻尼材料在不同温度条件下

9、发挥阻尼性能提出了更高的要求。铁道部产品质量监督检验中心的检验报告结果显示，青岛爱尔家佳新材料有限公司的水性阻尼材料在不同测试温度的条件下，实测值的性能显著优于国外对比样品。由于机车的运行速度、轨道类型、气候条件等的差异，青岛爱尔家佳新材料有限公司研发了系列的产品，分别适用于高铁、动车、地铁、北方高寒地区、南方高温地区、宽温域等不同的运行条件，以确保性能的同时，实现性价比的最优。青岛爱尔家佳家新材料有限公司在阻尼涂料产品的低温域研究及高温域研究方面成效显著。图6和图7分别为青岛爱尔家佳新材料有限公司的低温域和高温域阻尼涂料产品的复合损耗因数的权威机构的检测报告数据。其中低温域阻尼涂料产品主要适

10、用于北方高寒地区；高温域阻尼涂料产品主要应用于南方高温地区及出口东南亚及南亚的列车中。包括复合损耗因数在内的多项关键指标不仅满足了机车运行条件的需要，而且显著优于行业同类产品。五、结语随着我们高速铁路的迅猛发展，新一代阻尼材料水性阻尼涂料在机车上的应用将会越来越广泛。为了满足噪声与振动控制技术的发展要求，需要根据不同应用环境，研制出更加具有针对性的新型阻尼材料。青岛爱尔家佳家新材料有限公司作为一家专业的水性材料应用研发机构，多年来致力于环保新材料的应用研究及推广工作。爱尔家佳始终站在水性阻尼材料应用研究的前沿，尤其是低温域阻尼系列产品在低温域的性能方面显著优于同类产品，处于国际领先水平。其产品已在轨道交通、航空航天、船舶舰艇、工程机械、机器设备、建筑场馆等多