軌道列車雙開塞拉門鎖閉噪聲問題的改進(jìn)優(yōu)化

引言

當(dāng)軌道車輛運(yùn)行速度較高時(shí),在車輛進(jìn)出隧道或車輛交會(huì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的壓力波動(dòng),如果車輛沒有良好的密封性,該波動(dòng)就會(huì)對(duì)人耳產(chǎn)生沖擊,使乘客不適,影響乘坐舒適性體驗(yàn)。車門作為連接車廂內(nèi)外的通道,其密封性在很大程度上影響著車體的密封性。當(dāng)前隨著車輛速度的不斷提升,車門系統(tǒng)的氣密性也越來越受關(guān)注。

城市軌道列車一般采用電動(dòng)雙開塞拉門系統(tǒng),傳統(tǒng)的車門鎖閉模式已無(wú)法滿足氣密性要求。為解決此問題,最新的方案參考高速動(dòng)車組塞拉門,在門扇后部布置氣動(dòng)鎖閉裝置,向門扇施加壓緊力。實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),車門氣動(dòng)鎖閉過程中產(chǎn)生的噪聲較大,嚴(yán)重影響乘客舒適度。本文針對(duì)塞拉門氣動(dòng)鎖閉噪聲較大的問題,分析噪聲來源,制訂針對(duì)性優(yōu)化方案并進(jìn)行改進(jìn)效果驗(yàn)證。

1氣動(dòng)鎖閉裝置布置方案及工作原理

1.1氣動(dòng)鎖閉裝置的布置方案

塞拉門系統(tǒng)方案如圖1所示,其中氣動(dòng)鎖閉裝置布置在車門兩側(cè)。當(dāng)車門關(guān)閉后,兩側(cè)氣動(dòng)鎖閉裝置同時(shí)向車門中心方向施加壓緊動(dòng)作,使門扇密封膠條緊貼門框,實(shí)現(xiàn)車門氣密。

1.2氣動(dòng)鎖閉裝置的工作原理

氣動(dòng)鎖閉裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示,主要由鎖體、氣缸、鎖舌、承載軸、內(nèi)擺臂、止動(dòng)軸、復(fù)位彈簧等組成。

氣動(dòng)鎖閉裝置鎖閉過程如圖3所示,具體如下:

(1)車門關(guān)閉到位后,門控器控制電磁閥得電,鎖閉氣缸的氣缸桿伸出并推動(dòng)承載軸轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)鎖舌壓緊門扇鎖扣。鎖閉到位后限位開關(guān)觸發(fā)。

1一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu):2一門扇:3一氣動(dòng)鎖閉裝置:4一平衡輪組件:

5一下檔銷:6一鎖鉤組件:7一門框壓條。

圖1塞拉門系統(tǒng)方案示意圖

1一鎖體:2一氣缸:3一承載軸:4一內(nèi)擺臂:5一止動(dòng)軸:6一鎖舌:

7一復(fù)位彈簧。

圖2氣動(dòng)鎖閉裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1一鎖體:2一鎖舌:3一內(nèi)擺臂:4一氣缸:5一承載軸:6一門扇鎖扣。

圖3氣動(dòng)鎖閉裝置鎖閉過程示意圖

(2)收到開門指令后,門控器控制電磁閥失電,鎖閉氣缸的氣缸桿自動(dòng)收回。承載軸和鎖舌在復(fù)位彈簧和鎖舌扭簧的作用下自動(dòng)復(fù)位,與門扇鎖扣脫離接觸,實(shí)現(xiàn)解鎖動(dòng)作。

實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),車門鎖閉噪聲過大,經(jīng)實(shí)測(cè)噪聲值達(dá)到75dB左右,嚴(yán)重影響乘客舒適度,因此降低車門鎖閉噪聲勢(shì)在必行。

2鎖閉噪聲來源分析及優(yōu)化方案

2.1噪聲來源

鎖閉噪聲的直接來源是鎖閉動(dòng)作過程中相互運(yùn)動(dòng)零件之間的沖擊,從氣動(dòng)鎖閉裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理出發(fā),分析得出噪聲主要來源于兩個(gè)位置:

(1)內(nèi)擺臂和止動(dòng)軸之間的撞擊。內(nèi)擺臂和止動(dòng)軸均為金屬材質(zhì),其中內(nèi)擺臂由氣缸驅(qū)動(dòng),旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鎖舌壓緊門扇:止動(dòng)軸固定于鎖體上,提供鎖閉終止位置的限位。在鎖閉動(dòng)作過程中,內(nèi)擺臂快速旋轉(zhuǎn)并最終撞擊止動(dòng)軸,產(chǎn)生較大噪聲。

(2)鎖舌和門扇鎖扣之間的撞擊。鎖舌與門扇鎖扣均為金屬材質(zhì),在鎖閉過程中,鎖舌快速旋轉(zhuǎn)撞擊門扇鎖扣,產(chǎn)生較大噪聲。

2.2降噪方案

基于以上分析,制訂針對(duì)性降噪方案如下:

(1)在氣動(dòng)鎖閉裝置的動(dòng)作末段降低內(nèi)擺臂與止動(dòng)軸之間的運(yùn)動(dòng)沖擊。具體實(shí)施方案是在鎖體上增加緩沖頭,在鎖閉末段緩沖頭上的橡膠墊會(huì)先與內(nèi)擺臂接觸,起到運(yùn)動(dòng)緩沖作用:當(dāng)緩沖頭上的橡膠墊產(chǎn)生一定壓縮量(約1mm)后,內(nèi)擺臂才與止動(dòng)軸接觸,此時(shí)兩者之間的沖擊相比之前會(huì)有顯著降低,如圖4所示。

1一鎖體:2一內(nèi)擺臂:3一鎖舌:4一緩沖頭:5一止動(dòng)軸。

圖4鎖閉末段增加緩沖頭示意圖

(2)降低鎖舌與門扇鎖扣之間的運(yùn)動(dòng)沖擊。具體實(shí)施方案是在氣動(dòng)鎖閉裝置氣缸的前端增加單向節(jié)流閥,通過調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸的氣體流量控制氣缸桿的伸出速度,進(jìn)而降低內(nèi)擺臂和鎖舌的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,最終減小鎖舌對(duì)門扇鎖扣的沖擊。同時(shí),因節(jié)流閥僅起到調(diào)節(jié)流量的作用,不會(huì)降低氣源壓力,因此不會(huì)對(duì)鎖閉裝置的鎖閉力產(chǎn)生影響。改進(jìn)后的氣路原理圖如圖5所示。

圖5氣路原理圖(鎖閉氣缸前端增加節(jié)流閥)

3改進(jìn)效果驗(yàn)證

3.1驗(yàn)證策劃

3.1.1試驗(yàn)條件

(1)測(cè)試地點(diǎn):已安裝塞拉門系統(tǒng)的車廂內(nèi)部:

(2)背景噪聲:小于50dB:

(3)測(cè)試儀器:手持式聲級(jí)計(jì):

(4)采集位置:門口中心區(qū)域、車寬方向距離門板內(nèi)側(cè)表面300mm、高度方向距離地板面1200mm,如圖6所示。

圖6數(shù)據(jù)采集位置示意圖

3.1.2試驗(yàn)對(duì)象

(1)優(yōu)化前氣動(dòng)鎖閉裝置:不帶緩沖頭和單向節(jié)流閥:

(2)優(yōu)化后氣動(dòng)鎖閉裝置:在優(yōu)化前方案基礎(chǔ)上增加了緩沖頭和單向節(jié)流閥,如圖7所示。

圖7優(yōu)化后氣動(dòng)鎖閉裝置

3.1.3試驗(yàn)步驟

(1)將優(yōu)化前裝置安裝在塞拉門系統(tǒng)上,在上文所述試驗(yàn)條件下對(duì)鎖閉裝置進(jìn)行通氣動(dòng)作,檢測(cè)鎖閉門扇過程中的噪聲值:

(2)在氣動(dòng)鎖閉裝置上實(shí)施優(yōu)化方案,增加節(jié)流閥和緩沖頭,并通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)鎖閉氣缸的進(jìn)氣流量,確保鎖閉動(dòng)作在2~3s內(nèi)完成:

(3)再次進(jìn)行通氣動(dòng)作,檢測(cè)優(yōu)化后鎖閉裝置在鎖閉過程中的噪聲值:

(4)對(duì)每套門測(cè)量3次,取平均值,累計(jì)檢測(cè)10套塞拉門系統(tǒng),記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)。

3.2驗(yàn)證數(shù)據(jù)

現(xiàn)車驗(yàn)證后的數(shù)據(jù)記錄如表1所示。

3.3試驗(yàn)小結(jié)

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,采用了優(yōu)化方案后,氣動(dòng)鎖閉裝置的動(dòng)作噪聲相比改進(jìn)前降低了9.75dB,說明改進(jìn)方案降噪效果顯著。同時(shí),因鎖閉氣缸內(nèi)的壓力并未降低,氣動(dòng)鎖閉裝置的輸出力相比改進(jìn)前也沒有降低,能夠確保車門鎖閉安全和可靠密封。

4結(jié)語(yǔ)

可靠的車門鎖閉裝置是實(shí)現(xiàn)車門密封的基本保證,而氣動(dòng)鎖閉裝置的動(dòng)作噪聲值也直接影響著乘客的舒適性。本文針對(duì)塞拉門系統(tǒng)應(yīng)用中實(shí)際出現(xiàn)的氣動(dòng)鎖閉噪聲較大的問題,通過明晰氣動(dòng)鎖閉裝置的工作原理和噪聲來源,制訂了針對(duì)性的降噪方案,并通過策劃現(xiàn)車試驗(yàn)證明了改進(jìn)方案的有效性,也為后續(xù)類似裝置動(dòng)作噪聲問題的優(yōu)化改進(jìn)提供了參考。