Vibration and noise of railway tram wheels on track

0084168 - ÚT 2008 US eng A - Abstrakt
Pešek, Luděk - Vaněk, František - Cibulka, Jan - Hendrych, Pavel
Vibration and noise of railway tram wheels on track.
[Vibrace a hluk železničních tramvajových kol na trati.]
McMAT 2007, ASME Conference. Austin: University of Texas, Austin, 2007. s. 1-1.
[McMAT 2007. 03.06.2007-07.06.2007, Austin]
Grant CEP: GA ČR GA101/05/2669
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z20760514
Klíčová slova: measurement * service * damping
Kód oboru RIV: BI - Akustika a kmity

In program of long-term development of new railways wheels with optimized vibro-acoustic behavior in company Bonatrans a.s. there are numerical modeling of wheels, their dynamic and vibro-acoustic tests in laboratory and operational conditions. Besides composed tram wheels with inbuilt rubber segments for vibration damping, the monobloc wheels with additional damping elements for absorption of mechanical energy and interception of acoustic energy generated by vibrating wheels are developed, too. In the contribution we would like to present a method of measurement and dynamic analysis of the operational tests of the composed tram wheel with/without add-on dampers. The vibro-acoustic measurements were realized on the track of town tram traffic. The different driving regimes, i.e. speeds and path shapes (direct, bow), were measured. Besides measurement of vibration on the rim, web and damping elements of rotating wheel, acoustic pressure in front of the web of the wheel was picked up, too. For lifetime evaluation of the rubber segments deformation during a ride the extensometers in radial, axial and circumferential directions (including static slipping) were set between the rim and web of the wheel. The phase mark measurement served for evaluation of instantaneous riding velocity and as reference on the perimeter. Output signals of transducers were high frequency way transmitted by the radiotelemetric device, developed in our Institute. Demodulated signals of receivers together with signals of phase mark and sound-level meter were recorded contemporarily by the digital scope. These signals were processed afterwards in time and frequency domain. On the basis of time-frequency analysis of operational vibration and numerical modal analysis of the wheel its dynamic behavior for different riding velocities on direct and curved paths were described. From the comparisons of results of spectrograms of vibration and sound pressure the vibro-acoustic coupling was analyzed. The vibrational modes that mostly contribute to noise emission into surrounding were identified. History of deformations is used for cycle rain-flow analysis. For quantitative comparison of individual wheel solutions the third octave analysis was used. Operational data of rubber deformations are processed for life time estimation.

V programu vývoje nových železničních kol s optimalizovanými vibro-akustickými vlastnostmi v podniku Bonatrans a.s. se vychází z numerických modelů, testování dynamických a vibro-akustických vlastností jak v laboratoři tak v provozních podmínkách. Kromě složených tramvajových kol s vestavěnou pryžovou vrstvou pro tlumení vibrací jsou vyvíjena monobloková kola s přídavným tlumičem pro absorbci mechanické energie a blokaci akustické energie generované kmitajícími koly. V tomto příspěvku budeme prezentovat metodu měření a dynamické analýzy provozních zkoušek složených kol s přídavným tlumičem. Tyto vibro-akustické zkoušky byly realizovány na trati městské tramvajové dopravy. Různé režimy jízdy, jako např. rycholosti a tvary dráhy (přímá, oblouk) byly měřeny. Kromě měření vibrací na obruči, disku a tlumícím přídavném členu byl také měřen akustický tlak z čelní strany kola. Pro vyhodnocení životnosti pryžových segmentů byla měřena jejich deformace pomocí extenzometrů v radiálním, axiálním i obvodovém směru. Výstupní signály byly přenášeny radiotelemtrickým systémem vyvinutým v ÚT. Demodulované signály přijímačů se signálem fázové značky a zvukoměru byly zaznamenávány na digitálním osciloscopu. Tyto signály byly zpracovány v časové i frekvenční oblasti. Na základě časo-frekvenční analýzy provozního kmitání a numerické modální analýzy kola bylo popsáno dynamické chování kol při jízdě po přímě trati i v oblouku. Ze srovnání výsledků spektrogramů kmitání a akustického tlaku byla analyzována vibro-akustická vazba. Byly identifikovány módy kmitání, které nejvíce přispívají k vyzařovanému hluku. Historie deformací je využita k vyhodnocení cyklů zatížení pomocí rain-flow algoritmu. Tato data budou dále použita k vyhodnocení životnosti pryžových segmentů.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0147157