This study evaluates noise and vibrations in a heavy freight locomotive cab, and provides several measures for providing more comfort to the crew. A full-scale production cab and sill structure is used to provide the results. The cab is setup in a controlled laboratory environment in a manner similar to the installation on a locomotive. Field measurements are used to emulate actual vibration input to the cab structure. A 16-channel data acquisition system is used to collect both noise and vibration data on various parts of the cab structure and inside the cab. Upon establishing the baseline for laboratory vibration measurements and correlating them with field data, a design of experiment was conducted to evaluate the vibration contribution of various parts of the cab. This showed that the cab floor and cab roof had the largest vibrations. A series of solutions including stiffening the cab floor and damping the cab roof were investigated. The results showed that although such solutions reduce localized vibrations, the overall effect on reducing cab interior noise is minimal. As a more global solution, the cab was isolated from the sill structure through six elastomeric elements mounted at the base of the cab and at the crash post. The mounts at the base were selected such that they support the static weight of the cab, provide a resonance frequency that is below the excitation range, and offer good lateral and longitudinal stability. Two tube-form elastomeric mounts were placed between the cab structure and the crash posts which attach to the front of the sill structure. The test results showed that the soft-mounted cab had significantly lower noise and vibration than the original cab. The vibration levels were reduced 10 to 100 times at certain locations and frequency ranges. The overall noise level was reduced by approximately 6 dBA. In an attempt to provide an estimate of effectiveness of the mounts with different stiffness values, a simulation model was prepared in Matlab. Although the model did not yield accurate results, it resulted in several recommendations for future research work. / Master of Science

Standardisierte Mehrkörpersimulationsmodelle von Aggregatelagern erweisen sich bei Anregungen hoher Lasten bis zu 20 kN und gleichzeitig hoher Frequenzen bis 15 Hz als fehlerhaft. In dieser Arbeit mit dem Titel: „Entwurf einer Bewertungsmethodik von Elastomer- und Hydrolagermodellen zum Einsatz für die virtuelle Lastdatenermittlung“, wird ein Bewertungskriterium für die Charakterisierung von Aggregatelagermodellen für die Lastdatenermittlung entwickelt. Dieses ist in der Lage die Frequenz, den Verlustwinkel und die dynamische Steifigkeit stochastischer Signale zu bestimmen. Mit dem entwickelten Bewertungskriterium werden standardmäßig eingesetzte Modelle von Elastomerlagern mit Prüfstandsmessdaten verglichen und auf ihre Abbildungsgüte untersucht. Weiterhin werden die Messdaten mit dem Bewertungskriterium auf Effekte und Eigenschaften des untersuchten Aggregatelagers analysiert. Aus den gewonnen Erkenntnissen wird ein Messplan zur verbesserten Parametrierung und weiterführenden Erforschung der Eigenschaften des untersuchten Aggregatelagers abgeleitet. Es wird ein neues Lagermodell entwickelt und in Zusammenarbeit mit Liu parametriert (2018). Im letzten Schritt wird das entwickelte Lagermodell mit dem in dieser Arbeit entwickelten Bewertungskriterium bewertet und mit den Standardmodellen verglichen.:Abbildungsverzeichnis IV Tabellenverzeichnis VII Formelzeichenverzeichnis VIII Abkürzungsverzeichnis XI 1 Einleitung und Motivation 1 2 Grundlagen und Stand der Technik 4 2.1 Eigenschaften von Elastomer- und Hydrolagern 4 2.1.1 Elastomerlager 4 2.1.2 Hydrolager 11 2.2 Elastomerlagermodelle 12 2.2.1 Bushing (BUS) 13 2.2.2 Universal Bushing (UBS) 14 2.3 Lastdatenermittlung der Aggregatelager 15 2.4 Bewertung stochastischer Signale 19 3 Bewertungskriterien 24 3.1 Fehlerverteilung 24 3.2 Kriterium Ersatzgrößen 25 3.2.1 Ersatzfrequenz 27 3.2.2 Ersatzverlustwinkel 29 3.2.3 Ersatzsteifigkeit 31 3.2.4 Mittlere Kraft und Ersatzamplitude 32 4 Modellbewertung 34 4.1 Einaxiale Anregung 35 4.2 Mehraxiale Anregung 42 4.3 Modellbewertung auf Gesamtfahrzeugebene 45 4.3.1 Gesamtfahrzeugmodell und Fahrmanöver 46 4.3.2 Modellbewertung 47 4.4 Zusammenfassung Modellbewertung 49 5 Messdatenanalyse 51 5.1 Einaxiale Anregung 51 5.2 Mehraxiale Anregung 60 5.3 Zusammenfassung und Forschungsfragen 64 6 Messdatenauswertung 67 6.1 Einaxiale dynamische Messungen 67 6.2 Vorlast- und Amplitudensprung 68 6.3 Kopplung der Freiheitsgrade 71 7 Lagermodellentwicklung Extended Universal Bushing 74 7.1 Aufbau Extended Universal Bushing (EUB) 74 7.2 Parameteridentifikation 75 7.3 Modellbewertung 75 7.3.1 Einaxiale Anregung 76 7.3.2 Mehraxiale Anregung 78 8 Zusammenfassung 81 9 Ausblick 83 9.1 Bewertungskriterium Ersatzgrößen 83 9.2 Extended Universal Bushing 83 Literaturverzeichnis X Anhang XIII A Kennfelder zur Kopplung der Freiheitsgrade XIII B Messplan XV