车辆磁流变减振器工作特性的实验研究

根据磁流变液的工作特性和磁流变减振器的工作原理,通过台架实验分析了线圈电流、减振器缸筒与活塞之间相对速度对减振器阻尼力的影响,研究了饱和电流下减振器阻尼力与相对速度变化量之间的关系以及线圈电阻与减振器温度变化的关系。实验结果表明:磁流变减振器阻尼力的大小可通过改变线圈的励磁电流来调节,磁流变Bingham流体力学模型是可行的。     

列车套缸式液气缓冲器缓冲能量计算方法

本文提出了一种用于高速重载铁路车辆的套缸式液气缓冲器,在相同的缓冲器外形结构尺寸约束下,套缸式液气缓冲器比前后缸式液气缓冲器具有更大的缓冲能力。推导了这种套缸式液气缓冲器的缓冲能量和能量吸收率计算公式,分析了套缸式液气缓冲器内外缸之间的压力差、缓冲能量吸收率、内外缸强度、外缸初充气压力与节流孔径的关系,结合实际车辆连挂的要求,给出了套缸式液气缓冲器缓冲能量数值算例。     

基于有限元仿真的磁流变阻尼器性能研究

对双线圈活塞式磁流变阻尼器结构和工作原理进行分析,应用ANSYS软件对阻尼器磁场有限元仿真,证明励磁线圈电流异向时磁场的利用效率更高,并且建立电流异向时阻尼间隙磁感应强度和电流的函数表达式,结合阻尼力模型和磁流变液的材料特性,得出阻尼力关于电流值和活塞运动速度的理论关系。通过阻尼器台架试验,对理论关系进行验证,结果表明:理论值准确的描述了阻尼力变化规律。为磁流变阻尼器设计及改进提供方法。     

可调减振器阻尼特性试验研究

研制了基于旁通节流孔的新型节流孔可调减振器样机,试验研究了复原阀系活塞孔口直径、复原阀片数、限位阀外径、旁通节流孔直径对减振器阻尼力的影响。试验结果表明:活塞节流孔直径的减小、复原阀片数的增加和限位阀外径的增大都会导致减振器阻尼力增大,其中,活塞节流孔直径和限位阀外径对阻尼力影响较大。在旁通节流孔直径为0～4mm范围内,减振器阻尼力随着旁通节流孔直径的增大而减小,当旁通节流孔直径大于4mm后,减振器的阻尼力变化不大。压缩阻尼力受旁通节流孔直径的影响较小。试验研究结果为旁通节流孔式阻尼可调减振器的设计提供了依据。     

泡沫金属磁流液阻尼器的优化设计与实验研究

为提高磁流变泡沫金属阻尼器的阻尼力,基于ANSYS有限元仿真软件,以间隙中磁感应强度为优化目标,以活塞工作长度、直径及缸筒壁厚为优化参数,对泡沫金属磁流变阻尼器的各项参数进行优化。组建泡沫金属磁流变阻尼器剪切力测试系统,实验测试阻尼器优化前后的性能。结果表明,施加相同电流及同等剪切速率时,优化后的泡沫金属磁流变液阻尼器输出的阻尼力提高了1.46倍,优化效果明显。     

轴向绕组磁流变液阻尼器阻尼与动力性能

为了分析轴向绕组磁流变阻尼器的阻尼力及其动力性能,将阻尼器的阻尼系数视为定值,对阻尼器动力性能进行仿真分析,得到库仑阻尼力与电流强度关系。将实际的阻尼系数等效线性化,通过对阻尼器阻尼振动试验测试得到实际阻尼系数与电流强度变化关系。对阻尼器库仑阻尼力进行试验分析,试验测试结果与仿真值基本相符,验证了仿真分析的正确性。分析表明阻尼器的阻尼力几乎都由库仑阻尼力提供,有利于使用电流控制阻尼器的阻尼力。     

基于有限元法的车辆磁流变减振器仿真研究

对磁流变减振器进行三维磁路有限元分析和阻尼力计算。基于商用磁流变减振器的结构特点,在CATIA软件中建立简化的1/8三维模型;结合Hypermesh软件和ANSYS软件的优点,应用棱边法进行三维静态非线性电磁场分析。通过实验测取磁流变液的性能参数,采用平均磁流变液区域的磁感应强度和磁场强度的方法,获得控制电流与阻尼力关系曲线。     

磁流变发动机悬置的参数化建模与辨识

研究频变、磁变效应下的磁流变悬置的力学模型建立问题。以某磁流变悬置为例,根据Bingham模型,将悬置恢复力分为库仑阻尼力、弹性恢复力,黏性阻尼力三部分;通过分析各部分力与频率、磁场的相关性分析,提出一种改进的多项式Bingham参数化模型。该模型以外部电流、外载频率为变量,通过推导外部位移激励的能量耗散、储存关系,提出该多项式模型中九个待识别参数的辨识方法。设计了试验方案,并通过真实试验测试各种工况下该挤压式磁流变悬置的恢复力-位移关系,根据所提方法,得到在不同工况下的磁流变悬置的恢复力随电流、外载频率变化的关系。对比试验结果表明,该参数化模型在动刚度、滞后角以及滞回曲线上能良好地反映悬置的宽频段动力学特性。     

圆盘式磁流变传动装置输出转矩的计算

应用有限元数值分析,建立了不同间隙下的有限元分析模型,分析了圆盘式磁流变液传动器件在不同电流下磁感应强度沿半径方向的分布,通过对数据结果进行分析、处理和拟合,确定了磁感应强度和半径之间的关系。并将拟合的表达式带入转矩的计算表达式,最终得出了不同电流下输出转矩和间隙之间的曲线。根据转矩与间隙之间的关系,分析了间隙和电流的变化对磁流变液传动的影响,最后得到了根据电流和间隙计算传动转矩的简单经验关系式,误差分析表明所提出的经验公式对于工程应用具有足够的精度。     

套缸式液气缓冲器结构参数设计方法

提出了一种用于高速重载铁路车辆的套缸式液气缓冲器,在不改变列车缓冲器外形结构尺寸前提下,实现缓冲器活塞行程距离的最大化,针对缓冲器活塞行程的有限性,为了最大限度的吸收列车冲击能量,推导了这种套缸式液压缓冲器的主要结构参数设计计算公式,结合实际车辆连挂的要求,给出了套缸式液压缓冲器主要结构参数设计算例。     

盘形缝隙式双筒MRD阻尼力模型与分析

设计出一种基于被动式双筒液压减振器的盘形缝隙式双筒磁流变液减振器(Magneto-rheological fluid damper, MRD),并根据牛顿流体在平行圆盘缝隙间流动的层流模型和磁流变液(Magneto-rheological fluid, MRF)的Bingham本构关系,推导出盘形缝隙式双筒MRD的阻尼力计算模型.提出衡量MRD性能的最重要参数之一阻尼力可调倍数的定义,依据力学模型推导出其计算公式.对公式中影响MRD的阻尼力可调倍数各种因素进行分析,得出在零磁场强时阻尼力不变的情况下提高阻尼力可调倍数的途径.对设计的盘形缝隙式双筒MRD进行台架试验,验证了所推导的力学模型的准确性.通过对三种不同缝隙高度的MRD的试验数据进行分析,得出阻尼可调系数随盘形缝隙高度的变化关系.分析不同电流下低温MRD随着液体温度的升高对可调阻尼力的影响.     

混合流动式磁流变阻尼器设计及阻尼性能分析

针对传统磁流变阻尼器磁场利用率不高的问题,文中设计了一种混合流动式磁流变阻尼器,该阻尼器液流通道由4段轴向流道和2段径向流道串联组成,通过设置隔磁零件引导磁力线蜿蜒通过全部流道,使该阻尼器在体积限制下能产生良好的阻尼性能。阐述了混合流动式磁流变阻尼器的结构和工作原理,并对其进行磁路分析;建立了输出阻尼力数学模型。此外,采用有限元法对阻尼器进行电磁场仿真,分析了施加不同电流时各液流通道处磁感应强度和切应力的分布规律。对磁流变阻尼器两个重要阻尼性能指标,即输出阻尼力和阻尼力可调范围进行了分析。结果表明,外加电流为2 A时,输出阻尼力可达59.4 kN,阻尼力可调范围由1增加到44.137 4。     

几何结构对水力缓冲结构性能的影响研究

运用CFD方法对不同结构尺寸的缓冲器在导向筒内的下落过程进行三维流场数值分析,研究了缓冲结构对缓冲效果的主要因素及其影响程度。通过计算,得到各工况缓冲过程中速度、加速度等关键参数随时间、位移的动态变化规律。结果表明,缓冲器顶端直径及导向筒底部圆孔尺寸等几何结构,对水力缓冲结构的缓冲性能有显著影响。     

汽车悬架的磁流变减振器阻尼力调节特性的研究

以磁流变阻尼控制方法为向导,研究汽车悬架系统中的磁流变减振器阻尼力的调节原理,以高斯白噪声的路面为输入,分析汽车被动与半主动悬架系统中的磁流变减振器的黏性阻尼力和库仑阻尼力的调节特性,讨论半主动悬架系统的磁流变减振器的最优控制方法,通过计算机仿真,获取半主动悬架系统最优控制的磁流变阻尼力的控制电流随路面激励而变化的关系.     

地铁调车作业中车钩缓冲器冲击特性分析

建立了地铁调车作业通用的冲击模型,在ADAMS中用样条函数模拟缓冲器的非线性阻尼力;研究在相同速度下,不同车辆编组和连挂面上最大冲击力以及缓冲器行程的关系;运用冲量方法和功能原理分析了相同速度、不同编组调车作业中车钩缓冲器的冲击力特性;得出车辆数一定、初始速度相同的条件下,连挂冲击面两侧动车和静车编组数相差越多,最大冲击力越小、缓冲器行程越短的结论。     

考虑磁场的磁流变效应Bingham建模

作为可控智能材料,磁流变体在车辆减振器、发动机悬置等减振领域应用日趋广泛。磁流变效应表现为在磁场作用下,磁流变体的剪切屈服应力将显著增长,从液态转变为半固态。通过考虑磁场条件下的磁流变效应 Bingham建模,研究了不同激励电流和剪切速率条件下磁流变体的轴对称环状间隙流动。同时,研究不同间隙宽度、不同粘度和不同剪切速率条件下,阻尼力随激励电流的变化关系。     

磁场作用下羰基铁粉磁流变液的剪切特性

使用流变仪在不同磁感应强度(0~0.86T)、不同剪切速率(100~1 000s~(-1))下测得羰基铁粉磁流变液的剪切应力和表观黏度,分析了其剪切性能,并通过拟合得到了剪切应力和磁感应强度的定量关系。结果表明:在相同的磁感应强度下,随着剪切速率的增加,该磁流变液的剪切应力缓慢增大,表观黏度成指数下降;该磁流变液的黏度变化符合Herschel-Bulkley模型,磁感应强度越大,其剪切稀化效应越明显;当磁感应强度分别在0~0.23T,0.45~0.65T范围内时,剪切应力和磁感应强度之间均存在指数关系,指数值分别为1.50,0.57,当磁感应强度在0.23~0.45T范围内时,剪切应力随磁感应强度的增加呈线性增大。     

粘性流体阻尼器的设计与试验

提出一种粘性流体阻尼器的结构设计方法,并进行试验验证.分析冲击载荷作用下粘性流体阻尼器的工作原理,基于Maxwell粘弹性流体模型,用分离变量法求解硅油流体流过活塞与缸壁之间间隙时的速度解和切应力,推导出阻尼力的数学表达式,并运用落锤冲击试验确定其中的参数.基于推导的阻尼力表达式选择满足指标要求的阻尼器结构尺寸,设计粘性流体阻尼器样机,并通过跌落试验研究不同冲击速度下阻尼器的力学特性.一方面,从试验分析得到的阻尼系数验证了所计算样机结构尺寸的准确性;另一方面,试验曲线与理论曲线吻合得很好,从而验证了阻尼力数学模型的合理性.     

双筒单出杆式磁流变阻尼器力学特性研究

介绍了一种基于流动模式的双筒单出杆式磁流变阻尼器结构和工作原理,推导了其阻尼力公式。对基于上述结构的MRF阻尼器的阻尼力、电流、位移、速度和频率等力学特性进行了试验研究。结果表明流动模式磁流变阻尼器的阻尼力随控制电流的增大呈非线性增加,其耗能减振能力优于传统的被动阻尼器。气囊导致压缩行程终点阻尼力放大,并可以在一定程度上消除复原行程的空程现象。而阻尼器的结构尺寸和所选用的磁流变液一旦确定,其可调倍数只依赖于最优的磁路设计。通过深入分析该型阻尼器的动力特性,为改进研制装甲车辆磁流变减振器奠定了基础。     

石英挠性加速度计磁路温度稳定性研究

力矩器是石英挠性加速度计中产生反馈力矩的装置,力矩器磁路的稳定性影响着系统的稳定性和测量精度。为了研究温度变化对磁路稳定性的影响,计算出了不同环境温度下组成力矩器的磁钢的剩磁和矫顽力大小,建立力矩器三维模型导入ANSYS中进行仿真分析,得到了不同环境温度下的力矩器磁感应强度数据曲线以及工作气隙磁感应强度随温度的变化关系。仿真结果表明:工作气隙磁感应强度与环境温度成反比,温度每升高10℃,磁感应强度下降约0.003T。为提高石英挠性加速度计的稳定性提供了理论支持。