并联扭转减振器刚度与承载特性研究

隔离动力传动系统运行过程中伴随着的低频扭转振动一直是工程实践中的难题。并联扭转减振器通过在传统扭转减振器中并联一负刚度机构,能够实现减振器扭转刚度的降低,进而能隔离低频振动。对影响并联扭转减振刚度特性的主要因素(负刚度机构中的弹簧预压缩量、刚度比)进行了分析。与周向长弧形弹簧式双质量飞轮(DMF-CS)的第一级刚度进行对比,对正负刚度并联扭转减振器的刚度进行了设计。针对所设计的减振器扭转刚度,对扭转减振器的转矩承载特性进行了分析,得到了扭转减振器最大承载力矩特性。     

垂向减振器对铁道车辆动力学性能的影响分析

随着运行速度的不断提高,减振器在保持铁道车辆运行的安全性和乘坐的舒适性方面也发挥了越来越大的作用。在常规的动力学分析中,基本上只是考虑减振器的阻尼特性,忽略了减振器的端部连接刚度和卸荷特性等因素。在建立了充分考虑减振器的端部连接刚度、阻尼以及卸荷特性的减振器模型的基础上,结合铁道车辆的垂向简化模型,通过线性分析的方法研究了一系、二系垂向减振器的各参数对车体的频率响应和垂向平稳性的影响。并指出在进行减振器参数的选择和进行减振器相关的分析时,在阻尼特性的基础上还应增加对端部连接刚度和卸荷特性的关注。     

减振器特性参数对高速动车组临界速度的影响研究

为得到油压减振器特性参数对高速动车组临界速度和轮轨磨耗的影响,以CRH380B型动车组为实例,基于车辆动力学理论,采用动力学仿真软件SIMPACK建立动力学模型,对二系横向减振器、抗蛇行减振器的橡胶节点刚度和阻尼特性进行研究。结果表明:抗蛇行减振器橡胶节点刚度最优值在10~12 MN/m范围内,当节点刚度小于此范围时,临界速度显著下降,轮轨磨耗功率缓慢增加;节点刚度大于此范围时,临界速度缓慢下降,但磨耗功率急剧增加。二系横向减振器橡胶节点刚度对临界速度和轮轨磨耗的影响较小,其最优取值为4.25 MN/m。抗蛇行减振器和二系横向减振器阻尼特性对临界速度和轮轨磨耗均有一定影响。     

抗蛇行减振器的模型研究

分析了广泛应用于动车组车辆上的抗蛇行减振器的工作原理,将抗蛇行减振器的力学特征抽象为弹簧、阻尼单元,在Maxwell等效参数模型的基础上,考虑抗蛇行减振器油液阻尼的分段特性,同时考虑橡胶节点刚度和油液刚度,建立液压减振器的分段线性模型。在此基础上,求解抗蛇行减振器的动态阻尼与动态刚度。同时,针对应用在动车组上的某抗蛇行减振器进行动态特性试验,得到减振器的动态阻尼和动态刚度曲线。最后,将分段线性模型的计算结果与两种线性阻尼的Maxwell模型计算结果、试验结果进行对比,验证了模型的准确性。     

抗蛇行液压减振器动态特性试验研究

建立了减振器力学特性试验台。针对某高速动车组抗蛇行液压减振器,进行了静态及动态特性试验。分析不同激励幅值、不同激励频率对抗蛇行减振器动态性能的影响,得到了减振器的静态特性、动态刚度和阻尼特性。试验结果表明:动态刚度在低频时随频率增加而增加,频率高于某个值后,动态刚度趋于平稳;动态阻尼在低频时随频率增加而增加,高频时随频率增大而减小,而随幅值的增加,动态阻尼峰值所对应的频率减小。     

抗蛇行减振器动态性能研究

主要从橡胶节点刚度、油温、安装间隙、倾斜角度等方面对减振器阻尼特性影响进行分析,并基于SIMPACK建立我国某高速列车的动力学模型,仿真分析了橡胶节点刚度对车辆动力学性能影响,分析结果表明:橡胶节点刚度越大,吸收的能量越多,但是节点刚度过大,车辆动力学性能则会有所恶化,故应选取一个最优范围;油温越高,减振器吸收的能量有所下降;由于减振器长期服役带来的安装间隙对阻尼特性影响很大,间隙越大减振性能越差;倾斜角度对减振器吸收的能量几乎没什么影响,对动态特性有一定影响。因此,在减振器试验过程中,应当考虑油温、安装刚度以及安装间隙带来的影响,即减振器要注意散热,反力座刚度要足够大且无安装间隙。     

新型三级刚度扭转减振器设计开发及性能分析

针对车辆爬行工况下发生的严重变速器齿轮敲击问题,设计开发新型三级刚度扭转减振器,并通过专用台架试验和实车试验验证了三级刚度扭转减振器性能。首先,基于传统从动盘式扭转减振器结构特点,设计新型三级刚度扭转减振器机械结构并阐明其工作原理;其次,利用专用台架试验,测试得到从动盘式扭转减振器和新型三级刚度扭转减振器扭矩传递特性,验证三级刚度扭转减振器机械结构设计和性能参数设计的有效性;最后,设计实车道路试验,包括试验测试流程和传感器布置方案,综合试验信号时域、频域和时频域结果,对比分析传统从动盘式扭转减振器和新型三级刚度扭转减振器减振性能。结果表明,该新型三级刚度扭转减振器可有效解决原车在爬行工况下传动系统剧烈的扭转波动和变速器齿轮敲击问题。     

铁道车辆液压减振器非线性特性试验与动力学仿真

基于Maxwell模型推导出二系横向减振器和抗蛇行减振器的动态刚度和阻尼等非线性特性,对其分别进行温变特性和动静态特性试验,并基于车辆动力学仿真得出抗蛇行减振器参数对蛇行运动稳定性和运行平稳性的影响规律.结果表明:温变特性试验中的示功图、阻尼偏差率等数据验证了减振器基本参数符合设计要求;减振器动态特性与加载频率和位移幅值相关.针对某高速列车,提高抗蛇行减振器串联刚度或提高其卸荷力,可改善构架蛇行运动稳定性和行车的平稳性、舒适性,但提高其卸荷速度却起到反作用,一般需要取最优值范围.     

抗蛇行减振器温变特性及对车辆安全性影响

基于台架试验分析了油液温度对抗蛇行减振器动态特性影响(即温变特性),并模拟分析了抗蛇行减振器在实际工作服役过程中动态特性变化情况(即时域特性),借助于SIMPACK软件对抗蛇行减振器油液温度对车辆安全性影响进行了仿真分析。研究结果表明:随着油液温度升高,减振器吸收的能量、动态刚度和动态阻尼均减小,油液温度对相位角影响不明显;低温(小于0℃)对减振器吸收的能量、动态刚度和动态阻尼影响大于高温(大于0℃)对其影响。不论是低温还是常温,抗蛇行减振器在模拟时间5 h内,其动态特性变化不是很大。仿真结果表明抗蛇行减振器内部油液温度变化不会影响行车安全。     

双级串联式扭转减振器特性及其固有频率测试

介绍一种双级串联式扭转减振器结构,对比分析了当扭转减振器总的转动惯量一定、刚度参数最优时,双级串联式扭转减振器与单级、两级并联式扭转减振器对主系统的减振效果。讨论当曲轴系统等效转动惯量和扭转刚度变化时,双级串联式扭转减振器相比其他两种减振器对主系统减振效果的鲁棒特性;给出了双级串联式扭转减振器各级固有频率的测试与计算方法,并进行了测试分析。     

高速列车抗蛇行减振器动态与静态特性研究

分析了新、旧抗蛇行减振器以及抗蛇行减振器在不同安装长度时的动态特性与静态特性。研究结果表明:抗蛇行减振器在服役120万公里后,其静态特性变化不是很明显。其动态阻尼、动态刚度下降相对较明显,动态阻尼下降约为10%,动态刚度下降约为15%。随着幅值的增加,动态阻尼、动态刚度减小率均逐渐减小,动态刚度减小率没有动态阻尼变化明显。抗蛇行减振器不同安装长度时静态特性没有太大变化,动态刚度、动态阻尼随着安装长度的增加总体呈减小趋势,减振器安装长度每增加40 mm,动态刚度平均约减小5%~7%,动态阻尼平均减小约为2%~8%。因为它们静态特性都没有明显变化,故不能再根据Maxwell模型来分析其对车辆动力学性能影响,体现了Maxwell模型局限性。     

环形橡胶-硅油组合式减振器静态刚度特性研究

以环形橡胶-硅油组合式减振器为研究对象,通过ANSYS开展了其静态刚度特性研究。通过橡胶样件的单轴拉伸试验,基于试验数据拟合确定了多种橡胶超弹性本构模型参数。分别建立了减振器固体有限元模型和流体有限元模型,进行静态刚度仿真。通过试验机开展了该减振器静态刚度试验。对比分析静态仿真与静态试验,选取了Neo-Hookean超弹性本构模型,分析了橡胶外径、橡胶内径和硅油粘度对静态刚度的影响。研究结果为该减振器的应用提供了支持。     

液压前叉减振器中气柱力对示功图和隔振性能的影响

介绍了液压前叉减振器中气柱力的计算方法,分析了气柱力对前叉减振器示功图,速度特性曲线,系统刚度和减振性能的影响。     

减振器橡胶节点刚度对铁道车辆垂向振动特性的影响

橡胶件由于其良好的减振、耐磨、隔音等性能在铁道车辆中具有不可或缺的作用,但由于易蠕变、老化和温变特性导致其存在一定缺陷。考虑到减振器两端橡胶节点的刚度变化对铁道车辆振动水平的影响,建立考虑垂向减振器橡胶节点刚度的Ruzicka系统数学模型。研究表明：橡胶节点刚度对减振器作用影响较大,橡胶节点刚度应不小于弹性元件刚度;橡胶节点刚度较大时,实现减振器阻尼的最佳匹配原则优化结果能有效改善构架和车体的振动状态。     

基于有限元的液压双腔减振刚度性能优化研究

液压减振器在高铁、重型机械和汽车中广泛应用。针对液压减振系统刚度易受不同液压油压缩性、粘压性和抗剪性等特性影响的问题,分析对比不同液压油阻尼特性,获得具有最佳阻尼特性的油液介质。为了优化液压减振刚度,分析计算具有浮动活塞隔离的减振系统的理论刚度。基于流固耦合原理,采用ADINA有限元分析软件,建立了两种硅油减振介质的流固耦合模型,获得了弹性模量和粘度等对刚度的影响程度。仿真结果表明,它与理论计算刚度相差1%,获得了较好的契合度,也验证了采用浮动密封块结构形成上下两级弹簧腔的液压减振器可变刚度的方案的可行性,为减振器的优化设计提供了很好的参考。     

锥形橡胶减振器静特性的分析研究

从理论上对橡胶减振器的静态特性,特别是静刚度进行了分析研究,得出了锥形橡胶减振器静刚度的计算公式,并把该公式用于北京型内燃机车的减振系统,得到了比较满意的结果。     

高速列车抗蛇行减振器动态模型及特性研究

针对高速列车油液单向流动式抗蛇行减振器,考虑其节点和油液刚度、活塞质量、流量泄漏等问题,采用静态试验获得阻尼阀卸荷特性,根据油液的压力流量方程建立减振器非线性动态模型,通过数值仿真和试验比较了减振器在不同激扰幅值和频率下的阻尼力、动态刚度和动态阻尼,误差均在5%以内;研究了减振器静态阻尼力-速度曲线与动态刚度、动态阻尼之间的关系。实验结果表明：减振器静态阻尼曲线在卸荷点之前的非线性对动态参数影响显著,激励幅值越小影响越大;保持卸荷点前后阻尼不变,增大卸荷速度能提高大激扰幅值和高激扰频率下的动态刚度和动态阻尼;固定卸荷速度、增大卸荷力,动态刚度和动态阻尼均增大。     

一种碟簧减振器的动态特性分析

采用理论分析与试验相结合的方法,对碟簧减振器的静刚度特性进行了深入研究,确定了描述碟簧减振器负荷一位移关系的三次函数表达式。通过碟簧减振器动态特性试验,获取了系统的阻尼系数,并建立单向约束条件下碟簧减振系统的动力学方程,为研究碟簧减振器减振性能奠定了理论基础。     

电梯用减振器性能参数测试与特性研究评价

通过自主搭建测试平台准确测试减振器的等效阻尼和等效刚度。针对测试过程中减振器表现出的非线性阻尼特性作进一步研究,得出该非线性阻尼特性的产生主要与减振器活塞的位移有关。最后通过采用不同阻尼特性的单自由度隔振系统的仿真,验证了隔振系统的隔振效果,为以后进一步研究隔振系统提供理论依据。     

抗蛇行减振器温变特性研究

分析了油液温度对抗蛇行减振器动态特性的影响,比较了不同油液类型不同温度时对减振器动态特性的影响,并对抗蛇行减振器在工作过程中油液温变特性进行了研究。结果表明:随着油液温度的降低,减振器吸收的能量、动态阻尼和动态刚度越来越越大,低温时油液温度对减振器动态特性影响大于高温时。不同油液类型对抗蛇行减振器动态特性影响非常大,A油液对温度敏感程度大于B油液;不论低温还是常温,减振器连续不断工作,短时间(140min)内温度有所上升,但由于散热快,上升都不是很大,温度随时间呈斜率增加式非线性增加,即温度上升越来越快。