基于激振法的空气弹簧垂向刚度和阻尼特性研究

以Firestone公司的1T15M-2型膜式空气弹簧为基础,与容积为22L的附加空气室构成带附加空气室空气弹簧.采用激振法研究了当空气弹簧与带附加空气室之间安装有孔口连续调节装置时,系统的振幅放大率和加速度稳态响应随激振频率和节流孔面积的变化规律,以及空气压力、节流孔流通面积对空气弹簧垂向刚度和阻尼的影响.研究发现,在3种各自不同压力条件下,无论节流孔面积大小如何,随着激振频率的增加,系统振幅放大率和加速度稳态响应值都先增大,并且在共振点时达到响应峰值,然后减小至较小的稳定值.当节流孔面积变化时,系统共振时的振幅放大率和加速度稳态响应峰值在节流孔面积调节至大约57 mm2时出现最小.节流孔面积对垂向刚度和阻尼都有影响,其中节流孔面积从57 mm2变化到78 mm2时,带附加空气室空气弹簧的刚度发生显著减小;阻尼的敏感变化范围为11 mm2～187mm2,在57 mm2附近阻尼达到最大值.空气弹簧中的空气压力对垂向刚度和阻尼也有影响,内压越大,对应的刚度越大,而阻尼反而越小.该研究结论为刚度和阻尼连续可调空气悬架的研发提供了一定的依据.     

带附加气室空气悬架剪式座椅振动特性试验研究

基于HY-Z04型剪式座椅,以SK37-6型膜式空气弹簧作为弹性元件,构建了带附加气室空气悬架座椅振动试验系统。试验研究了节流孔开度、簧上质量及激励频率等因素对座椅振动特性的影响规律,研究结果表明,座椅悬架的固有频率随节流孔的增大而减小;节流孔产生的阻尼随节流孔的增大先变大后变小;当激励频率较低时,节流孔开度对座椅加速度的影响不大,当激励频率高于某值后,节流孔开度越大,对应的加速度均方根值越小;节流孔对加速度均方根值的影响具有明显的非线性。     

空气弹簧对车辆运行平稳性的影响分析

考虑到列车空气弹簧具有良好的弹性性能,建立含有Nishimura空气弹簧的车辆垂向振动改进模型,应用虚拟激励法计算仿真车辆的垂向振动响应。采用Sperling指标作为车辆平稳性的评价标准,分析不同空气弹簧参数、车体质量、车速对于车辆系统平稳性的影响。结果表明:空气弹簧参数在较低频段内对车体垂向加速度功率谱密度的影响比较明显。附加气室容积和节流孔直径与对应的Sperling平稳性指标呈负相关;空气弹簧有效面积与对应的Sperling平稳性指标呈正相关;随着本体容积的增大,对应的Sperling平稳性指标呈先增大后减小的趋势。不同的车体质量、车速不会改变空气弹簧参数对于Sperling指标的影响规律。     

高速列车系统动力学空气弹簧建模方法研究

高速列车空气弹簧动力学模型主要分为三类:定刚度与定阻尼并联的线性模型、基于流体力学与气动力学原理的非线性模型以及考虑整体气动悬挂系统的完全模型。通过准静态动力学特性分析和高速动车组动力学模拟计算得出,非线性模型与完全模型具有相似的回滞曲线,线性模型具有较高的阻尼特性,但是在三种空气弹簧模型下计算出的车辆运行安全性指标具有较一致的结果。研究结果表明,在高速动车组动力学计算中,对于运行安全性指标,用空气弹簧线性模型即可满足工程要求;而对于平稳性指标,需要用非线性模型或完全模型进行建模,才能与实际更加接近;由于完全模型所需要确定的物理量较多,故在实际应用中建议采用非线性模型。     

双腔室空气弹簧性能研究

在超精密加工/检测、IC制造及光学领域中,隔振器已经成为了许多设备的必要子系统,它能够对自地面或负载的振动进行隔/减振,有助于保证设备实现最终的设计精度。在众多的隔振器中,空气弹簧以其性价比高得到了广泛地应用,其固有频率基本不依赖于负载。本文在C. Erin的研究基础上,将节流孔数目参数引入,通过推导得到了空气弹簧的改进理论模型,并在此基础上分析了腔室、节流孔及或活塞等结构参数对空气弹簧动力学性能的影响,有助于进行结构的优化设计,同时得出在节流孔板高度即节流孔长度限制的条件下,减小节流孔直径并增加节流孔数量会提供较好的阻尼效果。最后通过试验验证了理论分析的结果,为以后的深入被动及主动隔振器的研究打下了基础。     

标准动车组用空气弹簧动力学建模与服役性能试验研究

空气弹簧作为我国动车组二系悬挂的关键部件,其性能直接影响到乘客的舒适性,甚至影响到行车安全。以我国最新研发的标准动车组上使用的510B型空气弹簧为研究对象,研究其服役前后性能的改变。分别建立了空气弹簧的有限元模型及气动力学模型,并对新空气弹簧和已经服役30万公里以上的510B型空气弹簧进行静态、动态的例行试验。通过对模型仿真数据与试验数据进行对比,结果表明:新空气弹簧模型动、静态的仿真的滞回曲线和试验所得的滞回曲线吻合较好,所建立的510B型空气弹簧模型能够很好的描述空气弹簧的动态特性;通过修改动力学模型的相关参数,能够很好的描述已经服役的空气弹簧的特性;能够初步的揭示510B型空气弹簧在服役后其垂向刚度及阻尼会有一定程度的增加,对研究空气弹簧老化以及其对整车动力学性能的影响具有一定的实际应用价值。     

带附加气室空气弹簧动刚度的线性化模型研究

基于工程热力学和空气动力学理论分别建立了带附加气室空气弹簧系统各元部件的状态方程和动力学方程,为了简化复杂的非线性模型,根据泰勒级数理论,利用小偏差线性化的方法在小振幅的条件下对各方程进行了线性化处理,并推导出了带附加气室空气弹簧动刚度的线性化模型。为了验证线性化模型的精度和分析各参变量对弹簧动刚度的影响关系,以美国Firestone公司生产的 1T15M-2型膜式空气弹簧作为计算对象,分别利用空气弹簧动刚度的非线性和线性化模型计算了弹簧动刚度与各因素之间的动态变化关系,计算结果表明空气弹簧内压、节流孔有效面积、弹簧振动频率以及附加气室容积等因素均会影响弹簧动刚度;动刚度的线性化与非线性模型在各因素影响下的变化曲线基本吻合。     

空气弹簧刚度的有限元分析方法

在简要分析了确定空气弹簧刚度传统方法的基础上，从有限元的角度，提出了分析空气弹簧刚度的新思路，并初步解决了用有限元分析空气弹簧刚度需要解决的几何非线性，气压载荷变化等问题，而后，以回转型空气弹簧为例，分析了其垂向刚度特性，分析结果表明，用有限元分析空气弹簧刚度是可行的，最后，根据空气弹簧的实际情况，提出改进分析的措施。     

带附加气室空气弹簧动刚度影响因素试验研究

以1T15M-2型膜式空气弹簧为基础,建立了带附加气室空气弹簧的试验系统,试验研究了带附加气室空气弹簧动刚度的影响因素,对各影响因素的影响规律做了详细描述,并对各因素的影响机理做了探讨。试验结果及分析表明,振动频率、激励振幅、弹簧初始气压、节流孔开度和附加气室容积是弹簧动刚度的主要影响因素;弹簧初始气压、振动频率和振幅的增大均会增加弹簧动刚度,节流孔开度和附加气室容积的增大则有利于降低弹簧动刚度,但附加气室容积超过弹簧工作容积2倍以上时,附加气室容积的变化对动刚度的影响便不再明显。     

用有限元法分析胶囊对空气弹簧垂向特性的影响

利用非线性有限元方法,研究由多层复合材料组成的空气弹簧的垂向刚度特性,分析大变形的几何非线性、空腔内空气的状态非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性,得到了空气弹簧垂向刚度非线性特性的精确描述,并讨论了橡胶囊各参数对空气弹簧垂向特性的影响.     

轧机主传动系统扭振减振器参数设计及特性分析

针对咬钢时突加负载时轧机主传动系统轴系的扭振现象,引入扭振减振器控制装置,建立电动机与扭振减振器的扭振抑制模型;通过对扭振减振器特性参数的设计,得出扭振减振器的惯量比、定调比、阻尼比;同时运用定点理论,得到最佳定调比和阻尼比;通过对比加入扭振减振器前后的时域特性曲线,得出扭振减振器能降低振动幅值;通过调节惯量比、扭转刚度、阻尼系数的大小,得出不同参数变化对轧机主传动系统幅频特性曲线的影响规律,适当的增大惯量比μ可以减小振动幅值,增大扭转刚度K_d可以缩小系统的不稳定区域,增大阻尼系数C_d可以有效降低系统扭转振动幅值,因此选取恰当的参数数值能有效提高轧机系统的稳定性。     

潜孔钻机油气缓冲系统动态特性研究

为减小潜孔钻机冲击振动对动力头疲劳损坏,设计一套安装于动力头与钻杆之间的压力可调式油气缓冲系统,对该油气缓冲系统结构进行分析,阐述其工作原理。根据蓄能器工作原理,构建蓄能器等效模型。基于潜孔钻机和油气缓冲系统工作特性,建立带有该油气缓冲系统潜孔钻机振动模型。运用Matlab软件进行系统仿真,得到蓄能器充气体积、蓄能器预充压力、阻尼孔直径对系统动态特性综合影响规律。通过实验验证了模型的正确性,可为油气缓冲系统设计与优化提供理论参考。     

Application of Elastic Stiffness Damper with Disc Spring to Numerical Control Punch

The paper aims to analyze the impacts of punch damper stiffness on equipment base and vibration,and introduce the development and application of a disc spring damper featured hard-soft-hard variable stiffness. A damper has four damping columns with C-type disc springs whose laminates plate number gradually increases set by set. Compared with its counterparts,this kind of dampers has the advantages of high energy absorption and vibration damping effect,which not only can effectively reduce the vibration of the foundation of punch press,but also prevents the vibration range from increasing. Also,this kind of dampers is of low cost and convenient to use.     

振动特性参数对单自由度系统振动响应的影响

目的 为研究弹簧刚度、阻尼比和振动偏心距离不同振动特性参数对单自由度线性系统振动响应幅值的影响。方法 首先采用单因素实验,研究弹簧刚度、阻尼比和振动偏心距离对单自由度线性系统振动响应幅值的影响;在此基础上,通过采用Design Expert 11.0软件的响应面法实验（三因素三水平实验）研究不同振动特性参数交互作用对振动响应幅值的影响,建立振动响应幅值的二次多项式回归数学模型,并对减振幅值进行优化。结果 通过实验分析得到,各因素对振动响应幅值的影响强弱顺序,阻尼比>弹簧刚度>振动偏心距离;建立了检测点的响应方程,检测点的回归方程决定系数为0.981;得到多目标参数优化结果,弹簧刚度为2.009 N/mm,阻尼比为0.1,振动偏心距离为12.38 mm。结论 实验结果与预测值接近,说明此响应面法得到的数学回归模型具有一定的可靠性,该研究可为缓冲包装参数设计提供参考。     

驾驶员座椅半主动空气悬架系统振动特性实验研究

构建了座椅半主动悬架振动特性测试实验系统,将带附加气室的空气弹簧、比例流量阀及磁流变减振器同时应用于座椅悬架,通过控制比例流量阀输入电压和磁流变减振器输入电流调节座椅悬架系统的刚度和阻尼,对不同参变量下座椅悬架系统的振动特性进行了实验研究。研究结果表明,在共振区,比例阀输入电压和磁流变输入电流的变化对系统位移传递率和加速度均方根值影响较大,而在低频振动区和隔振区影响较小;比例阀电压的增大可以降低系统的共振频率,磁流变电流的增大可以减小系统在共振区的位移传递率和加速度均方根值。     

新型竖向电涡流-磁力混合阻尼装置试验研究

针对大跨轻质结构的减振需要,研制了一种新型竖向电涡流-磁力混合阻尼器样机.介绍混合阻尼器的减振原理及振动方程;接着介绍了3种不同的磁路设计和制作过程;随后对样机进行试验,测量其动力参数和减振性能.结果 表明:在铜板后方和底板上方安装磁铁均能改变阻尼器的附加刚度;特定磁路设计减少电涡流阻尼系数,增大等效磁力阻尼系数和负刚...     

胶质阻尼隔振器的力学模型及隔振性能研究

胶质阻尼(Colloidal damper)是由水和布满纳米微孔的疏水材料混合而成的新型隔振材料,以胶质阻尼为工作介质即可形成胶质阻尼隔振器。该文通过准静态和动态加载试验研究了胶质阻尼的迟滞特性,分析了加载频率、振幅对迟滞曲线的影响;之后建立了包含三次非线性刚度、粘性阻尼特性和干摩擦阻尼特性的胶质阻尼隔振器力学模型,以实测动态加载迟滞曲线为基础开展了模型参数识别;最后完成了胶质阻尼隔振器的隔振性能评估。研究表明,胶质阻尼隔振器具有良好的低频隔振性能和大阻尼特性,在设备减振领域具有良好的应用前景。     

新型汽车扭振减振器扭振特性试验研究

对一种新型汽车扭振减振器的动态工作特性进行试验研究,通过试验与理论相结合的方法,系统的研究了该减振器动态扭振特性。研究表明：减振器恢复扭矩与扭振振幅成典型的迟滞非线性,而且其动刚度是振幅的非线性函数;阻尼是振幅、频率的非线性函数,阻尼成分较丰富,既有干摩擦阻尼,又有粘性阻尼;建立的恢复扭矩混合阻尼动力学模型能够很好地描述这类非线性扭振减振器的迟滞特性,理论回线与试验回线吻合较好,为优化设计出高性能的汽车扭振减振器提供了理论依据。     

液压缸非线性弹簧力约束下轧机吸振器参数的优化

考虑四辊轧机液压缸非线性弹簧力约束的因素,引入吸振器控制装置,建立带有轧机吸振器的轧机辊系振动动力学模型;通过对轧机吸振器基本参数的优化,得出吸振器最优的阻尼系数和刚度系数;仿真分析不同质量、弹簧力、摩擦力对轧机辊系振动幅频特性曲线的影响规律,得到轧机吸振器的最优质量可以有效提高系统稳定性,轧机吸振器的最优弹簧力可以缩小系统的不稳定区域,轧机吸振器的最优摩擦力可以有效降低幅频特性曲线的高度,为有效抑制轧机辊系垂直振动提供理论支持。