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1、第四节 减 振 器第1页，本讲稿共18页安装位置安装位置:.客车采用的液压减振器一般与螺旋弹簧并联安装在中央弹 簧装置中;.在机车、电动车组及高速客车转向架上通常还在轴箱弹簧装置中安装液压减振器，轴箱减振器和轴箱螺旋弹簧并联安装在轴箱和构架之间，主要用以衰减转向架的点头振动。轴箱减振器压缩方向的阻力应小于拉伸方向的阻力，或者只有拉伸方向作用。因轴箱减振器直接承受来自轨道的冲击，这样既可减少冲击的传递，还可提高减振器本身的耐久性;.在中央弹簧悬挂装置中安装横向减振器，横向减振器通常水平安装在摇枕和构架之间，用以衰减车辆的横向振动;.有的还安装抗蛇行的减振器。第2页，本讲稿共18页 一、液压减振器
2、的阻力特性和计算一、液压减振器的阻力特性和计算1.结构及阻尼力的产生结构及阻尼力的产生 液压减振器是一个密封的、充满油液的油缸，缸内有一活塞将油缸分成上下两部分，活塞上开有小孔称为节流孔。当活塞上下移动时，使粘性液体通过节流孔向活塞的另一侧流动。此时，油液和节流孔之间以及油液本身之间产生粘性摩擦阻力，活塞运动速度愈高，油压愈高，粘性阻力也愈大。减振器通过阻力功把车辆振动的机械能量转化为热量而散逸，从而衰减振动，通常称这种阻力为粘性阻尼。第3页，本讲稿共18页2.阻力与活塞速度的关系阻力与活塞速度的关系1）液压减振器的阻力与活塞拉伸或压缩的速度有关，速度愈高，阻力就 愈大。2）阻力与活塞速度V的
3、关系用下式表示：P=CV n （661）式中阻力系数；V活塞相对缸体的运动速度；n速度指数，一般n=。（1）速度指数n 速度指数n 影响阻力特性的变化规律，其值与节流孔结构和特性有关。当节流孔面积固定时，阻力与活塞相对缸体运动速度的平方成正比，即=,其节流孔结构形状简单，如SKF1型减振器的节流孔就是一个固定小圆孔，所以其阻力与活塞运动速度平方成正比的关系;若节流孔的开启面积随油缸中的油压p0增大而增大并与p01/2成正比时，则n=，即为线性阻力特性。线性阻力节流孔的结构和工艺要复杂些。（2）阻力系数 阻力系数主要与活塞面积和节流孔面积大小有关，孔的面积愈大，阻力愈小。第4页，本讲稿共18页3
4、.阻力特性分析阻力特性分析 现以SKF1型液压减振器为例，来分析其阻力特性。1）减振器拉伸工作过程）减振器拉伸工作过程 图627为减振器拉伸工作过程示意图，拉伸时，活塞上部的油液经节流孔f流向活塞下部；同时有一部分油液自贮油缸经进油阀流入缸筒，以补偿活塞下部油液的不足。图 6-27第5页，本讲稿共18页 根据流体力学基本原理经节流孔f2 的流量为：而2也正是活塞上移时上部油缸体积的减少量，即 2=VA2 （6-63）式中A2活塞上部油缸油液截面积 V活塞相对缸体的运动速度（6-62）第6页，本讲稿共18页由以上两式可得：（6-64）若设1为活塞下部油液截面积，则作用在活塞杆上的拉伸阻力Pu为：
5、（6-65）(6-65a)将式（65a）代入式（64）得 (6-66)式中（12）是活塞杆的截面积，通常p1（11）值比起拉伸阻力Pu小得很多，可以略去不计，于是上式化成：(6-67)计算拉伸阻力的公式可写成：(6-68)这就证明，具有固定节流孔面积f2的减振器阻力与活塞相对缸体运动速度的平方成比例。第7页，本讲稿共18页2）减振器压缩工作过程）减振器压缩工作过程 图为减振器压缩工作过程示意图。压缩时，活塞下部的油液经节流孔f2流向活塞上部，同时有一部分多余的油液经进油阀孔f3流入贮油缸。流经节流孔f2和进油阀孔f3的油液流量分别为：图（6-69）（6-70）（6-71）第8页，本讲稿共18页
6、 将式（）代入式（）经整理并略去做小项后，得计算压缩阻力的公式为：（6-72）（6-73）第9页，本讲稿共18页分析分析:.需要指出的是，以上计算式均未考虑减振器内部的摩擦力和漏泄的影响。试验表明，在一般情况下，内部摩擦力和漏泄对阻力Pu和l的影响是不大的。.由计算看出，减振器压缩时也具有和拉伸时一样和运动速度平方成正比的阻力特性，但数值上压缩过程的阻力要稍大些。对SKF1型减振器计算表明:（lPu）/（l+Pu）在运用中规定该值即为正常，并可认为二者是相等的。第10页，本讲稿共18页3)计算例计算例:SKF1型减振器内缸直径为cm，活塞杆直径为2.5cm，2=33.6厘米，取=0.00089
7、公斤厘米，=981厘米秒，2=0.85，3=0.82。将其代入到式（8）和（）中便得拉、压时阻力的表达式：此处的以厘米/秒计，f2、f3分别为心阀节流孔和进油阀片上小孔的面积，以平方毫米计。按上两式计算的结果与试验结果比较，两者基本相符，如图所示。第11页，本讲稿共18页第12页，本讲稿共18页.关于卸荷问题关于卸荷问题:为了防止减振器因振动速度过大使油压过高，要求减振器有限压（卸荷）作用。SKF型减振器心阀部分设有直径为毫米的卸荷孔，开启卸荷孔增大节流孔面积，可以限制油压的急剧增高。减振器的卸荷特性可设计成图一那样，曲线段表示正常工作区，B段表示卸荷区，在此范围内，卸荷孔开启后，节流孔面积增
8、大，阻力缓慢上升。通常，减振器工作在卸荷区之前。因此，所谓“卸荷”，实际上就是起安全阀的限制作用。第13页，本讲稿共18页4.油压减振器的测试油压减振器的测试1）目的）目的:铁道机车车辆上的油压减振器是一个重要的部件，它在车辆运行中能衰减振动振幅,对车辆强度与动力特性影响较大,它的性能好坏直接关系到列车的舒适性和安全性。由于油压减振器长期高速往复运动和处于高温状态，密封圈容易老化而导致漏油，或者油液在高温下碳化，二者都会改变阻尼系数，甚至使其失去减振作用。因此，为保证行车安全应使用车辆油压减振器试验台定期对油压减振器进行测试，并据其状态确定必要的维修保养策略。第14页，本讲稿共18页2)JS-
9、30/250油压减振器试验台油压减振器试验台(1)设计特点设计特点 该试验台的主要液压元件和传感器为进口件，测控系统采用高可靠性的硬件和先进的虚拟仪器软件。另外，液压系统还进行了严格的热平衡匹配，故可进行一般试验台不能进行的减振器寿命试验工作。考虑到减振器的种类主要为垂直类，故该试验台上配备了两套垂直减振器的试验装置，二者可以同时工作。该试验台的激振能量由往复运动的油缸提供，具有摩擦阻力小、行程调节方便、调速范围宽和激振函数可任意设定等优点。它的超大激振力和往复行程是其它曲柄滑块式试验台无法提供的。第15页，本讲稿共18页(2)技术参数技术参数 可测最大阻尼力：30KN,最大减振器行程：250
10、mm,同时测试减振器数量：2个,液压系统压力：12Mpa,装机功率：7.5KW,外形尺寸：11206451280mm,重量：1200Kg(3)结构结构 该试验台由液压站和电控测试台两大部分组成。油箱为全封闭式不锈钢结构；油泵电机卧式安装在油箱的面板上；装有比例阀、换向阀及溢流阀的液压集成块高架安装于面板上；所有压力表组成表站，安装在试验台架的前景面板上；减振器安装组件安装在试验台架左右两侧，由油缸、支座、拉压传感器、位移传感器等构成一组测试单元。第16页，本讲稿共18页(4)油压减振器测试油压减振器测试 油压减振器型号:T170J14012A(株洲电力机车研究所研制).按上述减振器的安装及测试的操作规程进行测试.测试条件:正弦位移激励,振幅 59.9mm,频率0.5Hz.测试结果:最大阻尼力:7953.98N,阻尼系数:812.895 Ns/cm,示功图不对称率=0.1094%,从位移-力示功图和速度-力曲线图来看,没有明的畸形,符合10%的使用要求.第17页，本讲稿共18页第18页，本讲稿共18页