减振器动力学性能测试系统硬件设计与实现

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1车辆减振器及其试验系统概述1．1．1车辆减振器的作用和性能简介Ⅲ列车减振器是车辆悬挂系统的关键部件，其性能好坏直接影响到车辆的操控性、稳定性、乘坐舒适性以及整车的品质和性能。特别是在我国铁路实行全面提速以后，列车的安全性和舒适性要求成为提速的一大难题。针对高速列车的需求我国正在研发各种高速油压减震器，但是由于现有实验设备和试验方法的限制，不能进行高速减震器的综合性能测试，从而限制了减震器的进一步开发和性能指标的把握。为了保证机车车辆在线路上安全、平稳

2、地运行，必须在其走行部即转向架中装用具有良好性能的弹簧悬挂减振装置。这种装置通常由两部分组成：一是弹性部件，它起缓冲来自轮轨的动力的作用，如采用螺旋弹簧、空气弹簧或橡胶弹簧；二是减振器，它起减小车辆悬挂系统振动的作用，如采用液压减振器或摩擦式减振器。由于货车的运行速度和平稳性要求较客车低，至今仍然全部采用摩擦式减振器。旧型客车上曾采用过板弹簧，它具有弹性元件和摩擦减振器两者结合为一体的作用。摩擦式减振器具有如下一系列固有的缺点：由于摩擦力和振动速度无关，以致于来自簧下的冲击力只要低于摩擦力，它便会刚性

3、地向簧上部分传递，引起车体的高频振动，恶化旅客的乘坐舒适度；摩擦减振力在运用中变化大，不能保持设计值；摩擦面易磨耗，等等。因此，在现代机车和客车上，摩擦式减振器已全部为液压减振器所取代。现代的液压减振器几乎能实现任何实际需要的减振阻力特性，因此广泛地应用于铁道机车车辆和各种公路车辆上。减振器工作时，活塞在油缸中往复运动，油液在缸中流动经阻力阀而产生减振阻力，同时，减振器将系统的振动能量转化为油液的热量而散逸。液压减振器与弹簧(或空气弹簧)构成列车转向架上的减振系统。弹簧吸收列车运行时来自轨道的冲击和其

4、它干扰振动能量并立即释放这些振动能量，在减振系统中起缓冲作用。油压减振器在振动系统中将吸收的振动能量转变为热能释放在大气中，起衰减振动能量的作用，表现为衰减振动系统的振幅，抑制系统的振动，改善列车振动系统的动力学特性，从而提高列车在运行中的安全可靠性、平稳性和舒适性。高速动车转向架上的减振器如图1．1所示：西南交通大学硕士研究生学位论文第2页J图卜l高速动车转向架上的油压减振器l：一系弹簧；2：二系弹簧；3：构架；4{一系垂向减振器：5；二系垂向减振器；6：二系横向减振器；7t抗蛇行减振器一系垂向减振

5、器装用于一系悬挂，以减小轴箱与转向架之间的垂向振动，特别是衰减构架相对轮对的点头振动，又称轴箱减振器。二系垂向减振器用于控制车体与转向架之间的垂向运动，即点头振动和浮沉振动。二系横向减振器用于控制车体相对转向架之间的横向运动，即横摆和摇头振动，也装用于某些客车的相邻车端之间，以减小两者之间的相对运动。抗蛇行减振器用来抑制转向架的蛇行运动。车体端部纵向和横向减振器装于铰接式高速列车或转向架史高速动车组的两相邻车端之间，用于衰减车体的纵向、垂向和横向振动。除了上述各种类型以外，减振器还用于某些高速动车的受

6、电弓，高速动车转向架的驱动单元以及某些特种货车转向架等。减振器动力学特征包括静、动态特性。静态动力学性能特性指典型速度下力和位移(F—S曲线图)、最大速度所对应的最大减振力(F—V曲线图)的关系。减振器动态动力学性能特性指动态减振刚度、动态阻尼率、活塞位移与力的相位差。减振器动力学性能特性曲线可以在专用减振器实验台上测试。典型的减振器动力学性能曲线(力一位移、力一速度)有两种：对称线性减振器和对称摩擦式(抗蛇行)减振器。1．1．2减振器在机车车辆上的应用在机车车辆上装用减振器的类型和数量取决于其运行速

7、度和转向架结构。西南交通大学硕士研究生学位论文第3页随着速度级的提高，机车车辆各部分的振动随之加剧，就需要安装更多的减振器以控制相关的振动。对客车转向架而言，根据国内外实践，大体上按以下4个速度等级来装用各种减振器：1)对速度低于120km／h的普通客车，装用二系垂向减振器；2)对于最高运行速度为140～160km／h的快速客车，装用二系垂向横向减振器以及一系轴箱减振器；3)对于速度高于200km／h的高速客车，通常采用无摇枕转向架，除具有以上第(2)项的减振器外，再装用抗蛇行减振器；41对于速度最高

8、运行速度达到270km／h或300km／h的高速动车组，往往需要在车辆之间装设纵向或横向减振器。由于车辆的振动大小和形式除与速度这一主要因素有关外，还与线路的状况、转向架的结构和弹簧悬挂装置各参数有关，因此，以上4种速度等级的划分是就一般情况而言，不是绝对的。1．1．3车辆减振器的试验减振试验通常只在设计试制减振器时才进行，而成批生产后就不必对减振器逐个地进行试验；但对于特别重要的减振器，或必须在减振试验中进行调节才能达到要求的减振器，则要逐个进行试验。