抗蛇行液压减振器动态特性试验研究.pdf

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1、第５期（总第１９８期）机械工程与自动化Ｎｏ．５２０１６年１０月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＯｃｔ．文章编号：１６７２-６４１３（２０１６）０５-００５１-０２抗蛇行液压减振器动态特性试验研究欧红波，王勇，黄聪（西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都６１００３１）摘要：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

2、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。关键词：抗蛇行减振器；力学特性试验台；动态特性＋中图分类号：Ｕ２６０.３３１.４文献标识码：Ａ0引言当不考虑液压减振器的油液及橡胶接头产生的动抗蛇行液压减振器安装在车体和转向架构架之态效应，即阻尼力与速度间的相位角为０时，减振器所［１］间，主要用来抑制转向架的蛇行运动。剧烈的蛇行表现出来的特性称为静态阻尼特性。减振器的静态特运动不仅会影响乘客乘坐的舒适度，而且会使轮对剧性是减振器内部的固有特性，为理想的液压减振器特［２］烈地撞击钢轨，威胁到车辆的安全性。因此，为了保性，反映的是阻尼

3、阀系统各个溢流阀的开启状况。证高速列车运行的稳定性及安全性，需安装抗蛇行减１．２抗蛇行液压减振器动态特性［３］振器。Ａｌｏｎｓｏ研究了抗蛇行减振器特性对车辆稳定实际的抗蛇行减振器不止有阻尼特性，还存在刚［４］［５］［６］性的影响；曾京、马卫华和Ｓｈｉｍｏｍｕｒａ等研究了度特性。当考虑液压减振器橡胶接头刚度和减振器内抗蛇行减振器橡胶接头刚度对临界速度的影响，结果部油液刚度影响时，阻尼力与活塞速度之间的相位角表明抗蛇行减振器橡胶接头会影响车辆系统的稳定性不再为０，表现出明显的动态特性，这种特性称为动态及安全性。本文探究了抗蛇行减振器的实际工作状阻尼特性。目前常用的减振器模型可以看成是阻

4、尼和态，以构建更精确更精细化的减振器模型并用于动车弹簧的串联，称为Ｍａｘｗｅｌｌ模型如图１所示。组动力学仿真计算，以便准确再现线路运行的实际状态，查找故障原因，优化抗蛇行减振器参数。在西南交通大学牵引动力国家重点实验室，搭建了减振器力学特性试验台，根据标准ＤＩＮ-ｐｒＥＮ１３８０２“Ｒａｉｌｗａｙａｐ-ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ-ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｅｌｅｍｅｎｔｓ-ｈｙｄｒａｕｌｉｃｄａｍｐｅｒｓ”设计了静态及动态试验工况，对抗蛇行减振器进行静态图１Ｍａｘｗｅｌｌ模型和动态性能测试试验。由图１可知，减振器系统的数学模型为：1抗蛇行液压减振器特性・k（x０-x）＋cx０＝０．（１）液压减

5、振器的阻尼原理是减振器受到拉伸或压缩其中：k为液压减振器动态刚度；c为动态阻尼；x＝时，阻尼阀迫使油液通过阀装置时产生明显的压强差，Aｓｉｎ（t）为施加在活塞上的激励位移，A为激励位移［７］进而对活塞产生阻尼力。液压减振器的力学特性可・幅值，为激励位移角速度；x０为阻尼单元位移；x０为以用静态特性和动态特性来描述。为了研究液压减振阻尼单元速度。将液压减振器端部受到的激励位移x器动态特性的影响，需要建立合适的减振器模型，目前代入式（１）得到：减振器的建模方法大致有３种：物理参数模型、等效参２kAckA数模型和非参数化模型。x０＝２２２ｓｉｎ（t）-２２２ｃｏｓ（t）．（２）k＋ck＋

6、c１．１抗蛇行液压减振器静态特性铁路总公司重点课题（２０１４Ｊ００８-Ｂ）；实验室自主研究重点课题（２０１４ＴＰＬ-Ｚ０５）；国家自然科学基金面上项目（５１４７５３８８）收稿日期：２０１６-０１-１２；修订日期：２０１６-０７-２４作者简介：欧红波（１９８９-），女，湖南长沙人，在读硕士研究生，主要研究方向为车辆系统动力学。・５２・机械工程与自动化２０１６年第５期可得减振器阻尼力为：抗蛇行减振器的静态特性曲线表现有明显的分段特２２２・ckAωckAω性：阻尼力达到卸荷力前，静态曲线的斜率较大，阻尼F＝cx０＝２２２ｃｏｓ（t）＋ω２２２ｓｉｎ（t）．ωk＋cωk＋cω相对较大；当阻

7、尼力达到卸荷力之后，随着振动速度的（３）增加，阻尼力增长缓慢，曲线趋于平缓，斜率很小，此时将式（３）化简后可得：减振器处于卸荷状态，阻尼很小。ckAωπF＝ｃｏｓ［t-（-ω）］．φ（４）２２２２k＋cω其中：为激振位移φ和阻尼力之间的相位角。k＝ａｒｃｔａｎφ．（５）cω由式（４）可知，当考虑减振器刚度时，阻尼力与激励速度之间出现一个相位差π／２-。将减振器位移φ激扰x＝Aｓｉｎ（t）代入减振器阻尼ω力公式（３）可得：图２减振器动态特性试验台２２２ckAx２ωckω