兩種典型的線性油壓減振器測繪及設計變量分析

高鑫

（大連航運職業技術學院，遼寧大連，116052）

兩種典型的線性油壓減振器測繪及設計變量分析

高鑫

（大連航運職業技術學院，遼寧大連，116052）

本文對兩種典型的線性油壓減振器進行測繪，并對設計變量進行分析，研究了兩種典型的線性油壓減振器結構設計，分析并確定了主要參數，提出了設計過程中的新思路，解決了實際工作的適應能力問題。

油壓減振器；測繪；設計變量分析

引言

當鐵路機車速度達到300 km/h以上時，車輛運行的平穩性和安全性成為機車所面臨的最大問題。因此，對機車車輛的走行機構提出了更高的要求。下面對兩種常用的線性油壓減振器［1］，一是垂向線性油壓減振器，二是橫向線性油壓減振器，進行測繪。

在加大校企合作力度工作中，為提高學生動手動腦能力，提高學生理論聯系實際和綜合分析的能力，在畢業設計中引入企業生產設計實例，來培養學生對未來實際工作的適應能力。

本文研究了設計變量分析，闡述了具體測繪數據，可使學生掌握設計過程，為參與企業生產實踐、創新技術發展，提供知識儲備。

1 垂向線性油壓減振器

本文對某提速客車懸掛系統的一只阻尼系數為60 kNs/m的一系可調式線性油壓減振器進行測繪。

1.1測繪結果

線性油壓減振器剖視圖如圖1所示。其中，儲油缸外徑D1=72 mm；防護罩外徑D2=82 mm；直徑活塞桿直徑d=20 mm；活塞直徑D=50 mm。

圖1　線性油壓減振器剖視圖

技術參數包括：壓縮長度L=269 mm；最大拉伸阻尼力Fmmax=3450 N；最大壓縮阻尼力Fcmax=6 560 N；活塞速度v=0.1～0.3 m/s；拉伸長度L=384 mm；阻尼系數Rate=20 kNs/m。

1.2相關性能指標

（1） 選擇工作區間內三個典型速度點，其額定阻尼力、最大可調阻尼力如表1所示［2］。

（2） 其它有關流體參數、結構參數如下：

① 采用德力士殼牌T32液壓油，其油液密度ρ=831 kg/m3，動力粘度μ=3.77×10-2Ns/m2。

② 由于雙向油壓減振器要求阻尼力對稱，活塞有效作用面積A就等于活塞桿截面積，活塞桿直徑為40 mm，即有：A=8.25×10-4m2。圖2中，打剖面線部分是活塞桿。

表1　相關性能指標

圖2　阻尼調節閥位置剖視圖

（3） 阻尼孔選擇長孔的形式，l=0.68 mm，d=0.32 mm，l/d=2.21。由參考文獻［1］可知：當l/d=2～3時，流量系數Cd≈0.78，所以取各阻尼孔的流量系數為Cd=0.81。

（4） 活塞桿、活塞處的數據

① 由所選精密無縫鋼管的尺寸，確定活塞直徑D為60 mm，壓力缸筒端面處內、外密封半徑 、 分別取35.5 mm、38 mm；

② 壓力缸筒一端的端面間隙量可取為0.02 mm；活塞桿、活塞處的環形間隙可取為0.03 mm；

③ 活塞桿、活塞動密封寬度均取3 mm。

（5） 阻尼性能指標［3］

最大壓縮阻尼力Fcmax=6 560 N；最大拉伸阻尼力Fmmax=3 450 N；不對稱率Dsy=2.20 %；阻尼系數Rate=60 kNs/m；減振效率eff =66 %。

由上述參數，利用Matlab軟件計算出廣義優化進程中各技術性能指標、關鍵技術參數等，具體如表2所示。

由表2可見，大部分目標價值滿意度偏低，總目標價值僅為0.49；各設計變量的一致性不強，經濟性能目標價值的滿意度較差，這使得阻尼系統的綜合成本較大。因此，此油壓減振器還有待進一步優化。

2 橫向線性油壓減振器

以某提速客車懸掛系統阻尼系數為60 kNs/m的二系橫向可調式線性油壓減振器進行測繪。

表2　技術性能指標值

2.1測繪結果

儲油缸外徑D1=80 mm；直徑活塞桿直徑d=30 mm；活塞直徑D=50 mm；防護罩外徑D2=88 mm。

技術參數包括：拉伸長度Lm=406 mm；壓縮長度Lc= 283 mm；活塞速度v= 0.1～0.3 m/s；最大拉伸阻尼力Fmmax=3 630 N；最大壓縮阻尼力Fcmax= 6 790 N；阻尼系數Rate=20 kNs/m。

2.2各性能指標

（1） 選擇工作區間內三個典型速度點，其額定阻尼力、最大可調阻尼力如表3所示［2］。

表3　相關性能指標

（2） 其它有關流體參數、結構參數如下：

① 采用德力士殼牌T32液壓油，其油液密度ρ=722 kg/m3，動力粘度μ=2.79×10-2Ns/m2。

② 由于雙向油壓減振器要求阻尼力對稱，活塞有效作用面積A就等于活塞桿截面積，活塞桿直徑為40 mm，即有A=9.62×10-4m2。圖2中，打剖面線部分是活塞桿。

（3） 阻尼孔選擇長孔的形式，l=0.85 mm，d=0.32 mm，l/d=2.65。由參考文獻［1］可知：當l/d=2～3時，流量系數Cd≈0.81，所以取各阻尼孔的流量系數為Cd=0.81。

（4） 活塞、活塞桿處的數據

① 由所選精密無縫鋼管的尺寸確定活塞直徑D為60 mm，壓力缸筒端面處內、外密封半徑 、 分別取35.5 mm、43 mm；

② 壓力缸筒一端的端面間隙量可取為0.02 mm；活塞桿、活塞處的環形間隙可取為0.04 mm；③ 活塞桿、活塞動密封寬度均取3 mm。（5） 阻尼性能指標［5］

最大壓縮阻尼力Fcmax=7 560 N；最大拉伸阻尼力Fmmax=3 650 N；不對稱率 Dsy=2.22 %；阻尼系數Rate=60 kNs/m；減振效率eff =63 %。

由上述參數，利用Matlab軟件計算出廣義優化進程中各技術性能指標、關鍵技術參數等，具體見如表4所示。

表4　技術性能指標值

由表4可見，大部分目標價值滿意度偏低，總目標價值僅為0.51；各設計變量的一致性不強，經濟性能目標價值的滿意度較差，這使得阻尼系統的綜合成本較大。因此，此油壓減振器還有待進一步優化。

3 結束語

采用本文方法對提速機車上使用的一系垂向減振器、二系橫向減振器進行測繪，并進行數值分析，得出結論：利用利于線性油壓減振器的參數優選和測繪設計變量的分析，能夠提供高速列車線性油壓減振器的參數優選有效方法，為其使用、安裝與維護等問題提供準則，能夠讓學生了解和掌握此類問題中測繪分析和設計優選參數的具體方法。

［1］楊國楨， 王天福， 劉剛. 機車車輛液壓減振器［M］. 北京: 中國鐵道出版社， 2011: 10-14.

［2］王定才. 鐵路客車油壓減振器質量現狀分析與建議［J］. 鐵道車輛， 2004， 42（12）: 43-44.

［3］王三槐， 樊友權， 劉能文， 等. 鐵路機車車輛油壓減振器注油量的計算［J］. 電力機車與城軌車輛， 2005， 28（3）: 29-30.

［4］侯杰雄. 對客車國產油壓減振器缸端密封結構的改進意見［J］.鐵道車輛， 2001， 39（8）: 36-37.

［5］鄭劍云. 軌道交通車輛油壓減振器密封技術的研究［J］. 機車車輛工藝， 2003（6）: 8-10.

高鑫（1972-），女，高級工程師，研究方向：機械工程。

E-mail: 328188597@qq.com

Analysis and Design Variables on Two Typical Linear Hydraulic Shock Absorbers of Surveying and Mapping

Xin Gao（Dalian Shipping Vocational and Technical College， Dalian， Liaoning， 116052， China）

In this paper， two typical linear hydraulic shock absorbers for surveying and mapping design variables are analyzed， they are studied in structure design and selection of main parameters. I put forward the new thinking in the process of design， solving ability to adapt to the future actual work.

Hydraulic Shock Absorber； Surveying and Mapping； Analysis of Design Variables

U260.6+2

A

2095-8412 （2016） 04-731-03

工業技術創新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.040