機車車輛油壓減振器理論和實踐現(xiàn)狀與問題探討

412001 株洲聯(lián)誠集團減振器有限責任公司 湖南 株洲｜吳忠發(fā)

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機車車輛油壓減振器理論和實踐現(xiàn)狀與問題探討

412001 株洲聯(lián)誠集團減振器有限責任公司 湖南 株洲｜吳忠發(fā)

相較于進口發(fā)達國家生產(chǎn)的油壓減振器，國產(chǎn)油壓減振器在理論研究、試驗設(shè)備與實踐方面都相對落后。而完善有關(guān)理論，并且在實踐中加強理論的檢驗，才能夠使國產(chǎn)機車車輛油壓減振器的性能得到提升?；谶@種認識，本文對機車車輛油壓減振器理論和實踐現(xiàn)狀與問題展開了分析，從而為油壓減振器研究與應(yīng)用提供參考。關(guān)鍵詞：機車車輛；油壓減振器理論；試驗設(shè)備；實踐現(xiàn)狀

隨著鐵路運輸事業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)機車車輛油壓減振器行業(yè)也取得了一定的發(fā)展。但就目前來看，國內(nèi)機車車輛油壓減振器理論研究仍然不夠完善，在實踐應(yīng)用的過程中無法發(fā)揮應(yīng)有的指導(dǎo)作用。因此，還應(yīng)該對國內(nèi)的油壓減振器理論及其實踐現(xiàn)狀展開分析，以便明確有關(guān)理論的未來研究方向，繼而更好的促進減振器行業(yè)的發(fā)展。

機車車輛油壓減振器概述

油壓減振器是機車車輛走行部件懸掛系統(tǒng)關(guān)鍵重要的構(gòu)件之一。其通過活塞在油缸中的往返運行，產(chǎn)生拉伸與壓縮作用，油液在密閉的腔體中，通過預(yù)定的油路流經(jīng)阻尼閥而產(chǎn)生液壓減振阻尼力，同時，油壓減振器將懸掛系統(tǒng)的振動能量轉(zhuǎn)化為油液的熱量散逸到空氣中，從而使走行部件懸掛系統(tǒng)的振動得到衰減，繼而避免車輛在運行過程中在臨界共振區(qū)出現(xiàn)振動和蛇行運行現(xiàn)象，保證車輛平穩(wěn)、安全地運行，提高車輛結(jié)構(gòu)部件的使用壽命和車輛運行舒適性。

機車車輛油壓減振器理論與實踐現(xiàn)狀

a線性阻尼系數(shù)理論

就目前來看，我國機車車輛油壓減振器理論依然是圍繞線性阻尼系數(shù)對減振器性能展開評價的。但從實踐角度和流體力學(xué)角度來看，油壓減振器產(chǎn)生的阻尼應(yīng)該非線性的，事實上發(fā)達國家生產(chǎn)的油壓減振器其內(nèi)部阻尼結(jié)構(gòu)，沒有一種是線性的。從分析油壓減振器線性阻尼系數(shù)理論的來源可以發(fā)現(xiàn)，它是從減振器單點測試法的角度出發(fā)延伸出的理論。就目前來看，該種測試方法依然在國內(nèi)沿用，但是已經(jīng)擁有了新的定義。具體來講，就是在一個名義速度V0下獲得名義阻尼力F0，然后將該阻尼力值點與原點直線相連，從而取得線性阻尼系數(shù)的F-V曲線。但實際上，采取用直線連接兩個不同性質(zhì)的點進行測試數(shù)據(jù)的處理并非是科學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法。

從本質(zhì)上來講，線性阻尼系數(shù)理論的產(chǎn)生是建立在機車車輛動力學(xué)計算的基礎(chǔ)上的。根據(jù)動力學(xué)依懸架系統(tǒng)原理，可以將車輛的各組件劃分成彈簧的上下兩段的質(zhì)量，然后按照各自的方向?qū)⑾嚓P(guān)力及質(zhì)量運動的關(guān)系利用一組微分方程組表示。在求解方程組的過程中，則需要使減振器阻尼為常量系數(shù)，才能夠滿足動力學(xué)要求。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)不需要采取該種動力學(xué)計算法進行減振器實際阻力特性分析［1］。

b多點測試方法理論

從發(fā)達國家生產(chǎn)的油壓減振器的測試情況來看，在進入中國之前，這些進口油壓減振器都采用的是多點測試進行裝置出廠檢驗。但進入中國以后，開始生產(chǎn)提供單點測試結(jié)果的油壓減振器產(chǎn)品。對多點測試方法在較多情況中，除了需要對減振器在卸荷速度下的卸荷力進行測量外，還要在減振器達到卸荷速度前和卸荷速度后對其阻尼力進行測試。采取多點測試方法，需要對2個以上的速度點進行測試，以便形成F-V曲線。而減振器的類型不同，采取的多點測試方法也并不相同。在對減振器進行研究開發(fā)和試驗的過程中，還要增加測試點數(shù)，以便更好的對減振器的實際阻力特性展開分析，繼而更好的了解減振器結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，通過對油路進行重新調(diào)整，并且對節(jié)流的各參數(shù)進行調(diào)整，則能夠使減振器的性能得到提升。此外，利用多點測試理論，則能夠從力的角度對減振器的耗散能量進行控制［2］。而使用單點測試方法，則無法反映出減振器耗散能量。但從已有理論成果來看，線性阻尼的減振器在正弦位移下將產(chǎn)生標準橢圓形的示功圖，橢圓的長短軸分別代表減振器最大阻尼力和振幅，其面積能夠反映出減振器在一周期內(nèi)的耗散能量。

c速度點理論

在減振器行業(yè)，速度點指的是活塞諧波振動中的速度峰值點，其位于正弦波激振的行程中點位置。在過去較長的時間里，有關(guān)速度點概念的認識存在著錯誤。在這種錯誤理解下，原本使用的單點測試法將導(dǎo)致速度點被包含在名義速度正弦激振中，所以無法獲得單獨的示功圖。使用多點測試法，則會對速度點的正弦激振和測值進行單獨構(gòu)筑，所以能夠獲得單獨示功圖［3］。而沒有單獨示功圖，將導(dǎo)致橢圓比修正法無法得到使用，因此將給整車的設(shè)計帶來一定的困難。

機車車輛油壓減振器理論研究需解決的問題

a減振器漏油問題

隨著相關(guān)理論的發(fā)展，減振器的試驗規(guī)范已經(jīng)逐步得到了完善，從而使減振器漏油的問題得到改善。但是，減振器漏油的問題的克服雖然是低級階段的問題，但卻并非是簡單的問題。因為，機械行業(yè)使用的液壓油缸的種類多樣，卻不曾被漏油問題所困擾。而油壓減振器與液壓油缸則有較大的區(qū)別，即前者是被動工作，后者是主動工作。正是由于具有該特點，油壓減振器的研究將不能采取過去減振器行業(yè)的研究理論，而是要對新的機理進行引進，同時也要進行老的機理的協(xié)調(diào)和調(diào)整，以便使以漏油

問題為標志的低級階段問題得到改善，繼而使理論在實踐中得到更好的應(yīng)用。

目前，隨著國內(nèi)企業(yè)對油壓減振器理論研究及應(yīng)用的不斷深入，國產(chǎn)機車車輛油壓減振器漏油問題已經(jīng)成為過去，中國LINCE研制的新型高速重載大功率交流傳動機車油壓減振器，通過采用新型結(jié)構(gòu)原理、優(yōu)化密封系統(tǒng)組件結(jié)構(gòu)、配合參數(shù)和活塞桿表面處理工藝等方法，經(jīng)過臺架耐久試驗及批量裝車運用，產(chǎn)品壽命超過進口發(fā)達國家生產(chǎn)的同類產(chǎn)品。其成為中國和諧機車系列油壓減振器國產(chǎn)品牌唯一供應(yīng)商，產(chǎn)品占有HXD1系列機車用油壓減振器70%市場份額。

b多點測試問題

想要使減振器理論得到進一步完善，還要從減振器性能的檢測入手。具體來講，就是需要使國內(nèi)減振器能夠通過多點測試考核。但就目前來看，國內(nèi)減振器生產(chǎn)受制于派生試驗臺性能的約束，以至于無法實現(xiàn)多點測試。而想要縮短國產(chǎn)減振器生產(chǎn)技術(shù)水平與發(fā)達國家減振器生產(chǎn)技術(shù)水平的差距，還要進行多點測試試驗臺的研制，以便為相關(guān)理論的研究和實踐生產(chǎn)的進行打下良好的基礎(chǔ)［4］。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)部門才能夠制定新的標準，從而使多點測試方法在減振器行業(yè)得到普及應(yīng)用。

c整車設(shè)計匹配問題

加強減振器的性能測試后，還要從整車設(shè)計匹配角度對油壓減振器理論研究進行完善。具體來講，就是針對速度點理論進行深入的研究，以便對減振器阻力在等速線上的頻衰特性展開研究。從國外研究情況來看，有關(guān)該方法的研究已經(jīng)取得了一定的成果，從而使國外減振器行業(yè)對減振器本質(zhì)有了更好的把握［5］。而通過較好的掌握減振器的本質(zhì)，則能夠?qū)p振器的整車設(shè)計匹配問題進行更為深入的研究，繼而使油壓減振器的性能得到進一步的優(yōu)化。

結(jié)論

綜上所述，進一步加強機車車輛油壓減振器理論的研究，并且在實踐應(yīng)用中進行這些理論的檢驗，才能夠研制出性能優(yōu)異的減振器，從而縮小國內(nèi)與國外在減振器研究方面的差距。因此，相信本文對機車車輛油壓減振器理論于實踐應(yīng)用問題展開的探討，可以為相關(guān)工作的開展提供參考。

參考：

［1］金其炳，朱凱榮，任詩福.機車車輛油壓減振器技術(shù)改進的探討與實踐［J］.鐵道技術(shù)監(jiān)督，2010，03：35-37.

［2］周杰，周梓榮.汽車減振器的發(fā)展［J］.機械制造與自動化，2012，03：81-82+84.

［3］蔣濟雄.我國軌道交通牽引機車振動研究現(xiàn)狀分析［J］.機械工程師，2015，05：139-141

［4］于兆華.機車車輛油壓減振器性能試驗臺精度及功能分析［J］.鐵道機車車輛，2013，05：30-33.

［5］方杰，任詩福，吳東文.機車陶瓷油壓減振器油的研制［J］.鐵道技術(shù)監(jiān)督，2011，10：38-40.

吳忠發(fā)（1978-），男，工程師，2002年畢業(yè)于湖南大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，主要研究方向為鐵路機車油壓減振器技術(shù)。