兩種典型的線性油壓減振器測(cè)繪及設(shè)計(jì)變量分析

高鑫

（大連航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧大連，116052）

兩種典型的線性油壓減振器測(cè)繪及設(shè)計(jì)變量分析

高鑫

（大連航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧大連，116052）

本文對(duì)兩種典型的線性油壓減振器進(jìn)行測(cè)繪，并對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行分析，研究了兩種典型的線性油壓減振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析并確定了主要參數(shù)，提出了設(shè)計(jì)過(guò)程中的新思路，解決了實(shí)際工作的適應(yīng)能力問(wèn)題。

油壓減振器；測(cè)繪；設(shè)計(jì)變量分析

引言

當(dāng)鐵路機(jī)車速度達(dá)到300 km/h以上時(shí)，車輛運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性成為機(jī)車所面臨的最大問(wèn)題。因此，對(duì)機(jī)車車輛的走行機(jī)構(gòu)提出了更高的要求。下面對(duì)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(jìn)行測(cè)繪。

在加大校企合作力度工作中，為提高學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和綜合分析的能力，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中引入企業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)實(shí)例，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)未來(lái)實(shí)際工作的適應(yīng)能力。

本文研究了設(shè)計(jì)變量分析，闡述了具體測(cè)繪數(shù)據(jù)，可使學(xué)生掌握設(shè)計(jì)過(guò)程，為參與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐、創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展，提供知識(shí)儲(chǔ)備。

1 垂向線性油壓減振器

本文對(duì)某提速客車懸掛系統(tǒng)的一只阻尼系數(shù)為60 kNs/m的一系可調(diào)式線性油壓減振器進(jìn)行測(cè)繪。

1.1測(cè)繪結(jié)果

線性油壓減振器剖視圖如圖1所示。其中，儲(chǔ)油缸外徑D1=72 mm；防護(hù)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(shù)參數(shù)包括：壓縮長(zhǎng)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(zhǎng)度L=384 mm；阻尼系數(shù)Rate=20 kNs/m。

1.2相關(guān)性能指標(biāo)

（1） 選擇工作區(qū)間內(nèi)三個(gè)典型速度點(diǎn)，其額定阻尼力、最大可調(diào)阻尼力如表1所示［2］。

（2） 其它有關(guān)流體參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：

① 采用德力士殼牌T32液壓油，其油液密度ρ=831 kg/m3，動(dòng)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(duì)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(guān)性能指標(biāo)

圖2　阻尼調(diào)節(jié)閥位置剖視圖

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

（4） 活塞桿、活塞處的數(shù)據(jù)

① 由所選精密無(wú)縫鋼管的尺寸，確定活塞直徑D為60 mm，壓力缸筒端面處內(nèi)、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(huán)形間隙可取為0.03 mm；

③ 活塞桿、活塞動(dòng)密封寬度均取3 mm。

（5） 阻尼性能指標(biāo)［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(duì)稱率Dsy=2.20 %；阻尼系數(shù)Rate=60 kNs/m；減振效率eff =66 %。

由上述參數(shù)，利用Matlab軟件計(jì)算出廣義優(yōu)化進(jìn)程中各技術(shù)性能指標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)等，具體如表2所示。

由表2可見(jiàn)，大部分目標(biāo)價(jià)值滿意度偏低，總目標(biāo)價(jià)值僅為0.49；各設(shè)計(jì)變量的一致性不強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性能目標(biāo)價(jià)值的滿意度較差，這使得阻尼系統(tǒng)的綜合成本較大。因此，此油壓減振器還有待進(jìn)一步優(yōu)化。

2 橫向線性油壓減振器

以某提速客車懸掛系統(tǒng)阻尼系數(shù)為60 kNs/m的二系橫向可調(diào)式線性油壓減振器進(jìn)行測(cè)繪。

表2　技術(shù)性能指標(biāo)值

2.1測(cè)繪結(jié)果

儲(chǔ)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(hù)罩外徑D2=88 mm。

技術(shù)參數(shù)包括：拉伸長(zhǎng)度Lm=406 mm；壓縮長(zhǎng)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(shù)Rate=20 kNs/m。

2.2各性能指標(biāo)

（1） 選擇工作區(qū)間內(nèi)三個(gè)典型速度點(diǎn)，其額定阻尼力、最大可調(diào)阻尼力如表3所示［2］。

表3　相關(guān)性能指標(biāo)

（2） 其它有關(guān)流體參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：

① 采用德力士殼牌T32液壓油，其油液密度ρ=722 kg/m3，動(dòng)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(duì)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(zhǎng)孔的形式，l=0.85 mm，d=0.32 mm，l/d=2.65。由參考文獻(xiàn)［1］可知：當(dāng)l/d=2～3時(shí)，流量系數(shù)Cd≈0.81，所以取各阻尼孔的流量系數(shù)為Cd=0.81。

（4） 活塞、活塞桿處的數(shù)據(jù)

① 由所選精密無(wú)縫鋼管的尺寸確定活塞直徑D為60 mm，壓力缸筒端面處內(nèi)、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(huán)形間隙可取為0.04 mm；③ 活塞桿、活塞動(dòng)密封寬度均取3 mm。（5） 阻尼性能指標(biāo)［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(duì)稱率 Dsy=2.22 %；阻尼系數(shù)Rate=60 kNs/m；減振效率eff =63 %。

由上述參數(shù)，利用Matlab軟件計(jì)算出廣義優(yōu)化進(jìn)程中各技術(shù)性能指標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)等，具體見(jiàn)如表4所示。

表4　技術(shù)性能指標(biāo)值

由表4可見(jiàn)，大部分目標(biāo)價(jià)值滿意度偏低，總目標(biāo)價(jià)值僅為0.51；各設(shè)計(jì)變量的一致性不強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性能目標(biāo)價(jià)值的滿意度較差，這使得阻尼系統(tǒng)的綜合成本較大。因此，此油壓減振器還有待進(jìn)一步優(yōu)化。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用本文方法對(duì)提速機(jī)車上使用的一系垂向減振器、二系橫向減振器進(jìn)行測(cè)繪，并進(jìn)行數(shù)值分析，得出結(jié)論：利用利于線性油壓減振器的參數(shù)優(yōu)選和測(cè)繪設(shè)計(jì)變量的分析，能夠提供高速列車線性油壓減振器的參數(shù)優(yōu)選有效方法，為其使用、安裝與維護(hù)等問(wèn)題提供準(zhǔn)則，能夠讓學(xué)生了解和掌握此類問(wèn)題中測(cè)繪分析和設(shè)計(jì)優(yōu)選參數(shù)的具體方法。

［1］楊國(guó)楨， 王天福， 劉剛. 機(jī)車車輛液壓減振器［M］. 北京: 中國(guó)鐵道出版社， 2011: 10-14.

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

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

［4］侯杰雄. 對(duì)客車國(guó)產(chǎn)油壓減振器缸端密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)意見(jiàn)［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(shù)的研究［J］. 機(jī)車車輛工藝， 2003（6）: 8-10.

高鑫（1972-），女，高級(jí)工程師，研究方向：機(jī)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(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.040