两种典型的线性油压减振器测绘及设计变量分析

高鑫

（大连航运职业技术学院，辽宁大连，116052）

两种典型的线性油压减振器测绘及设计变量分析

高鑫

（大连航运职业技术学院，辽宁大连，116052）

本文对两种典型的线性油压减振器进行测绘，并对设计变量进行分析，研究了两种典型的线性油压减振器结构设计，分析并确定了主要参数，提出了设计过程中的新思路，解决了实际工作的适应能力问题。

油压减振器；测绘；设计变量分析

引言

当铁路机车速度达到300 km/h以上时，车辆运行的平稳性和安全性成为机车所面临的最大问题。因此，对机车车辆的走行机构提出了更高的要求。下面对两种常用的线性油压减振器［1］，一是垂向线性油压减振器，二是横向线性油压减振器，进行测绘。

在加大校企合作力度工作中，为提高学生动手动脑能力，提高学生理论联系实际和综合分析的能力，在毕业设计中引入企业生产设计实例，来培养学生对未来实际工作的适应能力。

本文研究了设计变量分析，阐述了具体测绘数据，可使学生掌握设计过程，为参与企业生产实践、创新技术发展，提供知识储备。

1 垂向线性油压减振器

本文对某提速客车悬挂系统的一只阻尼系数为60 kNs/m的一系可调式线性油压减振器进行测绘。

1.1测绘结果

线性油压减振器剖视图如图1所示。其中，储油缸外径D1=72 mm；防护罩外径D2=82 mm；直径活塞杆直径d=20 mm；活塞直径D=50 mm。

图1　线性油压减振器剖视图

技术参数包括：压缩长度L=269 mm；最大拉伸阻尼力Fmmax=3450 N；最大压缩阻尼力Fcmax=6 560 N；活塞速度v=0.1～0.3 m/s；拉伸长度L=384 mm；阻尼系数Rate=20 kNs/m。

1.2相关性能指标

（1） 选择工作区间内三个典型速度点，其额定阻尼力、最大可调阻尼力如表1所示［2］。

（2） 其它有关流体参数、结构参数如下：

① 采用德力士壳牌T32液压油，其油液密度ρ=831 kg/m3，动力粘度μ=3.77×10-2Ns/m2。

② 由于双向油压减振器要求阻尼力对称，活塞有效作用面积A就等于活塞杆截面积，活塞杆直径为40 mm，即有：A=8.25×10-4m2。图2中，打剖面线部分是活塞杆。

表1　相关性能指标

图2　阻尼调节阀位置剖视图

（3） 阻尼孔选择长孔的形式，l=0.68 mm，d=0.32 mm，l/d=2.21。由参考文献［1］可知：当l/d=2～3时，流量系数Cd≈0.78，所以取各阻尼孔的流量系数为Cd=0.81。

（4） 活塞杆、活塞处的数据

① 由所选精密无缝钢管的尺寸，确定活塞直径D为60 mm，压力缸筒端面处内、外密封半径 、 分别取35.5 mm、38 mm；

② 压力缸筒一端的端面间隙量可取为0.02 mm；活塞杆、活塞处的环形间隙可取为0.03 mm；

③ 活塞杆、活塞动密封宽度均取3 mm。

（5） 阻尼性能指标［3］

最大压缩阻尼力Fcmax=6 560 N；最大拉伸阻尼力Fmmax=3 450 N；不对称率Dsy=2.20 %；阻尼系数Rate=60 kNs/m；减振效率eff =66 %。

由上述参数，利用Matlab软件计算出广义优化进程中各技术性能指标、关键技术参数等，具体如表2所示。

由表2可见，大部分目标价值满意度偏低，总目标价值仅为0.49；各设计变量的一致性不强，经济性能目标价值的满意度较差，这使得阻尼系统的综合成本较大。因此，此油压减振器还有待进一步优化。

2 横向线性油压减振器

以某提速客车悬挂系统阻尼系数为60 kNs/m的二系横向可调式线性油压减振器进行测绘。

表2　技术性能指标值

2.1测绘结果

储油缸外径D1=80 mm；直径活塞杆直径d=30 mm；活塞直径D=50 mm；防护罩外径D2=88 mm。

技术参数包括：拉伸长度Lm=406 mm；压缩长度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；最大压缩阻尼力Fcmax= 6 790 N；阻尼系数Rate=20 kNs/m。

2.2各性能指标

（1） 选择工作区间内三个典型速度点，其额定阻尼力、最大可调阻尼力如表3所示［2］。

表3　相关性能指标

（2） 其它有关流体参数、结构参数如下：

① 采用德力士壳牌T32液压油，其油液密度ρ=722 kg/m3，动力粘度μ=2.79×10-2Ns/m2。

② 由于双向油压减振器要求阻尼力对称，活塞有效作用面积A就等于活塞杆截面积，活塞杆直径为40 mm，即有A=9.62×10-4m2。图2中，打剖面线部分是活塞杆。

（3） 阻尼孔选择长孔的形式，l=0.85 mm，d=0.32 mm，l/d=2.65。由参考文献［1］可知：当l/d=2～3时，流量系数Cd≈0.81，所以取各阻尼孔的流量系数为Cd=0.81。

（4） 活塞、活塞杆处的数据

① 由所选精密无缝钢管的尺寸确定活塞直径D为60 mm，压力缸筒端面处内、外密封半径 、 分别取35.5 mm、43 mm；

② 压力缸筒一端的端面间隙量可取为0.02 mm；活塞杆、活塞处的环形间隙可取为0.04 mm；③ 活塞杆、活塞动密封宽度均取3 mm。（5） 阻尼性能指标［5］

最大压缩阻尼力Fcmax=7 560 N；最大拉伸阻尼力Fmmax=3 650 N；不对称率 Dsy=2.22 %；阻尼系数Rate=60 kNs/m；减振效率eff =63 %。

由上述参数，利用Matlab软件计算出广义优化进程中各技术性能指标、关键技术参数等，具体见如表4所示。

表4　技术性能指标值

由表4可见，大部分目标价值满意度偏低，总目标价值仅为0.51；各设计变量的一致性不强，经济性能目标价值的满意度较差，这使得阻尼系统的综合成本较大。因此，此油压减振器还有待进一步优化。

3 结束语

采用本文方法对提速机车上使用的一系垂向减振器、二系横向减振器进行测绘，并进行数值分析，得出结论：利用利于线性油压减振器的参数优选和测绘设计变量的分析，能够提供高速列车线性油压减振器的参数优选有效方法，为其使用、安装与维护等问题提供准则，能够让学生了解和掌握此类问题中测绘分析和设计优选参数的具体方法。

［1］杨国桢， 王天福， 刘刚. 机车车辆液压减振器［M］. 北京: 中国铁道出版社， 2011: 10-14.

［2］王定才. 铁路客车油压减振器质量现状分析与建议［J］. 铁道车辆， 2004， 42（12）: 43-44.

［3］王三槐， 樊友权， 刘能文， 等. 铁路机车车辆油压减振器注油量的计算［J］. 电力机车与城轨车辆， 2005， 28（3）: 29-30.

［4］侯杰雄. 对客车国产油压减振器缸端密封结构的改进意见［J］.铁道车辆， 2001， 39（8）: 36-37.

［5］郑剑云. 轨道交通车辆油压减振器密封技术的研究［J］. 机车车辆工艺， 2003（6）: 8-10.

高鑫（1972-），女，高级工程师，研究方向：机械工程。

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

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.040