【word】 提速车辆油压减振器阻力特性及示功图分析

  【word】 提速车辆油压减振器阻力特性及示功图分析【word】 提速车辆油压减振器阻力特性及示功图分析 提速车辆油压减振器阻力特性及示功图分 析 问题讨论铁道车辆第49卷第5期2011年5月 文章编号:1002—7602(2011)05—0031—03 提速车辆油压减振器阻力特性及示功图分析 孟祥伟 (胶济铁路客运专线有限责任公司技术装备部,山东济南25OOO1) 摘要:以K()NI垂向单循环双作用减振器为例,粗略地介绍了其工作原理和内部结构,分析了其循环过程,阻尼特 性及示功图含义,并对常见不合格油压减振器的根本原因进行了分析. 关键词:车辆;油...

  讨论铁道车辆第49卷第5期2011年5月 文章编号:1002—7602(2011)05—0031—03 提速车辆油压减振器阻力特性及示功图分析 孟祥伟 (胶济铁路客运专线有限责任公司技术装备部,山东济南25OOO1) 摘要:以K()NI垂向单循环双作用减振器为例,粗略地介绍了其工作原理和内部结构,分析了其循环过程,阻尼特 性及示功图含义,并对常见不合格油压减振器的根本原因进行了分析. 关键词:车辆;油压减振器;阻力特性;示功图 中图分类号:U270.331.3文献标识码:B 随着动车组等新车辆装备的不断出现,新型油压 减振器的应用也更广泛,其结构及形式一直在改进,技术 性能逐步的提升.因此,了解和掌握油压减振器的lT作 原理,结构及形式,对铁路车辆工作人员有着重要的现实 意义.本文以提速车常用的荷兰KONI公司生产的 垂向单循环双作用油压减振器为例,从工作原理,阻 力特性出发,分析影响油压减振器性能及阻力特征曲 线几何形状的内在因素,通过示功图分析来判定其合 格与否,并对引发不合格的根本原因进行简要分析. 1工作原理及内部结构 油压减振器的工作原理是通过振动时活塞产生的 往复运动把机械动能的全部或一部分转化为液体热能 进行释放,以此来实现能量转换,释放和衰减的过程. 各型油压减振器的主要结构基本一致,一般由防 尘罩,油缸,活塞,活塞杆,各阀及密封元件等组成. 2减振器循环油路 KONI油压减振器采用单向循环原理,无论是拉 伸还是压缩,油均向同一个方向流动,即油始终从压 力缸上腔一阻尼调整阀一节流细长管一储油缸一压力 缸下腔循环流动(图1). 单向循环油路在拉伸时,由于活塞上移使上腔容 积减小,多余的油经导向座上阻尼调整阀进入储油 腔,活塞上移后工作缸下腔容积增加,油由储油腔经过 底阀进入J:作缸.单向循环油路在压缩时,由于活塞 下移使下腔容积减小,多余的油经活塞上止回阀进入 上腔,因存在活塞杆的缘故,上腔容积增加量小于下 腔容积减小量,所以,两者之差的油需再通过导向座 上阻尼调整阀进入储油腔.这样,单向循环油路的油 循环从始至终保持流向不变,唯有压缩时下腔油分两部分 收稿日期:2OlO一0930 作者简介:盂祥伟(1976一),男,工程师. 流向不一样的区域:一部分油进入上腔,另一部分油经过 上腔进入储油腔. 3阻尼力 阻尼力靠流体流经导向座上若干阻尼阀产生的压 力差作用在活塞上下两不同面积上,其拉伸,压缩时所 产生的阻尼力F,F与阻尼阀所产生的压力差及活 塞上下作用面积存在函数关系. (1)拉伸时: FL—PI, (AP—ARD)+FM(1) 其中:PL—f1(Ql_)一f1((AI一ARI))P) 式中:A——活塞面积; Ao,活塞杆截面面积; F——运动时各部产生的综合摩擦力; _厂——拉伸时产生的压力差流量函数关系; Q——由上腔进入储油腔的工作油流量; 尸一一由导向座上阻尼阀所产生的压力差; —— 活塞运动速度. 活塞杆 导向座 工作缸 活塞 储油缸 图1KONI油压减振器单向循环示意图 (2)压缩时: FY—PYz?AP一(PYz,PYs)(AP—AKl】)+FM === PYz?ARD+PYs(APARD)+FM(2) ? 3? 铁道车辆第49卷第5期2011年5月 其中:PYz,PYs—PL PYz一_厂2(QYz)一((AP一(AP—ARD))P) 一 f2(ARD?P) PYs一_厂3(QYs)一f3((AP—AR)口) 式中:Pvz——下腔与储油腔之间的压力差; Q——压缩时进入储油腔的工作油流量; P——由活塞上单向阀所产生的压力差; Qvs——过活塞上单向阀而留存于上腔的流量; -厂2,一压缩时下腔与储油腔间的压力差流量关 系式; .厂3——压缩时上腔与储油腔间的压力差流量关 系式. 对比式(1)与式(2)可知,单循环油路只需考虑 P对A/AkD的影响就可通过同一组节流阀实现 拉伸和压缩完美对称的阻力特性.也就是说,在忽略 活塞止回阀产生阻力的情况下,保证Q:Q,即 A/A.一2时,就可以实现阻力特性对称. 阻尼力F与活塞速度存在线性函数关系,因而 对应的F-v曲线应为线性图形,通过积分运算,F-S曲 线应是类椭圆图形.而实际上根据流体力学理论,考 虑到各阀阻力特性,压力降,流量,介质等诸多因素, F曲线应是近似线性关系,而F-S曲线对应的应为 近似椭圆,本文分析中忽略不计.实际试验所得K0一 NI油压减振器特性如图2所示. 压缩 伸 毒00.10.20.30.4 速度,(m?s) 图2KONI油压减振器F-v曲线示功图含义 力学性能特性曲线可在专用油压减振器试验台上 测试得到,依照铁道部有关油压减振器检修试验标准, 主要是通过试验所得的F_,FS曲线参数对减振器 合格与否进行判定.F-S曲线图形又称为示功图,其 包含了F_曲线图形的信息(F_图形的直观优势是 ? .?2? 斜率为阻尼系数值),更能直观反映油压减振器的循环 作用过程,而且示功陶除了

  示做功或耗功的大小外, 常用于分析研究改善内部工作过程. 图3为示功图循环曲线,所包围的面积表示油压 减振器消耗的功或称之为衰减的能量.FOS坐标系 中横坐标表示位移S,纵坐标表示阻尼力F,零线以上 是向外做拉伸运动时产生的阻尼力,零线以下是向内 做压缩运动时产生的阻尼力;纵坐标左侧为向内压缩 时的位移,纵坐标右侧为向外拉伸时的位移,A—B— C—D—A为一个完整的拉压循环过程. 0 - 0.85 , 1.15 B /’.\ ,’’, AlIC Ol . D 图3对称线减振器判定依据 对油压减振器进行检修试验时,依照试验标准,相 关参数和试验结果,很容易判定合不合格,而且试验结 果可直接通过微机自动生成并打印.本文通过对示功 图常见不合格情况的根本原因进行简要分析,更便于 了解其作用过程. 《25K型客车检修

  》规定:合格的减振器 其阻力系数不超过标准值的?15(2005年1月15 日施行的新铁标TB/T1491—2OO4《机车车辆油压减 振器技术条件》采用阻尼力作为油压减振器的阻尼特 性参数,取消了阻力系数,且参数标准也有变化);示功 图不对称率不超过10%,示功图不得有畸形和突变; 减振器平放24h不漏油,筒体无变形.因此,如果不 满足以上条件,则可判定油压减振器不合格. 4.3常见不合格示功图及缘由分析 根据油压减振器结构原理,循环油路及阻尼特性, 在外界试验条件保证正确的前提下,可通过示功图简 单分析出油压减振器不合格的内在原因.图4为试验 中常常会出现的几种不合格示功图. (1)活塞向内,向外运动时阻尼力均减弱(图4 (a)).原因是阻尼阀压力弹簧预设压力过小或活塞导 杆磨耗漏油. 咖姗咖铷咖姗咖湖0 4332211 z,蛊 提速车辆油压减振器阻力特性及示功图分析孟祥伟 (1)(m)(n)(o) (q)(r) 图4常见不合格示功图 (2)活塞向内,向外运动时阻尼力非常小或几乎 为零(网4(b)).原因是阻尼阀压力弹簧预设压力很 小或为零,无油或导杆严重漏油. (3)活塞向内,向外运动时阻尼力突减且对称(图 4(c)).原【大J是活塞缸壁内部出现局部磨损. (4)活塞向外运动时阻尼力减少,而向内运动正 常(图4(d)).原因是活塞部分有漏油现象. (5)活塞向外运动时不产生阻尼力而向内运动正 常(图4(e)).原因是活塞严重漏油或松动. (6)活塞向外运动到终点时阻尼力突变(图4 (f)).原凶是试验行程设置过大或向外运动时碰到外 界阻挡. (7)压缩时Hj现一段自由行程(图4(g)).原因是 液压油不足导致混有空气或底部止回阀动作过慢,也 有可能为试验安装不当. (8)活塞向外运动时阻尼力正常,而向内运动时 阻尼力减小(图4(h)).原因是活塞缸底部漏油或底 部止回阀有漏油. (9)活塞向内运动时不产生阻尼力而向外运动正 常(图4(i)).原因是活塞缸底部漏油或底部止回阀失 去作用. (10)活塞向内运动到终点时阻尼力突变(图4 (j)).原因是试验行程设置过大或内外运动时碰到外 界阻挡. (11)活塞向内运动时,出现一个向内的峰值并倾 向一侧(图4(k)).原因是油量过多. (12)活塞向内,向外运动的起始阶段出现振荡 (图4(1)).原因是活塞或活塞杆不能自由移动. (13)活塞运动到压缩端时,向内,向外均出现阻 尼力变大且对称(图4(m)).原因是活塞或活塞杆运 行到压缩端时不能自由移动. (14)活塞运动到拉伸端时,向内,向外均出现阻 尼力变大且对称(图4(n)).原因是活塞或活塞杆运 行到拉伸端时不能自由移动. (15)活塞向内,向外运动时阻尼力均增大(图4 (o)).原因是阻尼阀压力弹簧预设压力过大. (16)活塞向内,向外运动时均出现相同程度的自 由行程(图4(p)).原因是试验安装时两端固定卡具 有间隙. (17)活塞向内,向外运动时均出现相同程度的直 线(q)).原因是油压减振器内缺油. (18)试验时,每次往复循环形成的示功图不重合 (图4(r)).原因是油压减振器内的油有杂质. 参考文献: [1]陈耀钧.提速车辆油压减振器阻力特性机理分析[J].铁道车辆, 2001,39(11):14—17. [2]赵云生.提速客车油压减振器的阻力[J].铁道车辆,2003,41(1): 1O15. (编辑:郭晖) ? 33?

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