机车车辆油压减振器理论和实践现状与问题探讨

2016-02-04412001株洲联诚集团减振器有限责任公司湖南株洲吴忠发

中国机械 2016年8期

412001 株洲联诚集团减振器有限责任公司湖南株洲｜吴忠发

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相较于进口发达国家生产的油压减振器，国产油压减振器在理论研究、试验设备与实践方面都相对落后。而完善有关理论，并且在实践中加强理论的检验，才能够使国产机车车辆油压减振器的性能得到提升。基于这种认识，本文对机车车辆油压减振器理论和实践现状与问题展开了分析，从而为油压减振器研究与应用提供参考。关键词：机车车辆；油压减振器理论；试验设备；实践现状

随着铁路运输事业的发展，国内机车车辆油压减振器行业也取得了一定的发展。但就目前来看，国内机车车辆油压减振器理论研究仍然不够完善，在实践应用的过程中无法发挥应有的指导作用。因此，还应该对国内的油压减振器理论及其实践现状展开分析，以便明确有关理论的未来研究方向，继而更好的促进减振器行业的发展。

机车车辆油压减振器概述

油压减振器是机车车辆走行部件悬挂系统关键重要的构件之一。其通过活塞在油缸中的往返运行，产生拉伸与压缩作用，油液在密闭的腔体中，通过预定的油路流经阻尼阀而产生液压减振阻尼力，同时，油压减振器将悬挂系统的振动能量转化为油液的热量散逸到空气中，从而使走行部件悬挂系统的振动得到衰减，继而避免车辆在运行过程中在临界共振区出现振动和蛇行运行现象，保证车辆平稳、安全地运行，提高车辆结构部件的使用寿命和车辆运行舒适性。

机车车辆油压减振器理论与实践现状

a线性阻尼系数理论

就目前来看，我国机车车辆油压减振器理论依然是围绕线性阻尼系数对减振器性能展开评价的。但从实践角度和流体力学角度来看，油压减振器产生的阻尼应该非线性的，事实上发达国家生产的油压减振器其内部阻尼结构，没有一种是线性的。从分析油压减振器线性阻尼系数理论的来源可以发现，它是从减振器单点测试法的角度出发延伸出的理论。就目前来看，该种测试方法依然在国内沿用，但是已经拥有了新的定义。具体来讲，就是在一个名义速度V0下获得名义阻尼力F0，然后将该阻尼力值点与原点直线相连，从而取得线性阻尼系数的F-V曲线。但实际上，采取用直线连接两个不同性质的点进行测试数据的处理并非是科学的数据处理方法。

从本质上来讲，线性阻尼系数理论的产生是建立在机车车辆动力学计算的基础上的。根据动力学依悬架系统原理，可以将车辆的各组件划分成弹簧的上下两段的质量，然后按照各自的方向将相关力及质量运动的关系利用一组微分方程组表示。在求解方程组的过程中，则需要使减振器阻尼为常量系数，才能够满足动力学要求。但随着科学技术的发展，已经不需要采取该种动力学计算法进行减振器实际阻力特性分析［1］。

b多点测试方法理论

从发达国家生产的油压减振器的测试情况来看，在进入中国之前，这些进口油压减振器都采用的是多点测试进行装置出厂检验。但进入中国以后，开始生产提供单点测试结果的油压减振器产品。对多点测试方法在较多情况中，除了需要对减振器在卸荷速度下的卸荷力进行测量外，还要在减振器达到卸荷速度前和卸荷速度后对其阻尼力进行测试。采取多点测试方法，需要对2个以上的速度点进行测试，以便形成F-V曲线。而减振器的类型不同，采取的多点测试方法也并不相同。在对减振器进行研究开发和试验的过程中，还要增加测试点数，以便更好的对减振器的实际阻力特性展开分析，继而更好的了解减振器结构与性能的关系。在此基础上，通过对油路进行重新调整，并且对节流的各参数进行调整，则能够使减振器的性能得到提升。此外，利用多点测试理论，则能够从力的角度对减振器的耗散能量进行控制［2］。而使用单点测试方法，则无法反映出减振器耗散能量。但从已有理论成果来看，线性阻尼的减振器在正弦位移下将产生标准椭圆形的示功图，椭圆的长短轴分别代表减振器最大阻尼力和振幅，其面积能够反映出减振器在一周期内的耗散能量。

c速度点理论

在减振器行业，速度点指的是活塞谐波振动中的速度峰值点，其位于正弦波激振的行程中点位置。在过去较长的时间里，有关速度点概念的认识存在着错误。在这种错误理解下，原本使用的单点测试法将导致速度点被包含在名义速度正弦激振中，所以无法获得单独的示功图。使用多点测试法，则会对速度点的正弦激振和测值进行单独构筑，所以能够获得单独示功图［3］。而没有单独示功图，将导致椭圆比修正法无法得到使用，因此将给整车的设计带来一定的困难。

机车车辆油压减振器理论研究需解决的问题

a减振器漏油问题

随着相关理论的发展，减振器的试验规范已经逐步得到了完善，从而使减振器漏油的问题得到改善。但是，减振器漏油的问题的克服虽然是低级阶段的问题，但却并非是简单的问题。因为，机械行业使用的液压油缸的种类多样，却不曾被漏油问题所困扰。而油压减振器与液压油缸则有较大的区别，即前者是被动工作，后者是主动工作。正是由于具有该特点，油压减振器的研究将不能采取过去减振器行业的研究理论，而是要对新的机理进行引进，同时也要进行老的机理的协调和调整，以便使以漏油

问题为标志的低级阶段问题得到改善，继而使理论在实践中得到更好的应用。

目前，随着国内企业对油压减振器理论研究及应用的不断深入，国产机车车辆油压减振器漏油问题已经成为过去，中国LINCE研制的新型高速重载大功率交流传动机车油压减振器，通过采用新型结构原理、优化密封系统组件结构、配合参数和活塞杆表面处理工艺等方法，经过台架耐久试验及批量装车运用，产品寿命超过进口发达国家生产的同类产品。其成为中国和谐机车系列油压减振器国产品牌唯一供应商，产品占有HXD1系列机车用油压减振器70%市场份额。

b多点测试问题

想要使减振器理论得到进一步完善，还要从减振器性能的检测入手。具体来讲，就是需要使国内减振器能够通过多点测试考核。但就目前来看，国内减振器生产受制于派生试验台性能的约束，以至于无法实现多点测试。而想要缩短国产减振器生产技术水平与发达国家减振器生产技术水平的差距，还要进行多点测试试验台的研制，以便为相关理论的研究和实践生产的进行打下良好的基础［4］。在此基础上，相关部门才能够制定新的标准，从而使多点测试方法在减振器行业得到普及应用。

c整车设计匹配问题

加强减振器的性能测试后，还要从整车设计匹配角度对油压减振器理论研究进行完善。具体来讲，就是针对速度点理论进行深入的研究，以便对减振器阻力在等速线上的频衰特性展开研究。从国外研究情况来看，有关该方法的研究已经取得了一定的成果，从而使国外减振器行业对减振器本质有了更好的把握［5］。而通过较好的掌握减振器的本质，则能够对减振器的整车设计匹配问题进行更为深入的研究，继而使油压减振器的性能得到进一步的优化。