第四节 减 振 器

4. 油压减振器的测试 1）目的: 铁道机车车辆上的油压减振器是一个重要的部件，它 在车辆运行中能衰减振动振幅,对车辆强度与动力特性影响 较大,它的性能好坏直接关系到列车的舒适性和安全性。由 于油压减振器长期高速往复运动和处于高温状态，密封圈容 易老化而导致漏油，或者油液在高温下碳化，二者都会改变 阻尼系数，甚至使其失去减振作用。因此，为保证行车安全 应使用车辆油压减振器试验台定期对油压减振器进行测试， 并据其状态确定必要的维修保养策略。
. 关于卸荷问题: 为了防止减振器因振动速度过大使油压过高，要求减振器有限压（卸 荷）作用。SKF型减振器心阀部分设有直径为５毫米的卸荷孔，开启卸 荷孔增大节流孔面积，可以限制油压的急剧增高。减振器的卸荷特性可 设计成图６一３０那样，曲线ＯＡ段表示正常工作区，ＡB段表示卸荷区， 在此范围内，卸荷孔开启后，节流孔面积增大，阻力缓慢上升。通常， 减振器工作在卸荷区之前。因此，所谓“卸荷”，实际上就是起安全阀 的限制作用。
液压减振器: 客车转向架一般采用液压减振器，这是一种具有粘性阻尼的减振 器，其特点是振幅的衰减量与幅值大小有关。振幅大时衰减量也大，反之 亦然。
安装位置: . 客车采用的液压减振器一般与螺旋弹簧并联安装在中央弹 簧装置中; . 在机车、电动车组及高速客车转向架上通常还在轴箱弹簧 装置中安装液压减振器，轴箱减振器和轴箱螺旋弹簧并联安 装在轴箱和构架之间，主要用以衰减转向架的点头振动。轴 箱减振器压缩方向的阻力应小于拉伸方向的阻力，或者只有 拉伸方向作用。因轴箱减振器直接承受来自轨道的冲击，这 样既可减少冲击的传递，还可提高减振器本身的耐久性; . 在中央弹簧悬挂装置中安装横向减振器，横向减振器通常 水平安装在摇枕和构架之间，用以衰减车辆的横向振动; . 有的还安装抗蛇行的减振器。
3. 阻力特性分析 现以SKF1型液压减振器为例，来分析其阻力特性。
1）减振器拉伸工作过程 图6—27为减振器拉伸工作过程示意图，拉伸时，活塞上部的油液经 节流孔f流向活塞下部；同时有一部分油液自贮油缸经进油阀流入缸筒， 以补偿活塞下部油液的不足。
图 6-27
根据流体力学基本原理．经节流孔f2 的流量为： （6-62）
而Ｑ2也正是活塞上移时上部油缸体积的减少量，即 Ｑ2=VA2 （6-63） 式中A2——活塞上部油缸油液截面积 V——活塞相对缸体的运动速度
由以上两式可得： （6-64） 若设Ａ1为活塞下部油液截面积，则作用在活塞杆上的拉伸阻力Pu为： （6-65） (6-65a) 将式（６—65a）代入式（６—64）得 (6-66)
（6-69）
（6-70） （6-71）
图６—２８
（6-72）
将式（６—７２）代入式（６—７０）经整理并略去做小项后，得 计算压缩阻力的公式为：
（6-73）
分析: . 需要指出的是，以上计算式均未考虑减振器内部的摩擦 力和漏泄的影响。试验表明，在一般情况下，内部摩擦力和 漏泄对阻力Pu和Ｐl的影响是不大的。 . 由计算看出，减振器压缩时也具有和拉伸时一样和运动 速度平方成正比的阻力特性，但数值上压缩过程的阻力要稍 大些。对SKF1型减振器计算表明: （Ｐl—Pu）/（Ｐl + Pu ）＜１０％ 在运用中规定该值≤１５％即为正常，并可认为二者是相等的。
式中（Ａ1—Ａ2）是活塞杆的截面积，通常p1（Ａ1—Ａ1）值比起拉伸阻力Pu小得 很多，可以略去不计，于是上式化成：
(6-67) 计算拉伸阻力的公式可写成： (6-68) 这就证明，具有固定节流孔面积f2的减振器阻力与活塞相对缸体运动速度的平方 成比例。
2）减振器压缩工作过程 图６—２８为减振器压缩工作过程示意图。压缩时，活塞下部的油液 经节流孔f2流向活塞上部，同时有一部分多余的油液经进油阀孔f3流入贮 油缸。流经节流孔f2和进油阀孔f3的油液流量分别为：
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3) 计算例: SKF1型减振器内缸直径为７cm，活塞杆直径为2.5cm，Ａ2=33.6厘米，取 γ=0.00089公斤／厘米，ｇ=981厘米／秒，μ 2=0.85， μ 3 =0.82。将其代入到式 （６—６8）和（６—７３）中便得拉、压时阻力的表达式：
此处的Ｖ以厘米/秒计，f2、f3分别为心阀节流孔和进油阀片上小孔的面积，以平 方毫米计。 按上两式计算的结果与试验结果比较，两者基本相符，如图６—２９所示。
第四节 减 振 器
前言: 作用: 减振器起减小车辆振动振幅的作用，减振器产生与振动方向相反的 作用力，起着阻止振动的作用。通常减振器有变机械能为热能的功能。 分类: 按减振器的阻力特性（阻力变化规律），可分为常摩擦力和变摩擦 力两种减振器。 按减振器的结构特点又可分为摩擦减振器和液压减振器两类。 摩擦减振器: 因结构简单，制造、维修方便，广泛应用于货车转向架上。
一、液压减振器的阻力特性和计算
1. 结构及阻尼力的产生 液压减振器是一个密封的、充满油液的油缸，缸内有一活塞将油缸 分成上下两部分，活塞上开有小孔称为节流孔。当活塞上下移动时，使 粘性液体通过节流孔向活塞的另一侧流动。此时，油液和节流孔之间以 及油液本身之间产生粘性摩擦阻力，活塞运动速度愈高，油压愈高，粘 性阻力也愈大。减振器通过阻力功把车辆振动的机械能量转化为热量而 散逸，从而衰减振动，通常称这种阻力为粘性阻尼。
(4) 油压减振器测试 油压减振器型号:T170J14012A (株洲电力机车研究所研制).按上述减 振器的安装及测试的操作规程进行测试.
测试条件: 正弦位移激励, 振幅 59.9mm , 频率0.5Hz .
测试结果:最大阻尼力:7953.98N ,阻尼系数:812.895 Ns/cm ,示功图不对称 率δ=0.1094%,从位移-力示功图和速度-力曲线图来看,没有明的畸形,符合 δ<10%的使用要求.
2) JS-30/250油压减振器试验台 (1) 设计特点 该试验台的主要液压元件和传感器为进口件，测控系统 采用高可靠性的硬件和先进的虚拟仪器软件。另外，液压系 统还进行了严格的热平衡匹配，故可进行一般试验台不能进 行的减振器寿命试验工作。考虑到减振器的种类主要为垂直 类，故该试验台上配备了两套垂直减振器的试验装置，二者 可以同时工作。该试验台的激振能量由往复运动的油缸提供， 具有摩擦阻力小、行程调节方便、调速范围宽和激振函数可 任意设定等优点。它的超大激振力和往复行程是其它曲柄滑 块式试验台无法提供的。
2. 阻力与活塞速度的关系
1） 液压减振器的阻力与活塞拉伸或压缩的速度有关，速度愈高，阻力就 愈大。 2） 阻力Ｐ与活塞速度V的关系用下式表示： P=CV n （6——61） 式中Ｃ——阻力系数； V——活塞相对缸体的运动速度； n——速度指数，一般n =１～２。 （1） 速度指数n 速度指数n 影响阻力特性的变化规律，其值与节流孔结构和特性有关。 ① 当节流孔面积固定时，阻力与活塞相对缸体运动速度的平方成正比，即ｎ=２, 其节流孔结构形状简单，如SKF1型减振器的节流孔就是一个固定小圆孔，所以其 阻力与活塞运动速度平方成正比的关系; ② 若节流孔的开启面积随油缸中的油压p0增大而增大并与p01/2成正比时，则n=１， 即为线性阻力特性。线性阻力节流孔的结构和工艺要复杂些。 （2） 阻力系数Ｃ 阻力系数Ｃ主要与活塞面积和节流孔面积大小有关，孔的面积愈大，阻力愈小。
(2) 技术参数
可测最大阻尼力：30KN, 最大减振器行程：250mm, 同 时测试减振器数量：2个, 液压系统压力：12Mpa, 装机功率： 7.5KW, 外形尺寸：1120×645×1280mm, 重量：1200Kg (3) 结构
该试验台由液压站和电控测试台两大部分组成。油箱为 全封闭式不锈钢结构；油泵电机卧式安装在油箱的面板上； 装有比例阀、换向阀及溢流阀的液压集成块高架安装于面板 上；所有压力表组成表站，安装在试验台架的前景面板上； 减振器安装组件安装在试验台架左右两侧，由油缸、支座、 拉压传感器、位移传感器等构成一组测试单元。