1、課 題：抗蛇行油壓減震器的檢修工藝設計目錄摘要1第一章油壓減振器緒論21.1 油壓減振器簡述 21.2 油壓減振器分類 21.2.1 按油液的循環方式 21.2.2 按系統中液壓泵的數目不同 31.2.3 按所用液壓泵形式的不同 31.2.4 按向執行元件供油方式的不同 31.3 液壓減振器阻力特性的計算 41.4 影響減振器阻力特性的主要因素 4第二章抗蛇行油壓減震器52.1 抗蛇行減振器背景52.2 抗蛇行減振器的特性52.2.1 阻尼系數52.2.2 卸荷力62.2.3 串聯剛度 62.3 抗蛇行減振器的安裝位置 62.4 抗蛇行減振器安裝高度的優化設計 6第三章油壓減震器常見的故障維修

2、方法 83.1 油壓減震器常見故障 83.2 油壓減振器檢修流程9結論10謝辭12摘要根據抗蛇行油壓減振器檢修數據統計，在車輛運用到90萬km時，抗蛇行油壓減振器活塞桿約有20%在焊縫處出現裂紋。北京動車客車段 組織對損壞的抗蛇行油壓減振器進行了拆檢，發現故障主要是活塞桿焊 接處裂紋導致了斷裂。拆檢發現的主要問題匯總，抗蛇行油壓減振器新 品結構。鋁合金由于其熔點低、導熱系數及熱膨脹系數較大等特點，導致焊后的變形較大，在新一代長編組動車組生產過程中，我們發現抗蛇行減 震器座和底架邊梁內側間隙一直存在過大。抗蛇行油壓減振器是懸掛系統重要的組成部件，其主要作用是在轉向架構架和車體之間產生回轉阻尼力

3、，消耗兩者之間的振動能量，從而起 到抑制蛇行振動的作用。近年來，列車不斷提斷，抗蛇行油壓減振器自身結 構參數和液壓油的油液特性參數發生改變時，列車運行的穩定性會受到極大影響。只有對抗蛇行油壓減振器的結構參數和液壓油的油液特性參 數進行優化，才能滿足人們對于機車車輛日益提高的舒適度的要求。 關鍵詞：抗蛇行油壓減振器檢修工藝第一章油壓減振器緒論1.1 油壓減振器簡述鐵道車輛系統的蛇行運動穩定性是輪軌系統本身的固有屬性，是決定車輛能否高 速運行的關鍵因素。高速車輛必須具備高的蛇行失穩臨界速度 ，否者將影響到其運行 平穩性以及旅客的乘坐舒適性，甚至會引起列車脫軌等安全事故。油壓減振器是鐵道機車車輛上的

4、一個重要部件。由于機車車輛的車輪與鋼軌面 之間是鋼對鋼的接觸，因此，車輪表面的不規則和軌道的不平順都直接經車輪傳到 懸掛部件上去，使機車車輛各部分高頻和低頻振動。如果這種振動不經過減振器來 衰減，就會降低機械部件的結構強度和使用壽命，惡化運行品質。油壓減振器其性 能優劣直接影響到行車的安全性和舒適性。尤其近年來我國鐵路進入一個飛速發展 時期，特別是在鐵路跨越式發展政策的指引下，我國鐵路將會進入一個全新的發展 階段。由于鐵路的提速和城市軌道交通的迅速發展，凸顯出對高性能液壓減振器的 需求，但國內生產的液壓減振器還不能滿足這種需求，這種狀況是由于減振器試驗 設備落后造成的。因此，研制高速列車減振器

5、試驗臺就具有十分重要的實際意義， 因此，有必要使用性能良好的減振器。1.2 油壓減振器分類1.2.1 按油液的循環方式液壓系統可分為開式系統和閉式系統。開式系統是指液壓泵從油箱吸油，油經各種控制閥后，驅動液壓執行元件，回 油再經過換向閥回油箱。這種系統結構較為簡單，可以發揮油箱的散熱、沉淀雜質 作用，但因油液常與空氣接觸，使空氣易于滲入系統，導致機構運動不平穩等后果。 開式系統油箱大，油泵自吸性能好。閉式系統中，液壓泵的進油管直接與執行元件 的回油管相連，工作液體在系統的管路中進行封閉循環。其結構緊湊，與空氣接觸 機會少，空氣不易滲入系統，故傳動較平穩。工作機構的變速和換向靠調節泵或馬 達的變

6、量機構實現，避免了開式系統換向過程中所出現的液壓沖擊和能量損失。但 閉式系統較開式系統復雜，因無油箱，油液的散熱和過濾條件較差。為補償系統中 的泄漏，通常需要一個小流量的補油泵和油箱。由于單桿雙作用油缸大小腔流量不 等，在工作過程中會使功率利用下降，所以閉式系統中的執行元件一般為液壓馬 達。圖1.1減振器端部的連接方式(I )雄游關節1.2.2 按系統中液壓泵的數目不同分為單泵系統，雙泵系統和多泵系統。1.2.3 按所用液壓泵形式的不同分為定量泵系統和變量泵系統。變量泵的優點是在調節范圍之內，可以充分利 用發動機的功率，但其結構和制造工藝復雜，成本高，可分為手動變量、盡可能控 變量、伺服變量、

7、壓力補償變量、包壓變量、液壓變量等多種方式。1.2.4 按向執行元件供油方式的不同分為串聯系統和并聯系統。用聯系統中，上一個執行元件的回油即為下一個執 行元件的進油，每通過一個執行元件壓力就要降低一次。在串聯系統中，當主泵向 多路閥控制的各執行元件供油時，只要液壓泵的出口壓力足夠，便可以實現各執行 元件的運動的復合。但由于執行元件的壓力是疊加的，所以克服外載能力將隨執行 元件數量的增加而降低。并聯系統中，當一臺液壓泵向一組執行元件供油時，進入各執行元件的流量只 是液壓泵輸出流量的一部分。流量的分配隨各件上外載荷的不同而變化，首先進入 外載荷較小的執行元件，只有當各執行元件上外載荷相等時，才能實

8、現同時動作。 此外，還有新型油壓減振器，新型油壓減振器包括一系懸掛用垂向油壓減振器，二 系懸掛用垂向、橫向和抗蛇行油壓減振器，振動加速度及平穩性指標合格，不產生異 常振動,4個抗蛇行減振器必須保持工作正常。機車速度與機車運行的平穩性密切相 關，相同情況下,速度提高，平穩性指標向上限移動。在速度為140 km h- 1時，機車可 以容忍2個抗蛇行減振器出現故障；在速度為160 km h -1時，若4個均失效，則車體 橫向振動非常劇烈，加速度為3. 4 ms -2 ,平穩性指標達到4. 56 ,分別較正常情況下 增加以及用于連接車體并驅動制動單元的耦合減振器全液壓傳動機械性能的優劣， 主要取決于液

9、壓系統性能的好壞，包括所用元件質量優劣，基本回路是否恰當等。系統性能的好壞，除滿足使用功能要求外，應從液壓系統的效率、功率利用、調速 范圍和微調特性、振動和噪聲以及系統的安裝和調試是否方便可靠等方面進行。1.3 液壓減振器阻力特性的計算液壓減振器按照液流方向可以分為油液單向循環流動和雙向往復流動2種類型。它們的基本動作都是拉伸和壓縮。當活塞桿相對于缸筒作拉伸和壓縮運動時，內部 的油液通過節流孔在流動的過程中產生阻力，耗散能量。減振器拉伸時，對活塞桿處液流截面和節流孔處截面利用利方程可推導更為明 顯這表明垂向減振器安裝方式在減小車輛垂向振動的同時，更能有效地抑制車輛的 橫向振動。為安裝橫向減振器

10、時車輛前后端平穩性指標的變化情況。從計算結果來看，安裝橫向減振器時，當阻尼系數小于100kN - s/m時，隨著阻尼系數的增大，車輛前后端 的橫向平穩性指標顯著下降，但垂向有所增大；當阻尼系數達到100kN - s/m時，繼續增加阻尼系數各觀察點的平穩性指標變化不大。1.4 影響減振器阻力特性的主要因素(1)節流閥的結構和參數不同類型的節流閥，具結構雖然各不相同，但基本參數主要都是初始節流孔、可變 節流孔、彈簧的剛度和彈簧的初壓縮力。(2)結構參數對阻力特性的影響，節流孔的面積 變化對阻力特性的影響各種結 構參數的影響最終表現在節流孔面積隨壓力的變化上，以下對節流閥考慮幾種特例 進行分析。當雙

11、向液流減振器壓縮時，其阻力將同時產生于活塞上的節流孔和底閥上的節 流孔，所以與拉伸特性有所不同。由式(4)可知，如果活塞上拉伸和壓縮時的節流孔 相同，則壓縮阻力肯定大于拉伸阻力，且壓縮阻力與拉伸阻力的不對稱率為：Fc - Fe-3_ d222Fc Fe 2Q2。3 2D2 - d2第二章抗蛇行油壓減震器2.1 抗蛇行減振器背景高速轉向架與普通轉向架之間的一個明顯的不同是，高速轉向架都裝有抗蛇行減振器，而普通轉向架較少裝配該件。一般以160 km /h速度為界，速度低于160 km /h的轉向架通常不用裝抗蛇行減振器,而速度高于160 km /h的轉向架一般要裝。當 然這也不是絕對的，對于某些三

12、軸動力轉向架，由于全軸距較長，二系懸掛也有搖頭 阻力矩存在，可能不需要裝抗蛇行減振器。是否裝抗蛇行減振器要視具體情況而定。20世紀90年代中期，英國鐵路研究中心會同當時的 ABB和ALS TOM對跨英吉 利海峽海底隧道的高速臥車進行了一次動力學試驗。試驗最高運行速度為250 km /h ,車輛穩定性很好，達到了設計要求。然后，把抗蛇行減振器卸下來再試驗，速度在160 km /h左右車輛就開始失穩（蛇行運動）。這說明抗蛇行減振器對高速列車來講是十分 重要的部件。2.2 抗蛇行減振器的特性液壓減振器的特性反映在3個主要參數上：阻尼系數、卸荷力和串聯剛度。2.2.1 阻尼系數圖2.1抗蛇行減振器特性

13、圖3.1是2個典型的抗蛇行減振器的特性曲線。它們的卸荷力都是7. 2 kN，但 卸荷速度不一樣，分別為0. 003 5 m /s、0. 035 m /s ,兩者相差10倍。因而它們 的阻尼系數值也相差10倍，分別為2 057 kN s /m、205. 7 kN s /m。上述2種抗蛇 行減振器在高速車上都有應用，如何選擇取決于車輛設計參數和線路條件。盡管兩者 的卸荷力相同，但是減振器支座的強度設計并不相同，因為支座的強度設計并不僅 僅是考慮卸荷力的大小，還必須考慮疲勞強度。2.2.2 卸荷力抗蛇行減振器的卸荷力要選擇適當。卸荷力太小，吸收的振動能量不夠，無法抑 制振動;卸荷力太大，轉向架回轉阻

14、力矩加大，增加了曲線通過時脫軌的危險性。一般 都把抗蛇行減振器的卸荷力選擇在 10 kN左右。2.2.3 串聯剛度工程實踐中，減振器是通過端部的橡膠元件與車體或轉向架上的支座相連。橡膠元件、減振器支座以及液壓油本身都有一定的彈性，所以在實際應用中，液壓減振器 是一個如圖2所示的阻尼和剛度串聯的組合部件。這個剛度通常稱為端部剛度或申 聯剛度。因為一般減振器支座剛度很大，液壓油的可壓縮性也很小，所以串聯剛度主 要取決于橡膠元件的剛度。2.3 抗蛇行減振器的安裝位置抗蛇行減振器通常安裝在靠近轉向架橫向中心線的位置，一端連在轉向架構架上，另一端連在車體上（圖3.2）。在車輛限界許可的條件下，離轉向架和

15、車體的縱向中 心線越遠越好，以提高減振器對搖頭振動的敏感性。圖2.2抗蛇行減振器的安裝位置2.4 抗蛇行減振器安裝高度的優化設計車體的垂向加速度主要包括 3個部分:來自于剛體振動的浮沉和點頭振動，以及 來自于車體結構彈性的彎曲振動。車體的一階彎曲振動。浮沉振動所產生的垂向加 速度在車上各點都是一樣的；由點頭振動而產生的垂向加速度是車體兩端為最大，車 體中心為零。而由車體一階彎曲振動產生的垂向加速度則表現為車體中心和車體兩 端都很大，而在節點處為零。抗蛇行減振器與車體彎曲振動車體的彎曲振動是通過車 體與轉向架的連接而受到激勵的，抗蛇行減振器是其中重要的激勵源之一。當轉向架 產生縱向或點頭振動時，

16、抗蛇行減振器就有可能把振動力傳送到車體上，形成彎曲 力矩，激勵起車體的彎曲振動。也就是說抗蛇行減振器把轉向架的振動耦合到了車體 上。彎曲力偶是力和力矩的乘積，這個力就是抗蛇行減振器的作用力，力矩是抗蛇行 減振器和車體結構的彎曲中性軸之間的距離。抗蛇行減振器安裝高度將會影響傳到 車體上的力和力矩，也就是會影響車體的彎曲振動，所以需要進彳T優化設計，使得轉 向架的振動與車體彎曲振動之間的通過抗蛇行減振器傳遞的耦合降到最低。優化設 計的目標是減小車體中心的垂向加速度 ，現代高速車輛的一階彎曲振動的頻率大約 為8 Hz10 Hz ,所以很容易從車體中心處測量到的垂向加速度的頻譜曲線中辨 認出來。所謂的

17、抗蛇行減振器安裝最佳高度也就是車體中心所產生的垂向加速度最 小時的高度。有時計算所得到的安裝最佳高度會與車輛限界發生矛盾，而不得不尋找 妥協方案。第三章油壓減震器常見的故障維修方法3.1 油壓減震器常見故障為了使車架與車身的振動迅速衰減，改善汽車行駛的平順性和舒適性，汽車懸 架系統上一般都裝有減震器，目前汽車上廣泛采用的是雙向作用筒式減震器。影響 汽車行駛的平穩性和其它機件的壽命，因此我們應使減震器經常處于良好的工作狀 態。可用下列方法檢驗減震器的工作是否良好。圖3.1減震器結構圖使汽車在道路條件較差的路面上行駛 10km后停車，用手摸減震器外殼，如果不 夠熱，說明減震器內部無阻力，減震器不工

18、作。此時，可加入適當的潤滑油，再進 行試驗，若外殼發熱，則為減震器內部缺油，應加足油；否則，說明減震器失效。用力按下保險杠，然后松開，如果汽車有 23次跳躍，則說明減震器工作良好。當 汽車緩慢行駛而緊急制動時，若汽車振動比較劇烈，說明減震器有問題。拆下減震 器將其直立，并把下端連接環夾于臺鉗上，用力拉壓減振桿數次，此時應有穩定的 阻力，往上拉的阻力應大于向下壓時的阻力，如阻力不穩定或無阻力，可能是減震 器內部缺油或閥門零件損壞，應進行修復或更換零件。在確定減震器有問題或失效后，應先查看減震器是否漏油或有陳舊性漏油的痕 跡。油封墊圈、密封墊圈破裂損壞，貯油缸蓋螺母松動。可能是油封、密封墊圈損 壞

19、失效，應更換新的密封件。如果仍然不能消除漏油，應拉出減震器，若感到有發 卡或輕重不一時，再進一步檢查活塞與缸筒間的間隙是否過大，減震器活塞連桿有 無彎曲，活塞連桿表面和缸筒是否有劃傷或拉痕。如果減震器沒有漏油的現象，則應檢查減震器連接銷、連接桿、連接孔、橡膠 襯套等是否有損壞、脫焊、破裂或脫落之處。若上述檢查正常，則應進一步分解減 震器，檢查活塞與缸筒間的配合間隙是否過大，缸筒有無拉傷，閥門密封是否良好，閥瓣與閥座貼合是否嚴密，以及減震器的伸張彈簧是否過軟或折斷，根據情況采取 修磨或換件的辦法修理。另外，減震器在實際使用中會出現發出響聲的故障，這主要是由于減震器與鋼 板彈簧、車架或軸相碰撞，膠

20、墊損壞或脫落以及減震器防塵筒變形，油液不足等原 因引起的，應查明原因，予以修理。減震器在進行檢查修復后應在專門試驗臺上進行工作性能試驗，當阻力頻率在 100±1mnW,其伸張行程和壓縮行程的阻力應符合規定。 如解放CA1091伸張行程最 大阻力為21562646N壓縮行程最大阻力為392588N東風車伸張行程最大阻力為 24503038N壓縮行程最大阻力為 490686N如果沒有試驗條件，我們還可以采用 一種經驗做法，即用一鐵棒穿入減震器下端吊環內，用雙腳踩住其兩端，雙手握住 上吊環往復拉24次，當向上拉時阻力很大，向下壓時不感到費力，而且拉伸的阻 力與修理前相比有所恢復，無空程感，

21、則表明減震器基本正常。3.2 油壓減振器檢修流程圖3.2油壓減振器檢修工藝流程圖車輛在段修時要對油壓減振器分解檢修，組裝后進行阻力試驗和漏泄試驗。減 振器從車下拆下以后，應記錄編號和所屬車號。銘牌丟失或鋼印不清者，應重新編 號，以免檢修試驗時混亂。分解之前，最好先在試驗臺上試驗，并記錄示功圖，根 據示功圖的形狀，分析其內部有關零件的缺陷和檢修時應注意的處所。分解時，零 件應成套放在一起，以免互相調換，造成配合不嚴密。結論本文對抗蛇行油壓減振器進行結構介紹，依據抗蛇行油壓減振器的工作原理建立 了其物理結構模型，并將油壓減振器的F-S、F-v特性嵌入其物理結構模型中，進而建立 抗蛇行油壓減振器的參

22、數化模型。在機車的各種運行工況下，主要包括高速直線運行 和低速曲線運行，將抗蛇行油壓減振器的結構參數和油液參數考慮在減振器參數化建 模中。由于液壓油的特性會受到油溫、油壓和油液中空氣含量的影響，因此建模過程中這些因素也需進行考慮；對抗蛇行油壓減振器的各項參數運用正交試驗方法進行 優化。在車輛之間安裝適當的橫向和垂向減振器可明顯減小由線路不平順隨機激擾 所引起的列車振動響應。不管是垂向還是橫向減振器都是在抑制車輛的橫向振動方 面更有效果。當橫向和垂向減振器同時安裝時，垂向振動也可以得到較好的抑制。 通過對多輛鋁合金車體枕梁組成的跟蹤分析，找到了問題的原因，應用剛性約束工裝 并改進了焊接順序，使減震器座與邊梁間隙控制在2mm以下，滿足了批量生產的需求 提高了底架的生產質量，為鋁合金車底架的焊接積累了寶貴的經驗。新型油壓減振器以及多功能減振器試驗臺的研制成功。對我國機車用油壓減振 器的研制和開發起到了積極的促進作用。特別是抗蛇形減振器和耦合減振器，其性 能指標基本上達到了進口油壓減振器的水平.為用國產抗蛇形減振器代替進口抗蛇 形減振器打下了堅實的基礎。參考文獻1楊相健;機車車體抗蛇行減振器座結構模塊化設計J；電力機車與城軌車輛；2005年01期2楊國楨.液壓減振器的阻力特性和線性減振器的研究A