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原文传递轨道车辆新型液气缓冲器特性研究

论文题名：	轨道车辆新型液气缓冲器特性研究
关键词：	轨道车辆;液气缓冲器;数学建模;动态仿真;结构参数
摘要：	缓冲器是轨道交通车辆最主要的能量缓冲装置之一，通过它来缓和和削减列车在运行和调车作业过程中的纵向冲击力。缓冲器性能好坏直接影响到列车的运行速度、调车作业效率以及乘坐的舒适性和安全性。液气缓冲器具有容量大、吸收率高、缓冲特性易于调整等优点，并且利用惰性气体代替原来的钢弹簧，不但消除了弹簧的疲劳现象，还实现了无损耗工作，减少了维修量，提高了使用寿命。我国用于轨道车辆的液气缓冲器技术还不够成熟，目前仅在从法国阿尔斯通公司引进的CRH5动车组上装配了液气缓冲器。　　通过对用于轨道车辆的现有液气缓冲器进行分析对比，在此基础上根据轨道车辆用缓冲器的设计要求，设计了一种结构新颖、具有三段阻尼结构的新型液气缓冲器，介绍了它的结构特点和工作原理。对液气缓冲器的活塞杆、阻尼阀、阻尼孔、阻尼环缝以及气体腔建立了较为详细的数学模型，并且采用四阶龙格库塔法对所建立的数学模型进行求解。利用Matlab编写仿真程序，对液气缓冲器的静态特性、动态特性以及结构参数对缓冲特性的影响进行分析研究。　　从静态仿真分析中可以看到:压缩速率不变时，随着初始压强的增大，缓冲器初始阻抗力和最大阻抗力显著增加，吸收的能量也在相应增加，缓冲特性曲线形状基本保持不变，选择合适的初始压强有助于提高缓冲器吸收能量。初始压强不变时，随着压缩速率的增大，初始阻抗力也相应的增大，最大阻抗力增加不明显，基本保持在500KN～600KN之间，而缓冲器的容量却成倍的增加。该缓冲器的静态特性可以很好的保证轨道车辆在稳态运行过程中的舒适性和安全性。　　从动态仿真分析中可以看到:随着冲击物质量的增大，缓冲器的行程、吸收的能量以及缓冲效率均在增大，在不超过缓冲器承载能力的情况下，最大阻抗力基本保持不变，阻抗力达到最大值后的下降速率在不断减小。随着冲击速度的增大，缓冲器的的缓冲特性曲线形状基本不变，缓冲器的最大阻抗力、缓冲行程、吸收的能量以及缓冲效率均在增大。随着初始压强的增大，缓冲器的最大阻抗力、缓冲行程都在增大，吸收的能量有稍微的减小，但是缓冲时间却在明显增加。随着粘度系数的增大，最大阻抗力和吸收的能量均在增加，缓冲行程在不断减小。随着阻尼孔直径的增大，缓冲行程相应的在增大，最大阻抗力和吸收的能量却在减小。随着阻尼孔长度的不断增大，最大阻抗力略有增加，缓冲行程在缓慢减小。阻尼孔直径对缓冲器性能的影响明显要比阻尼孔长度的影响大得多。　　从新型液气缓冲器在地铁车辆的应用仿真中可以看到:该缓冲器吸收能量大、缓冲效率高、能量吸收率超过90％。单个缓冲器能够满足11km/h的连挂冲击速度，此时缓冲器具有较好的缓冲特性。通过对液气缓冲器的参数进行调整之后，可以得到适用于不同冲击速度下的缓冲器，该缓冲器在特定的最大冲击速度下具有良好的缓冲特性，且最大阻抗力、缓冲行程、能量吸收率等缓冲器设计指标均能满足地铁车辆的设计要求。该缓冲器缓冲特性曲线能够根据需要进行调整，可以进一步提高缓冲性能，满足更高的连挂冲击速度，为轨道车辆的提速和运行安全性提供有力支持。
作者：	李伟刚
专业：	机械设计及理论
导师：	张锁怀
授予学位：	硕士
授予学位单位：	陕西科技大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文