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气液缓冲器结构参数与动态特性研究
| 论文题名： | 气液缓冲器结构参数与动态特性研究 |
| 关键词： | 轨道车辆;缓冲器;气液缓冲器;动态特性;数值模拟;冲击试验 |
| 摘要： | 随着高铁技术的快速发展，截止2020年，高速列车运行的最高速度已达到420km/h，这也使越来越多的研究者更加关注列车的被动安全装置，这其中，缓冲器是最关键的功能部件。缓冲器的作用是在轨道车辆启动、制动、运行时加减速和发生碰撞事故时吸收纵向冲击力，从而保护车厢内乘客和货物的安全。目前，我国高速列车组应用的气液缓冲器主要依赖国外高价进口，国内制造的气液缓冲器尚不能满足列车运行需求。因此，本文开展气液缓冲器结构参数与动态特性的研究具有重要的理论意义与工程实用价值。 气液缓冲器因为其性能稳定、容量大和体积小等优点而被广泛使用在高速列车组，但由于其结构的复杂性和动态特性的非线性，而难以建立准确的仿真模型。本文通过对一款典型的气液缓冲器结构与工作原理的分析，建立了气液缓冲器工作过程的动力学模型。在多体动力学软件RecurDyn中建立了冲击台车、轨道、刚性墙和简化后的气液缓冲器多体动力学模型。在AMESim中建立了该款气液缓冲器的液压和气压回路，最后通过联合仿真的方法实现了气液缓冲器气-液-机耦合的仿真计算。通过不同冲击碰撞速度下气液缓冲器动态特性的仿真分析，发现气液缓冲器的缓冲位移、阻抗力及吸收能量随着冲击碰撞速度的增大而增大。 为了判断仿真模型是否能够模拟真实气液缓冲器的碰撞过程，在中车长春轨道客车股份有限公司的轨道客车实验室进行了动态冲击试验，试验结果与仿真结果基本一致，证明了本文建立的气液缓冲器仿真模型的合理性。在该仿真模型的基础上，通过改变仿真参数研究了不同冲击工况、结构参数和工作介质参数对气液缓冲器动态特性的影响规律，结果表明冲击物的质量和速度、节流阻尼环缝的宽度和液压油的粘度对气液缓冲器的性能影响较大。气液缓冲器的缓冲位移随着节流阻尼环缝宽度的增大而增大，其阻抗力随着节流阻尼环缝宽度的增大而减小，液压油的粘度对气液缓冲器的影响规律与之相反。此外，气液缓冲器的缓冲位移和阻抗力均随着冲击物质量和速度的增大而增大。 本文建立的气液缓冲器仿真模型可以模拟列车碰撞过程的真实工况，对实现气液缓冲器自主开发以及优化设计具有重要的参考价值。 |
| 作者： | 衡天龙 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 冯增铭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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