电液比例溢流阀控式横向半主动油压减振器阻尼特性研究

　　0 引言

　　随着我国铁路事业的快速发展, 列车高速运营成为必然。但是当机车车速达到 200km/h 以上时横向振动加剧, 严重影响列车的安全性和舒适性[1], 这对其横向悬挂系统的减振性能提出了更高的要求。采用传统的被动悬挂系统, 阻尼力在列车运行过程中不能进行调节, 难以满足列车对横向动力学性能的进一步要求。而全主动悬挂系统虽然具有良好的动力学性能, 但结构复杂, 造价昂贵, 需要外部能源输入, 所以应用不多。鉴于此, 近年来对半主动悬挂系统的研究受到广泛重视。

　　半主动悬挂采用无源可控的阻尼器, 能够根据预定的阻尼控制规律, 及时调节阻尼力的大小。与全主动悬挂相比, 半主动悬挂不需要专用能源装置, 结构相对简单, 减振效果接近于全主动悬挂,有着良好的性价比,是一种实用的悬挂形式[2]。研究表明[3、4], 采用半主动悬挂系统能够有效地改善列车运行的横向平稳性, 提高乘坐舒适度。

　　半主动减振器是列车半主动悬挂系统中的重要设备, 其直接影响着悬挂系统的性能。随着对半主动减振器的不断研究, 目前提出了多种实现方法, 如磁流变液、电流变液减振器, 高速开关阀切换阻尼, 电液比例溢流阀调节阻尼, 步进电机调节阻尼减振器等。本文对电液比例溢流阀调节阻尼的横向半主动减振器阻尼特性进行研究分析。

　　1 半主动减振器结构原理

　　电液比例溢流阀调节阻尼的横向半主动减振器由减振器本体、两个高速开关阀、一个电液比例溢流阀及相应的控制油路组成, 其结构原理如图 1 所示。通过控制两个高速开关阀的通与断, 使减振器在不需要阻尼力的方向上卸荷[5], 以实现天棚控制原理的半主动控制功能。节流阀和电液比例溢流阀并联组合部分是减振器阻尼实现的核心, 通过改变电液比例溢流阀的控制参数以调节阻尼力的大小。

　　2 半主动减振器的理论分析

　　为简化运算, 不考虑减振器的摩擦与泄漏及两高速开关阀卸荷作用的影响, 并忽略了油液惯性力、可压缩性及沿程压力损失等[1]。

　　2.1 拉伸行程

　　拉伸时活塞上的单向阀关闭, 被压缩的油液由左腔流出, 经节流阀和电液比例溢流阀流回油箱; 减振器右腔体积增大, 不足的油液由油箱经右腔底部单向阀给予补充。此时左腔为高压腔, 右腔为低压腔。

　　流出左腔的流量:

式中 ql———拉伸时流出左腔的流量, 单位为 m3/s;

　　D———活塞直径, 单位为 m;

　　d———活塞杆直径, 单位为 m;

　　vl———拉伸时活塞速度, 单位为 m/s。