机车悬架系统的MR减振器动密封与耐久性研究

摘要

铁路车辆（机车）振动降低了车辆零部件的使用寿命，使车辆易发生故障，乘客的舒适感降低，同时破坏了车辆运行的平稳性，严重影响车辆的运行品质，因此对铁路车辆振动的控制十分重要。减振器是铁路车辆振动控制中的核心器件，在各种减振器中，磁流变（MR）减振器兼有主动控制和被动控制的双重优点，是理想的半主动减振器件，在铁路车辆上有广阔的应用前景。为加快 MR减振器在铁路车辆上的应用进程，论文面向铁路车辆悬架系统的使用要求，对 MR减振器的力学性能、密封性能、响应速度以及疲劳性能开展了如下研究工作：
　　首先，理论分析了温升对传统 MR减振器速度特性、响应时间、可调系数的影响，并实验研究了减振器在温升下的力学性能，结果发现，随着温度的升高，相同工况下的减振器阻尼力减小，响应时间减小，可调系数增大，实验结果与理论分析结果吻合较好，数据显示，电流为0时，温度对减弱减振器阻尼力影响较大，而随电流增加，温度对阻尼力影响变弱。
　　其次，针对减振器的泄漏问题，提出一种动密封结构，并阐述了动密封的工作原理，设计制造了MR减振器，完成其装配过程。动密封结合了磁密封和波纹管密封的原理，由三级密封结构组成，减少了密封件的磨损，提高了密封的可靠性，具有良好的耐久性，适用于铁路车辆的高频振动和长期振动条件。
　　再次，对设计的动密封结构进行耐压分析计算，依靠伯努利方程计算了一级密封的降压能力和载液在抗磨损装置中的能量损失，运用动态密闭容器压力公式计算了二级密封的耐压能力，利用磁密封耐压计算公式求出三级密封的耐压值，并验算了减振器的耐压能力，结果表明，动密封能够满足减振器的密封要求。
　　最后，利用 ANSYS有限元软件对减振器的活塞杆和波纹管进行疲劳仿真研究，并对加工好的减振器进行温升下力学性能实验和常温下泄漏及耐久性实验，与传统MR减振器的实验数据对比分析，结果显示，新减振器相比老减振器，密封性能更好，在长期振动下的力学性能更稳定，减振性能更可靠。

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1绪论

1.1前言

1.2国内外研究现状

1.3MR减振器动态性能

1.4本文研究内容

2传统MR减振器性能

2.1MR减振器原理

2.2力学模型

2.3实验

2.4 性能测试与分析

2.5本章小结

3动密封结构

3.1 动密封设计

3.2 动密封工作原理

3.3装配及零件

3.4 本章小结

4 基于ANSYS的仿真分析

4.1活塞杆

4.2波纹管

4.3 本章小结

5动密封耐压计算

5.1一级密封

5.2二级密封

5.3三级密封

5.4动密封耐压验算

5.5本章小结

6 MR减振器性能实验

6.1实验装置及方法

6.2性能测试与分析

6.3新老减振器性能对比

6.4本章小结

7总结与展望

7.1 全文总结

7.2 工作展望

参考文献

在学研究成果

致谢