空气弹簧自由边界模拟控制策略研究

针对空气弹簧水平多点支撑自由边界模拟系统存在的过约束、难收敛和非线性控制问题,首先,采用自由度解耦控制方式,在削弱系统内力的基础上,将空间自由度的控制目标分解为每一个控制通道的控制目标,解决了系统过约束问题;其次,利用改进积分分离(proportion integration differentiation,简称PID)控制算法克服系统超调,解决了系统震荡收敛问题;最后,采用经验数据对空气弹簧刚度进行实时二维插值补偿,解决了系统非线性问题。实测结果表明,该控制系统设计合理,系统运行过程平稳,通道间同步性较好,控制策略满足模态试验边界的模拟要求。

空气弹簧-铅芯橡胶支座三维隔震装置力学性能

为提高柔性建筑结构的隔震能力,提出一种兼具水平和竖向隔震功能的空气弹簧-铅芯橡胶支座(AS-LRB)三维隔震装置.介绍了该三维隔震装置的构造,分别对该三维隔震装置水平和竖向力学性能进行了试验研究,提出了该三维隔震装置水平和竖向力学性能参数的计算方法.研究结果表明:该三维隔震装置采用空气弹簧(AS)进行竖向隔震,采用铅芯橡胶支座(LRB)进行水平隔震;竖向隔震的载荷-位移曲线表现出非线性变化的特点,其竖向力学性能受空气弹簧气压的影响明显;水平隔震的耗能能力强,其水平力学性能受加载幅值和空气弹簧气压的影响明显.通过与试验结果的对比表明,所提出的计算方法能够准确地计算该三维隔震装置的水平和竖向力学性能参数.

轨道车辆空气弹簧刚度试验统型设计与研究

为实现轨道车辆空气弹簧静态和动态刚度试验模块化、标准化统型设计目标,对试验统型设计思路进行了分析;设计了一种新型的空气弹簧径向轴向组合密封模块化试验装置,并与传统密封装置进行了对比;重点利用新型装置探究了不同加载速度对刚度的影响,以及受迫和自由这两种不同振动方式对动刚度、阻尼、共振频率、共振倍率的影响。结果表明:统型试验装置能够满足试验要求,且装置数量减少了50%,存放空间缩减了50%,设计效率提高了60%,加载速度对静刚度的影响并不明显,受迫和自由这两种不同振动方式所测试的动态性能数据基本一致。

振动台控制室抗倾斜空气弹簧三维隔振平台研究

大型地震模拟振动台的运行给周围环境带来不可忽略的振动问题,影响精密仪器设备的正常使用及工作人员的舒适度。针对国家大型地震工程模拟研究设施振动台控制室面临的振动问题,提出一种基于带附加气室的空气弹簧和抗倾斜装置的大质量三维隔振平台。开展了隔振部件以及隔振平台的试验研究以及数值模拟分析,提出了抗倾斜装置的抗倾斜刚度理论计算公式。研究结果表明,带附加气室的锥型与直筒型膜式空气弹簧可实现约1 s竖向隔振周期,阻尼比达23%。试验中抗倾斜装置可有效控制人员偏心荷载造成的平台倾斜问题,平台倾斜角度减小达66%。所设计国家大型地震工程模拟研究设施隔振平台可大幅降低振动台运行产生振动影响,隔振效率达86%以上。

空气弹簧疲劳分析

为了准确地把握空气弹簧的剩余使用价值和更换时间,避免因盲目更换而造成其剩余寿命的浪费,从而降低经济成本和维护费用,本文以380150J-1型空气弹簧为研究对象,基于开裂能理论,利用Abaqus软件和Fe-Safe疲劳分析软件对空气弹簧进行疲劳寿命分析,得出空气弹簧在不同工况条件下的疲劳寿命。研究结果表明:通过对不同工况下空气弹簧开展相应的疲劳寿命分析,得出了其疲劳寿命变化曲线随着垂向位移载荷逐渐增大至其所能承受的极限位移值后逐渐趋于平稳。研究发现初始气压、帘线间距、帘线层数对其疲劳寿命影响较大,而帘线角度对其影响较小;空气弹簧的疲劳寿命随着应力幅的减小而增大,符合S-N曲线的基本趋势。在设计规程范围内,根据实际需要、S-N特征曲线以及考虑经济成本,可以适当地提高其初始气压和帘线参数,以便提高空气弹簧的使用寿命。

高速动车组空气弹簧内部流场分析及其对动力学特性的影响

空气弹簧作为高速动车组二系悬挂中的重要元件,直接影响了车辆的运行品质,如何建立更加贴近实际的空气弹簧模型逐渐成为车辆动力学分析的重点。基于流体力学理论对空气弹簧内部气体方程进行了推导,依据动网格理论建立了空气弹簧流体力学模型,并通过台架试验验证了模型的准确性。探索了空气弹簧系统内部湍流的计算方法,研究了空气弹簧不同载荷下的刚度特性,进一步分析了空气弹簧的动态特性。研究空气弹簧系统结构参数对垂向特性的影响,通过对管路不同结构参数下Helmholtz共振频率的计算,得出当空气弹簧激振频率与Helmholtz共振频率相同时,会增大空气弹簧阻尼系数。不同连接管路直径下,频率在1.0~5.0 Hz内,随着频率的增大,动刚度明显增大,当频率大于5.0 Hz之后,动刚度逐渐减小并趋于水平;频率在0.5~5.0 Hz内,连接管路直径越小,阻尼系数越大且具有一定滞后性,当频率大于10.0 Hz之后,阻尼系数趋近于0。不同连接管路长度下,频率在1.0~7.0 Hz内,频率越大动刚度越大,当频率大于7.0 Hz之后,随着频率的增加,动刚度逐渐减小并趋于稳定;频率在1.0~9.0 Hz内,连接管路长度越短,空气弹簧阻尼系数越小。

基于非线性空气弹簧模型的整车仿真与主客观评价

应用非线性空气弹簧模型,研究了空气悬架整车的动力学仿真和主观评价。结合空气弹簧频率、振幅相关性模型与Simulink仿真,给出了空气悬架整车7自由度模型,对比了不同路面情形下悬架动行程和簧上加速度的均方根值和功率谱密度。从时域和频率2个角度分析了不同速度、路面及减振器阻尼情形下空气悬架整车的动态特性。对装有不同空气弹簧的整车进行主、客观试验测试。结果表明:悬架动行程预测误差小于7%,簧上位置加速度共振峰值预测误差小于6%,共振频率预测误差小于6%;从而验证了所提模型的普适性和精确性;反映了带空气悬架整车的动态特性,解释了平顺性主客观试验的机理。

空气弹簧内部压缩气体热迟滞等效力学模型

空气弹簧内部压缩空气的热交换效应导致其力学特性具有较强的热迟滞性和频率相关性。本文建立了一种热迟滞等效力学模型来描述空气弹簧内部压缩气体的能量交换过程。结合橡胶气囊模型,构建了涵盖橡胶气囊迟滞和压缩空气热迟滞的空气弹簧迟滞力学特性模型,并给出了模型关键参数的辨识方法。实验表明空气弹簧力学迟滞环和动刚度最大误差分别小于3.3%和6.7%,验证了迟滞力学特性模型的准确性。最后,揭示了压缩空气热迟滞随频率变化的内在规律。研究结果为查明空气弹簧的迟滞非线性机理及其有效利用提供了理论支撑。

空气弹簧隔振器样机垂向刚度特性建模与实验

空气弹簧隔振器被广泛用于精密仪器和生产设备隔振,其刚度-重力平衡点位置关系,即刚度特性是分析其与其他新兴隔振技术相互作用的重要依据。依据理想气体状态方程建立了某型空气弹簧隔振器样机的垂向刚度特性模型。综合整机振动实验结果与密封橡胶膜的刚度特性测量结果,间接测量了实物样机中空气弹簧的刚度特性。基于实验数据修正了模型,采用幂多项式拟合了气室体积-重力平衡点位置改变量的非线性曲线。减少了模型的刚度计算误差,为后续技术改造奠定了基础。

高速列车空气弹簧二系悬挂垂向振动规律研究

建立空气弹簧系统垂向非线性动力学模型和某高速列车动力学模型,根据空簧垂向振动传递试验结果,验证空簧非线性动力学模型的准确性,采用数值仿真分析空簧的垂向动刚度特性和振动传递规律。研究二系抗侧滚扭杆刚度、空簧节流孔直径和二系垂向减振器阻尼对振动传递规律的影响,对比不同二系悬挂结构对车辆动力学指标的影响,发现节流孔直径对空簧动刚度和传递率影响很大,减小节流孔直径会增大空簧垂向动刚度;采用节流孔方式有利于改善高频减振效果,采用二系垂向减振器有利于低频减振。研究结果表明:采用合适直径的节流孔可以实现和二系垂向减振器近似的振动传递率,且减小垂向平稳性指标值及车体垂向加速度值。

轨道车辆空气弹簧极端工况试验设计与研究

针对轨道车辆空气弹簧常规试验和型式试验缺乏极端工况试验设备的问题,提出了一种可模拟极端工况对空气弹簧系统影响的试验设备结构,通过盛液装置装载洪水或酸碱雨水液体,使空气弹簧完全浸没在液体中,以模拟空气弹簧处于被水淹没和酸碱雨水浸泡中,实现了空气弹簧在极端环境工况中的模拟测试,提高了轨道车辆空气弹簧产品的可靠性及有效性,有利于更准确模拟和预测产品耐环境情况,有助于更高效的设计开发验证。同时可为其他类似产品的耐环境试验设备设计提供参考和借鉴。

轨道交通车辆空气弹簧智能监测系统

针对轨道交通车辆空气弹簧在劣化过程中本体高度变化难以检测,压力测量精度不高,缺乏智能预警功能等问题,设计了轨道交通车辆空气弹簧智能监测系统。对这一监测系统的结构、硬件、软件、工作过程进行了介绍,并分析了技术创新点。这一监测系统应用智能传感技术、数据转储技术、智能预警技术,可以精确测量空气弹簧内部间隙变化、内压值变化,实现智能预警提示检修,进而能够提高检修效率,节约检修成本。

空气弹簧组件对列车磁悬浮系统的影响

[目的]为研究作为组件之一的空气弹簧对列车磁悬浮系统的影响,解决磁浮列车磁悬浮系统因空气弹簧的影响而导致的悬浮性能变差的问题,开展了空气弹簧对磁悬浮系统性能影响的机理研究和仿真分析。[方法]首先建立不含空气弹簧的磁悬浮模型,并在此基础上设计控制算法,根据磁悬浮系统的性能指标,设计其最优控制参数;在控制算法和最优控制参数确定之后,再将空气弹簧的影响考虑到磁悬浮系统模型中,以研究空气弹簧的刚度对磁悬浮性能的影响。采用MATLAB软件对磁悬浮系统的性能进行了仿真,仿真过程中,在不改变控制参数时改变空气弹簧的刚度,以观测磁悬浮性能的变化情况;当磁悬浮性能变差时,通过优化控制参数,使得磁悬浮性能保持最优。[结果及结论]仿真结果表明:当空气弹簧的刚度在某一范围内时,刚度越大越不利于磁悬浮系统的稳定;在空气弹簧的刚度增大时,适当增加控制系统的刚度和阻尼会有利于磁悬浮系统的稳定。

带铝罩袖筒式空气弹簧参数对其垂向性能影响

铝罩与帘线均为带铝罩袖筒式空气弹簧的重要结构,为改进空气弹簧的垂向性能,利用有限元法探究铝罩与帘线参数对空气弹簧垂向性能的影响规律。利用ABAQUS建立空气弹簧的有限元模型,进行空气弹簧的垂向刚度试验,并与有限元分析结果进行对比,误差较小证明有限元模型有效。以空气弹簧的垂向刚度和受到的垂向力为关注点,对空气弹簧进行有限元分析,结果表明:初始气压与垂向刚度呈正相关;铝罩能显著减少垂向力和垂向刚度;铝罩内径与垂向力呈正相关,铝罩长度与垂向力呈负相关,与垂向刚度呈正相关;帘线角与垂向力呈负相关,帘线间距与垂向刚度呈负相关。分析得到的影响规律为空气弹簧的设计提供参考。

空气弹簧减震器在雅店选煤厂振动筛中的改造实践

概述了选煤厂振动筛的基本结构,介绍了选煤厂振动筛存在的问题,提出了选煤厂振动筛减震环节的改进措施,改造实践表明,雅店选煤厂通过改善振动筛的减震器,系统性地解决了设备维修维护成本高、厂房震动和噪音巨大的问题,为选煤厂安全生产提供了保障,经济效益得到了显著提高。

轨道车辆空气弹簧检修系统设计研究

针对轨道车辆空气弹簧检修实训存在无法模拟现场真实作业情况及缺乏对检修产品的客观评价试验方案的问题,提出了一种包含轨道车辆空气弹簧检修实训过程及结果考核评价的检修系统及其实施方案,通过设计实训区和考核区,将检修辅助设备柜、悬臂吊装置、装配作业台、气密性试验机等检修实训相关设备有效衔接,搭建了模拟真实作业现场的轨道车辆空气弹簧检修实训作业及考核平台,提高了轨道车辆空气弹簧检修实训技能培训的可靠性及有效性,进一步提升空气弹簧检修技能人才的培养质量,同时可为其他类似产品的检修系统方案设计提供参考和借鉴。

空气弹簧频变特性研究

为了研究空气弹簧不同物理参数对空气弹簧动态特性的影响,基于TPL-ASN空气弹簧模型的仿真软件ASDS建立了与试验工况一致的1/4车模型.利用该模型仿真分析节流孔直径、连接管路直径和长度、附加空气室体积、本体体积对空气弹簧频变特性的影响规律,并与试验结果进行对比分析.研究结果表明:TPL-ASN模型较准确地模拟不同物理参数的空气弹簧在不同激振频率下的动态特性;节流孔和连接管路对空气弹簧动态特性的影响主要体现在中频段,在低频段和高频段对空气弹簧动态特性影响较小;附加空气室对空气弹簧动态特性的影响主要体现在中低频段,在高频段对空气弹簧动态特性影响较小;空气弹簧本体对空气弹簧动态特性的影响主要体现在中高频段,在低频段对空气弹簧动态特性影响较小.

生物基高性能长寿命汽车空气悬架用空气弹簧和铰链中试产品顺利下线

日前,多位行业专家在淄博市沂源县参加了由淄博国创中心与北京化工大学共同主办的“生物基弹性体的制备与规模化应用”项目2023年度进展及其成果转化推介会,共同见证了国家重点研发计划的规模化应用成果——生物基高性能长寿命汽车空气悬架用空气弹簧和铰链中试产品(以下简称本产品)下线,这标志着该国家级创新成果在淄博市正式实现产业化。

轨道车辆空气弹簧气囊子口密封影响因素研究

文章结合有限元计算方法更加全面地研究了子口密封的影响因素,更加贴近实际工艺,同时创新性地提出了低温工况下的有限元仿真模型。首先,探究了气囊子口处的密封机理,引入了子口处压缩变形率的概念,以及以密封面接触应力作为密封性好坏的判断依据。然后,采用有限元法对气囊子口密封性的不同影响因素进行了仿真计算,分析了仿真计算结果得出不同因素的影响效果,并选出了最优设计方案。最后,通过试验验证了空气弹簧组装工艺性和气密性,试验结果与仿真结果一致。通过该有限元计算方法指导自密封性空气弹簧子口处设计,可有效提高自密封式空气弹簧子口处的密封性能,减少设计的迭代次数,缩短设计周期,同时可用于装车产品密封性问题的改进。

我国铁路车辆空气弹簧试验方法分析

采用TB/T 2841—2019 《铁路车辆空气弹簧》规定的Ⅰ类、Ⅱ类空气弹簧试验方法和Ⅲ类空气弹簧试验方法开展试验,得到的空气弹簧性能指标值存在较大差异。为便于统一铁路车辆空气弹簧试验方法,分析2种空气弹簧试验方法的差异。选定8种主型动车组空气弹簧,按2种试验方法分别进行试验研究。试验结果表明:Ⅰ类、Ⅱ类空气弹簧试验方法的试验工况更贴近空气弹簧的实际使用条件,比Ⅲ类空气弹簧试验方法更合理。通过统计分析,得到动车组空气弹簧垂向静态刚度、垂向动态刚度、水平静态刚度和水平动态刚度2种试验方法的参考转换系数。