机车车辆液压减振器流场分析

【摘要】： 机车车辆减振器是机车车辆行走部件的关键部件,可以吸收和缓和道路不平顺引起的振动和冲击,其性能的好坏直接影响列车的平稳性,舒适性,车辆部件的使用寿命及行车安全。 随着高速机车车辆的发展与运行,研制在结构和性能上完全满足高速机车车辆要求的液压减振器已迫在眉睫。由于我国减振器的应用研究不足,试验设备落后,开发周期长,国内生产的机车减振器在工作性能上与国外的机车减振器相差较大,以致新造提速机车车辆的液压减振器全部依赖进口。然而,国外进口液压减振器价格比较高,维修费用昂贵,国产减振器如能满足高速列车需求则可以大大降低机车车辆装备成本。 为探索先进的减振器设计方法及性能预测方法,本课题探讨性地应用计算流体力学的计算机仿真技术对减振器各阻尼阀及整体流道内部流场进行了三维模拟及流场特性分析。 本课题主要的研究内容有: 1.根据挤压油膜液压阻尼理论建立了阻尼阀流量平衡方程与力学平衡方程,并通过MATLAB软件确定了各阻尼阀工作状态下的活塞振动速度及阀芯的开启高度。 2.根据SS_9减振器的具体结构和几何参数,利用Pro/E建立了减振器整体及各阻尼阀的几何流道分析模型,运用ANSYS ICEM软件划分几何模型的网格,并设定动网格运动属性及计算仿真的边界条件。 3.应用CFX流场分析软件对减振器各阻尼阀模型及整体模型的内部流场进行了三维模拟及流场特性分析。 4.提取的CFD仿真数据绘制阻尼阀关键部位的压力分布曲线,减振器速度—阻尼力曲线和示功图,分析阻尼阀孔径,孔长度,弹簧预压缩量及弹簧刚度对阻尼力的影响。液压减振器的内部流场分析可以深入了解其工作机理,对减振器的设计及性能预测大有益处。同时仿真结果与测试标准吻合,也说明CFD仿真方法是机车车辆减振器优化设计的有效工具。