串联倒摆的空气弹簧隔振器水平动力学分析

串联倒摆的空气弹簧隔振器垂直和水平方向同时实现了低刚度,具有较好的应用前景。以该隔振器为研究对象,考虑以往研究中经常忽略的空气弹簧的影响,通过求解空气弹簧内部压缩空气的压强和水平恢复力的大小,获得了空气弹簧的水平刚度。将空气弹簧等效为一个水平弹簧,再与倒摆串联连接,通过动力学分析建立倒摆转动的运动微分方程,得到了水平方向固有频率表达式,并通过相关实验初步验证了该表达式的计算结果与实验测试结果误差较小。仿真分析表明空气弹簧上活塞半径和负载总质量是影响水平方向固有频率的主要因素。     

动车组空气弹簧节流孔直径优化研究

为研究铁道车辆二系垂向阻尼装置由减振器变为节流孔带来的改变,基于某高速动车组动力学试验和该动车组所用空气弹簧动态特性试验,建立其动力学模型。从车体垂向平稳性、振动加速度角度分析节流孔直径选型。结果表明:空气弹簧节流孔不仅能影响垂向阻尼,同时也影响垂向刚度;分析垂向平稳性时可以考虑选择0.7 Hz激振频率下空气弹簧刚度和阻尼特性等效其非线性特性;变减振器为节流孔后,节流孔能有效减小垂向振动加速度均方根值;在列车运行速度高于150 km/h时,建议减振器阻尼范围为10 Ns/mm至20 Ns/mm,节流孔直径范围为12 mm至16mm;比较两种阻尼装置,建议选择节流孔提供阻尼。     

钢弹簧隔振减震装置性能试验及其结构振动控制参数分析

近年来,由钢弹簧隔振器和阻尼筒组成的钢弹簧隔振减震装置,被用于地铁沿线建筑结构的振动控制。目前,该装置在多向控制性能测试试验和参数分析研究方面存在不足,实际工程中大多采用验算法来满足设计要求,设计过程在实用性和最优性上存在不足。研究分别从竖向和水平向上进行了钢弹簧隔振器压剪性能试验和阻尼筒耗能试验,分析得到隔振器力学性能参数和阻尼筒耗能性能参数;接着以应用该装置的20层Benchmark模型为研究对象,通过数值模拟计算分别对竖向环境激励和水平向罕遇地震动输入下,隔振减震装置参数对结构振动控制效果影响进行了系统分析,研究分别给出了装置中隔振器和阻尼器有效性能参数的取值范围。研究成果可为钢弹簧隔振减震装置的结构振动控制应用提供参考和指导。     

空气轴承提高气浮系统稳定性的阻尼技术

静压空气轴承拥有清洁、近零摩擦等优点,是一种优秀的运动导向承载部件,但是它在承栽方向上阻尼较小,对外界引起振动和空气轴承本身固有微振动的衰减较慢,影响了系统的稳定性和测量准确性．为了解决这个问题,本文以小孔节流空气轴承作为研究对象,在其结构中部增设了类似空气弹簧的上下腔室和节流孔,当空气轴承振动时,压力空气在上下腔室之间流动,通过节流孔处的节流效应将振动能量衰减掉．根据这一构想,首先对新结构通过空气弹簧理论进行了初步优化设计,接着对新结构空气轴承和普通空气轴承进行了冲击响应实验,证实了新结构能够很好地起到快速衰减振动的作用,同时对微振动有良好的抑制效果,然后通过模态分析软件MEscope得到了空气轴承的阻尼比系数,发现新结构空气轴承阻尼比系数较普通结构空气轴承阻尼比系数有近一个数量级的提高．另外,还通过实验得到新结构空气轴承可以略微增加轴承的承载能力和刚度．     

基于激振法的空气弹簧垂向刚度和阻尼特性研究

以Firestone公司的1T15M-2型膜式空气弹簧为基础,与容积为22L的附加空气室构成带附加空气室空气弹簧.采用激振法研究了当空气弹簧与带附加空气室之间安装有孔口连续调节装置时,系统的振幅放大率和加速度稳态响应随激振频率和节流孔面积的变化规律,以及空气压力、节流孔流通面积对空气弹簧垂向刚度和阻尼的影响.研究发现,在3种各自不同压力条件下,无论节流孔面积大小如何,随着激振频率的增加,系统振幅放大率和加速度稳态响应值都先增大,并且在共振点时达到响应峰值,然后减小至较小的稳定值.当节流孔面积变化时,系统共振时的振幅放大率和加速度稳态响应峰值在节流孔面积调节至大约57 mm2时出现最小.节流孔面积对垂向刚度和阻尼都有影响,其中节流孔面积从57 mm2变化到78 mm2时,带附加空气室空气弹簧的刚度发生显著减小;阻尼的敏感变化范围为11 mm2～187mm2,在57 mm2附近阻尼达到最大值.空气弹簧中的空气压力对垂向刚度和阻尼也有影响,内压越大,对应的刚度越大,而阻尼反而越小.该研究结论为刚度和阻尼连续可调空气悬架的研发提供了一定的依据.     

隔振器在汽车工程中的应用与展望

概述了金属弹簧、橡胶弹簧、空气弹簧、油气弹簧、液压式隔振器、钢丝绳隔振器、磁悬浮隔振器、电流变隔振器和磁流变隔振器的结构、功能、特点以及在汽车工程中的应用概况与前景.     

节流孔式空气阻尼系统建模及参数影响分析

考虑空气弹簧橡胶气囊力学特性,采用分数导数Kelvin-Voigt模型和摩擦模型对空气弹簧橡胶气囊进行建模;并基于牛顿力学、热力学、流体力学和黏弹性力学,建立了节流孔式空气阻尼系统非线性模型。在系统工作平衡点附近,建立了该系统的线性化模型,并基于复刚度等效得到了系统的等效刚度和等效阻尼系数方程。以某空气弹簧为研究对象,实验验证了等效模型的有效性。在此基础上,分析了激振振幅、激振频率以及关键设计参数对系统等效刚度和等效阻尼系数的影响规律,这为空气悬架的刚度和阻尼匹配设计提供参考。     

串联倒摆的空气弹簧隔振器中倒摆的稳定性分析

为解决串联倒摆的空气弹簧隔振器在使用过程中出现的倒摆容易偏至一侧无法回复至初始平衡位置或回复时间过长等稳定性问题,以倒摆为研究对象,在深入分析各个结构参数对倒摆稳定性影响的基础上,利用牛顿力学法建立倒摆稳定性的力学模型,通过理论分析推导出回复力和回复力矩的数学模型,再结合具体实例对该数学模型进行仿真分析,寻找影响倒摆稳定性的主要结构参数。分析结果表明,倒摆摆长和上活塞半径是影响倒摆稳定性的主要因素。     

可调频液压式动力反共振隔振器动力学分析及优化设计

对直升机主减安装结构进行隔振设计的目的在于阻断叶率旋翼桨毂力向机体传递,从而降低机体振动水平。针对上述主减隔振问题,提出了一种反共振频率可调的液压式动力反共振隔振器,基于拉格朗日方程建立其动力学模型。动力学分析表明:通过调节空气弹簧的刚度可调节反共振频率。进一步保持反共振频率不变,采用遗传算法优化设计隔振器的结构参数,可得到更宽的隔振频带,且隔振器质量更轻。     

空气弹簧隔振平台姿态模糊控制研究

空气弹簧隔振器在舰船上已经被广泛使用，但是空气弹簧漏气往往造成隔振平台姿态倾斜或者高度下降，严重影响设备的正常工作以及隔振性能．因此，检测漏气情况以及保持平台姿态平稳是空气弹簧隔振系统需要解决的关键技术问题．由于大型设备的空气弹簧隔振平台结构往往非常复杂，很难建立其精确的数学模型，常规的依靠精确模型的控制策略在这里无法奏效．文中分析了空气弹簧漏气对隔振平台姿态的影响，提出了一种漏气快速检测方法，利用模糊控制理论对空气弹簧隔振平台的姿态控制进行了研究和试验．试验结果表明，空气弹簧隔振系统姿态模糊控制技术是完全可行的，效果良好．