CN117345799A - 一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及减振器技术领域，并公开了一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，包括压力缸和储油桶，压力缸固定设置在储油桶内，压力缸的外壁与储油桶的内壁之间形成有油腔，压力缸内设置有活塞机构，压力缸的一内侧壁开设有变截面油槽，变截面油槽包括平行槽段、左倾斜槽段和右倾斜槽段，平行槽段的两端分别连接左倾斜槽段与右倾斜槽段，左倾斜槽段的开槽深度沿靠***行槽段的方向逐渐减小，右倾斜槽段的开槽深度沿远离平行槽段的方向逐渐减小，压力缸上设置有阻尼阀。通过改变压力缸上不同位移量下的变截面油槽的截面积大小，使得减振器在不同的位移量下可产生不同大小的阻尼力。
Description
技术领域
本发明涉及减振器技术领域，具体为一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器。
背景技术
现有减振器在恒定速度下，随着位移量的改变，减振器所产生的阻尼力是恒定不变的，但是实际工程、设备运用中，常常需要减振器在不同的位移条件下，其所需的阻尼力要求是不同。例如，铁道车辆行业的抗蛇行减振器，在车辆在直线上运行时，抗蛇行减振器通常保持在安装长度下小幅值振动状态，且为了保证车辆稳定性，需要较大的阻尼力，而在车辆通过曲线线路时候，抗蛇行减振器通常保持较大的拉伸或者压缩状态下大幅值振动状态，且为了保证车辆顺利通过曲线，此时需要较小的阻尼力，而传统的减振器不能做到在不同的位移下具有不同的阻尼力大小，目前常用的减振器方案中，大部分减振器的阻尼力随位移量基本不变。其主要由活塞、活塞杆、压力缸、储油桶、阻尼阀等组成，通过活塞在压力缸来回作动，迫使减振器内部的粘性介质通过活塞内部及压力缸底部的阻尼阀，粘性介质的分子间及粘性介质和压力缸内部产生剧烈摩擦，且阻尼阀对粘性介质也会有巨大的节流作用，这些内在因素使得减振器产生阻尼力，实现阻尼耗能的减振用，由于阻尼阀的阻尼作用和减振器位移量无相关性，导致传统减振器的阻尼力随位移量基本不会改变。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，通过改变压力缸上不同位移量下的变截面油槽的截面积大小，使得减振器在不同的位移量下可产生不同大小的阻尼力。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，包括压力缸和储油桶，所述压力缸固定设置在所述储油桶内，所述压力缸的外壁与所述储油桶的内壁之间形成有油腔，所述压力缸内设置有活塞机构，所述压力缸的一内侧壁开设有变截面油槽，所述变截面油槽包括平行槽段、左倾斜槽段和右倾斜槽段，所述平行槽段的两端分别连接所述左倾斜槽段与右倾斜槽段，所述左倾斜槽段的开槽深度沿靠近所述平行槽段的方向逐渐减小，所述右倾斜槽段的开槽深度沿远离所述平行槽段的方向逐渐减小，所述压力缸上设置有阻尼阀。
在一些实施例中，所述压力缸外壁与所述变截面油槽内壁之间形成有调节油腔，所述左倾斜槽段沿自身倾斜方向开设有左槽口，所述右倾斜槽段沿自身倾斜方向开设有右槽口，所述左槽口与右槽口均与所述调节油腔相通，所述左槽口与右槽口内均固定有弧形弹片，所述弧形弹片，所述弧形弹片的内凹弧面靠近所述活塞机构设置。
在一些实施例中，所述储油桶的外部设置有加压缸，所述加压缸的一端通过加压管道连通所述调节油腔，所述加压缸滑动设置有加压活塞，所述加压活塞沿着所述加压缸的轴向移动。
在一些实施例中，所述加压缸内转动设置有丝杠，所述加压活塞远离所述储油桶的一端开设有螺纹孔，所述丝杠螺纹适配在所述螺纹孔内，所述加压缸远离所述储油桶的一端设置有小型电机，所述小型电机的输出轴传动连接所述丝杠。
在一些实施例中，所述活塞机构包括活塞杆和活塞，所述活塞滑动设置在所述压力缸的活塞腔内，所述活塞将所述活塞腔分为活塞左腔与活塞右腔，所述活塞杆同轴固定在所述活塞的一端，所述活塞杆远离所述活塞的一端从所述压力缸穿出。
在一些实施例中，所述储油桶在所述活塞杆的穿出端滑动套装有防尘罩，所述活塞杆远离所述活塞的一端固定连接所述防尘罩。
在一些实施例中，所述防尘罩的端部以及所述储油桶的端部均固定有橡胶节点。
在一些实施例中，减振器的阻尼力计算公式为：
其中，A1、A2分别为油槽的截面面积和活塞的有效面积，de为油槽的水力半径，μ为油液动力粘度，L(x)为液压通道长度，c为阻尼系数，v为活塞的行进速度。
本发明的有益效果是：
1、区别于传统减振器，压力缸上设置有拉伸、压缩方向的阻尼阀，位移相关型抗蛇行减振器通过在压力缸内侧面设置有随位移量其截面面积变化的变截面油槽，通过活塞和压力缸内表面高精度配合，使得减振器在拉伸或压缩时，在不同的位移量下，油液可通过不同截面尺寸的油槽，进而产生不同大小的阻尼力。
2、当车辆在直线运行工况下，抗蛇行减振器通常在安装长度附近小幅值振动(±5mm范围内)，此时油槽截面积最小，且减振器在恒定速度下阻尼力随位移呈稳定值不变，此时阻尼力较大，可有效保证车辆运行稳定性，不出现蛇形失稳的现象；当车辆在曲线线路上运行时，抗蛇行减振器在较大的拉伸或者压缩位置附近大幅值振动，此时油槽截面积变大，阻尼力较小，车辆可顺利通过曲线，保证车辆的曲线通过性。因此位移相关型抗蛇行减振器可以有效解决目前传统减振器在直、曲线运用工况下有关于减振器阻尼力的矛盾问题，可以有效应用于轨道交通领域。
附图说明
图1为本发明一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器的内部结构示意图；
图2为图1中A-A向剖视图；
图3为图1中B-B向剖视图；
图4为图1中C-C向剖视图；
图5为本发明一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器中加压缸的内部结构示意图；
图6为变截面油槽的右槽直径与位移之间的关系图；
图7为传统减振器与位移相关减振器的阻尼力的对比实验图；
图中，1-压力缸，2-储油桶，3-油腔，4-变截面油槽，5-平行槽段，6-左倾斜槽段，7-右倾斜槽段，8-阻尼阀，9-调节油腔，10-弧形弹片，11-加压缸，12-加压活塞，13-丝杠，14-螺纹孔，15-小型电机，16-活塞杆，17-活塞，18-活塞左腔，19-活塞右腔，20-防尘罩，21-橡胶节点。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1至5所示，一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，包括压力缸1和储油桶2，压力缸1固定设置在储油桶2内，压力缸1的外壁与储油桶2的内壁之间形成有油腔3，压力缸1内设置有活塞机构，压力缸1的一内侧壁开设有变截面油槽4，变截面油槽4包括平行槽段5、左倾斜槽段6和右倾斜槽段7，平行槽段5的两端分别连接左倾斜槽段6与右倾斜槽段7，左倾斜槽段6的开槽深度沿靠***行槽段5的方向逐渐减小，右倾斜槽段7的开槽深度沿远离平行槽段5的方向逐渐减小，压力缸1上设置有阻尼阀8，阻尼阀8设置有两个，其中一阻尼阀8使油腔3内的油液进入压力缸1内，另一阻尼阀8使压力缸1内的油液进入油腔3内，活塞机构包括活塞杆16和活塞17，活塞17滑动设置在压力缸1的活塞腔内，活塞17将活塞腔分为活塞左腔18与活塞右腔19，活塞杆16同轴固定在活塞17的一端，活塞杆16远离活塞17的一端从压力缸1穿出，当活塞17往拉伸方向(即，向左)运行时，油液从压力缸1的活塞左腔18通过变截面油槽4流入活塞右腔19内，由于活塞17左右侧面积不同，从活塞左腔18流入活塞右腔19的油液不足，因此还有一定量的油液从储油桶2内部经阻尼阀8进入活塞右腔19内；当活塞17往压缩方向(即，向右)运行时，油液从压力缸1的活塞右腔19通过变截面油槽4流入活塞左腔18，且还有一定量的油液从活塞右腔19经阻尼阀8进入储油桶2内部。由于油液需要快速通过变截面油槽4及阻尼阀所带来的狭小空隙，导致减振器在拉伸或者压缩时会产生阻尼力，且随着活塞17运行行程的不同，变截面油槽4的截面面积在不断变化，油液通过变截面油槽4的顺畅程度不同，进而导致减振器的在同一速度下的阻尼力可随着位移量的变化而变化。优选的，平行槽段5设置在减振器安装长度的±5mm范围内，由于铁道车辆对于直、曲线工况下的抗蛇行减振器阻尼力要求不同，因此变截面油槽4经特殊设计，以减振器活塞17的拉伸方向极限位置为位移零点，随着减振器活塞17往压缩方向行进时，变截面油槽4截面的直径先呈现线性减小的趋势；当减振器活塞17行进至减振器安装长度±5mm范围内，变截面油槽4截面的直径减小至极限值，在此范围内变截面油槽4截面的直径不变；当减振器活塞进一步往压缩方向行进时，变截面油槽4截面的直径呈现线性增大的趋势；
减振器的阻尼力计算公式可近似为：
其中，A1、A2分别为油槽的截面面积和活塞17的有效面积，de为油槽的水力半径，μ为油液动力粘度，L(x)为液压通道长度，c为阻尼系数，v为活塞的行进速度。
由上述公式可以看出，当减振器阻尼力大小随着油槽的截面直径的增大呈迅速减小的趋势。因此位移量相关型非线性抗蛇行阻尼器的油槽经上述设置后，当车辆在直线运行工况下，抗蛇行减振器通常在安装长度附近小幅值振动(±5mm范围内)，此时油槽截面积最小，且减振器在恒定速度下阻尼力随位移呈稳定值不变，此时阻尼力较大，可有效保证车辆运行稳定性，不出现蛇形失稳的现象；当车辆在曲线线路上运行时，抗蛇行减振器在较大的拉伸或者压缩位置附近大幅值振动，此时油槽截面积变大，阻尼力较小，车辆可顺利通过曲线，保证车辆的曲线通过性。
在一些实施例中，如图1和图5所示，压力缸1外壁与变截面油槽4内壁之间形成有调节油腔9，左倾斜槽段6沿自身倾斜方向开设有左槽口，右倾斜槽段7沿自身倾斜方向开设有右槽口，左槽口与右槽口均与调节油腔9相通，左槽口与右槽口内均固定有弧形弹片10，弧形弹片10，弧形弹片10的内凹弧面靠近活塞机构设置，储油桶2的外部设置有加压缸11，加压缸11的一端通过加压管道14连通调节油腔9，加压缸11滑动设置有加压活塞12，加压活塞12沿着加压缸11的轴向移动，加压缸11内转动设置有丝杠13，加压活塞12远离储油桶2的一端开设有螺纹孔14，丝杠13螺纹适配在螺纹孔14内，加压缸11远离储油桶2的一端设置有小型电机15，小型电机15的输出轴传动连接丝杠13，左倾斜槽段6的截面面积与右倾斜槽段7的截面面积能够通过弧形弹片10的形变量进行调整，从而改变A1的值，从而调整阻尼力起始值的目的，具体为，通过小型电机15带动丝杠13转动，使加压活塞12沿着加压缸11的轴向移动，从而对调节油腔9内的油液进行加压，在压力的作用下改变弧形弹片10的形变量，从而达到盖板A1值的效果，利用加压活塞12与丝杠13之间的螺纹连接，锁定加压活塞12的位置，保证弧形弹片10形变的稳定性，从而通过加压活塞12的前后移动，调控调节油腔9内的油压，从而改变弧形弹片10的形变量，进而达到调节A1值的效果。
在一些实施例中，如图1所示，储油桶2在活塞杆16的穿出端滑动套装有防尘罩20，活塞杆16远离活塞17的一端固定连接防尘罩20，防尘罩20用以防止尘埃、砂石及异物碰伤或撞击侵入活塞杆16；防尘罩20的端部以及储油桶2的端部均固定有橡胶节点21，起到缓冲作用。
如图6和图7所示，当车辆在直线运行工况下，抗蛇行减振器通常在安装长度附近小幅值振动(±5mm范围内)，此时油槽截面积最小，且减振器在恒定速度下阻尼力随位移呈稳定值不变，此时阻尼力较大，可有效保证车辆运行稳定性，不出现蛇形失稳的现象；当车辆在曲线线路上运行时，抗蛇行减振器在较大的拉伸或者压缩位置附近大幅值振动，此时油槽截面积变大，阻尼力较小，车辆可顺利通过曲线，保证车辆的曲线通过性。因此位移相关型抗蛇行减振器可以有效解决目前传统减振器在直、曲线运用工况下有关于减振器阻尼力的矛盾问题，可以有效应用于轨道交通领域。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；以及本领域普通技术人员可知，本发明所要达到的有益效果仅仅是在特定情况下与现有技术中目前的实施方案相比达到更好的有益效果，而不是要在行业中直接达到最优秀使用效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，其特征在于，包括压力缸(1)和储油桶(2)，所述压力缸(1)固定设置在所述储油桶(2)内，所述压力缸(1)的外壁与所述储油桶(2)的内壁之间形成有油腔(3)，所述压力缸(1)内设置有活塞机构，所述压力缸(1)的一内侧壁开设有变截面油槽(4)，所述变截面油槽(4)包括平行槽段(5)、左倾斜槽段(6)和右倾斜槽段(7)，所述平行槽段(5)的两端分别连接所述左倾斜槽段(6)与右倾斜槽段(7)，所述左倾斜槽段(6)的开槽深度沿靠近所述平行槽段(5)的方向逐渐减小，所述右倾斜槽段(7)的开槽深度沿远离所述平行槽段(5)的方向逐渐减小，所述压力缸(1)上设置有阻尼阀(8)。
2.根据权利要求1所述的一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，其特征在于，所述压力缸(1)外壁与所述变截面油槽(4)内壁之间形成有调节油腔(9)，所述左倾斜槽段(6)沿自身倾斜方向开设有左槽口，所述右倾斜槽段(7)沿自身倾斜方向开设有右槽口，所述左槽口与右槽口均与所述调节油腔(9)相通，所述左槽口与右槽口内均固定有弧形弹片(10)，所述弧形弹片(10)，所述弧形弹片(10)的内凹弧面靠近所述活塞机构设置。
3.根据权利要求2所述的一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，其特征在于，所述储油桶(2)的外部设置有加压缸(11)，所述加压缸(11)的一端通过加压管道(14)连通所述调节油腔(9)，所述加压缸(11)滑动设置有加压活塞(12)，所述加压活塞(12)沿着所述加压缸(11)的轴向移动。
4.根据权利要求3所述的一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，其特征在于，所述加压缸(11)内转动设置有丝杠(13)，所述加压活塞(12)远离所述储油桶(2)的一端开设有螺纹孔(14)，所述丝杠(13)螺纹适配在所述螺纹孔(14)内，所述加压缸(11)远离所述储油桶(2)的一端设置有小型电机(15)，所述小型电机(15)的输出轴传动连接所述丝杠(13)。
5.根据权利要求1所述的一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，其特征在于，所述活塞机构包括活塞杆(16)和活塞(17)，所述活塞(17)滑动设置在所述压力缸(1)的活塞腔内，所述活塞(17)将所述活塞腔分为活塞左腔(18)与活塞右腔(19)，所述活塞杆(16)同轴固定在所述活塞(17)的一端，所述活塞杆(16)远离所述活塞(17)的一端从所述压力缸(1)穿出。
6.根据权利要求5所述的一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，其特征在于，所述储油桶(2)在所述活塞杆(16)的穿出端滑动套装有防尘罩(20)，所述活塞杆(16)远离所述活塞(17)的一端固定连接所述防尘罩(20)。
7.根据权利要求6所述的一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，其特征在于，所述防尘罩(20)的端部以及所述储油桶(2)的端部均固定有橡胶节点(21)。
8.根据权利要求5所述的一种与位移量相关的非线性抗蛇行减振器，其特征在于，减振器的阻尼力计算公式为：
其中，A1、A2分别为油槽的截面面积和活塞(17)的有效面积，de为油槽的水力半径，μ为油液动力粘度，L(x)为液压通道长度，c为阻尼系数，v为活塞的行进速度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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