新型摩擦缓冲器性能研究
摘要
论文首先介绍了缓冲器的种类、特点及其应用，并从吸收冲击动能的本质上，将它们分为外摩擦式和内摩擦式两大类。通过对铁路车辆缓冲器在国内外发展过程的详细论述，指出铁路车辆缓冲器基础研究的重要意义。
论文从理论上解释了缓冲器可以减小冲击力以及吸收冲击动能的基本原理，并介绍了缓冲器主要性能参数及其评价。介绍了铁路车辆缓冲器动力学以及有关摩擦学理论的基础知识。
论文提出了新型摩擦缓冲器的工作原理，给出了机构简图，并对该机构进行了静力分析和几何关系分析，推导出新型摩擦缓器静态挠力特性参数方程。在此基础上，根据摩擦学原理，分析了缓冲器动态性能变化的原因，结合摩擦系数随载荷与速度变化的经验公式，推导出了缓冲器动态挠力特性参数方程。
论文最后通过计算分析，绘出了新型摩擦缓冲器静态特性曲线，并指出该机构的特别之处在于，加载过程和卸载过程中角度α和β是变量，因而载荷的放大系数在加载开始时较大，加载结束时较小，并在卸载过程中更小。这个特点为缓冲器的设计提供了这样一种可能，只要选择适当的参数，就可以使加载曲线急剧上升之后再缓慢上升。这样的好处一是可以有效提高缓冲效率，二是可以按照需要灵活地设计缓冲器的初压力。
Firstly, this paper introduces the kinds, characteristics and applications of buffers. They can be divided into two parts in absorbing impacting kinetic energy in essence: the external friction buffers and the internal friction buffers. Based on the analysis of railway vehicles development process of domestic and foreign, this paper expounds the significance of the basic research of buffers.
The reason that buffer can reduce impact force and absorb kinetic energy is explained in theory. Besides the performance parameters of buffer, the basic knowledge of dynamic analysis of vehicle buffer and tribological theory are introduced.
This paper provides a new working principle for friction buffer, and the mechanism sketch is given. According to mechanism static analysis and geometric analysis, the parametric equations of resilience static characteristics are derived. Based on above works, the reasons for these changes in buffer's dynamic performance are presented by the principle of tribology. The parametric equations of resilience dynamic characteristics are derived in combination with an empirical formula that the friction coefficient changes with the load and sliding velocity.
Finally, the static characteristic curves of the new type friction buffer have been given by the numerical computing. The specialty of the mechanism is: the angleαandβare variable in the loading process and unloading process. So the load amplification factor is bigger in the beginning of loading process, and is less in the end of loading process, is least in the whole unloading process. This behavior provides such a possibility that the loading curve rises quickly then smoothly, if the parameters were designed properly. The superior points of such conclusion are: the buffer's efficiency can be improved significantly, and the initial pressure of buffer can be designed flexibly according to demand.
论文从理论上解释了缓冲器可以减小冲击力以及吸收冲击动能的基本原理，并介绍了缓冲器主要性能参数及其评价。介绍了铁路车辆缓冲器动力学以及有关摩擦学理论的基础知识。
论文提出了新型摩擦缓冲器的工作原理，给出了机构简图，并对该机构进行了静力分析和几何关系分析，推导出新型摩擦缓器静态挠力特性参数方程。在此基础上，根据摩擦学原理，分析了缓冲器动态性能变化的原因，结合摩擦系数随载荷与速度变化的经验公式，推导出了缓冲器动态挠力特性参数方程。
论文最后通过计算分析，绘出了新型摩擦缓冲器静态特性曲线，并指出该机构的特别之处在于，加载过程和卸载过程中角度α和β是变量，因而载荷的放大系数在加载开始时较大，加载结束时较小，并在卸载过程中更小。这个特点为缓冲器的设计提供了这样一种可能，只要选择适当的参数，就可以使加载曲线急剧上升之后再缓慢上升。这样的好处一是可以有效提高缓冲效率，二是可以按照需要灵活地设计缓冲器的初压力。
Firstly, this paper introduces the kinds, characteristics and applications of buffers. They can be divided into two parts in absorbing impacting kinetic energy in essence: the external friction buffers and the internal friction buffers. Based on the analysis of railway vehicles development process of domestic and foreign, this paper expounds the significance of the basic research of buffers.
The reason that buffer can reduce impact force and absorb kinetic energy is explained in theory. Besides the performance parameters of buffer, the basic knowledge of dynamic analysis of vehicle buffer and tribological theory are introduced.
This paper provides a new working principle for friction buffer, and the mechanism sketch is given. According to mechanism static analysis and geometric analysis, the parametric equations of resilience static characteristics are derived. Based on above works, the reasons for these changes in buffer's dynamic performance are presented by the principle of tribology. The parametric equations of resilience dynamic characteristics are derived in combination with an empirical formula that the friction coefficient changes with the load and sliding velocity.
Finally, the static characteristic curves of the new type friction buffer have been given by the numerical computing. The specialty of the mechanism is: the angleαandβare variable in the loading process and unloading process. So the load amplification factor is bigger in the beginning of loading process, and is less in the end of loading process, is least in the whole unloading process. This behavior provides such a possibility that the loading curve rises quickly then smoothly, if the parameters were designed properly. The superior points of such conclusion are: the buffer's efficiency can be improved significantly, and the initial pressure of buffer can be designed flexibly according to demand.
引文
[1]李显洲．列车纵向动力学模型研究及小间隙车钩动力学性能分析．大连交通大学硕士论文，2000：1-7
[2]卓耀彬．液压缓冲器特性及其检测方法研究．浙江大学硕士论文，2006：1-10
[3]薛懿民，刘凤刚．MX-1型橡胶缓冲器改进研究(上)．铁道车辆，1995，33(1)
[4]于润华．MX-1型橡胶缓冲器破损严重原因及解决措施(上)．铁道车辆，1989，(4)：52
[5]刘喜双，谢基龙．关于降低ST型缓冲器阻抗力的研究．北京交通大学学报．2006，30(1)：87-90
[6]Richard W．Dawson(美)，王欢春译．美国铁路车钩缓冲装置的发展(续完)．国外铁道车辆，2001，38(2)：1-6
[7]Williams C．Vantuono(美)，万辉译．美国货车缓冲装置的新进展．国外机车车辆工艺，2002，(1)：6-9
[8]王欢春．俄罗斯新型客车车钩缓冲装置．国外铁道车辆，2003，40(6)：19
[9]李克兴．国外客车缓冲器综述．国外铁道车辆，1996，(6)：1-5
[10]邹稳根．国内外机车车辆用车钩缓冲器发展综述．国外机车车辆工艺，2006，(3)：1-6
[11]李明，缪忠海，王悦明．我国铁路货车缓冲器的现状及其发展中的几个问题．中国铁道科学，1994，15(3)：16-26
[12]黄运华，李莆，傅茂海．车辆缓冲器特性研究．中国铁道科学，2005，26(1)：95-99
[13]李克兴，林乐．弹性胶泥车钩缓冲器的研究和应用进展．铁道车辆，1996，34(10)：23-24
[14]沈大庆．机车车辆车钩缓冲器初压力探讨．铁道车辆，2005，43(7)：34-36
[15]孙翔，余民宜．缓冲器动力学分析．西南交通大学学报．1991，79(1)：45-52
[16]余民宜．缓冲器动态特性初步分析．西南交通大学学报．1991，79(1)：91-98
[17]刘凤刚，林乐．缓冲器性能的综合试验研究．铁道车辆，1996，34(4)：21-26
[18]洪原山，马玲．车辆纵向动力学模型与计算机仿真的研究．铁道学报，1989，11(9)：10-20
[19]高斌．滑动干摩擦过程及其机理分析．郑州纺织工学院学报．1994，5(1)：14-19
[20]倪锋，张永振等．高铬白口铸铁低速重载条件下的干滑动摩擦磨损特性．钢铁研究学报．2002，14(3)：52-55
[2l]郑友华，李冀生等．固体润滑涂层在干摩擦及有油条件下的摩擦磨损性能．润滑与密封，2001，(3)：35-37
[22]Yong-soo Jeong, Sik-chol Kwon. Influence of Load and Sped on Friction Coefficient of Resin Bonded Molybdenum Disulfide Lubricants. Proc 4th Asian-Pacific Corrosion Control Conference. Volume 2, Tokyo(Japan), 1985, 856-865.
[23]Naofumi H.A., Sasaki N.K., Wear Characteristics of bonded Solid Film Lubrication under High Load Condition., Proc 25th Aerospace Mechanisms Symposium Pasadena CA NASA Conf Publ 3113. OH, USA, 1991, 179-193.
[24]Hopkins V., Camphell M.E., Important Considerations in the Use of Solid Film Lubricants, lub. Eng., 1971, 27(11): 386-392.
[25]Ravindran K．A．，Ramasamy P．，Frictional Behavior of Phenolic-bonded Molybdenum Disulfide Film in Spherical Contact，Wear，1984．93：291-297．
[26]陈跃，张永振．蠕墨铸铁的干滑动摩擦学特性．现代铸铁，2006，(1)：42-52
[27]高红霞，刘建秀，朱茹敏．铜基粉末冶金列车闸瓦材料的摩擦磨损性能研究．材料科学与工程学报，2005，23(6)：871-874
[28]赵建明，顾丽英．摩擦学及其在铁路运输中的应用．机车车辆工艺，200，(2)：1-8
[29]张明苗，杨晓红等．摩阻材料的摩擦学．汽车工艺与材料，1999，(9)：22-23
[30]张三川，包大勇等．重负荷下石棉制动材料的摩擦学性能．机械工程师，1991，(5)：30-32
[2]卓耀彬．液压缓冲器特性及其检测方法研究．浙江大学硕士论文，2006：1-10
[3]薛懿民，刘凤刚．MX-1型橡胶缓冲器改进研究(上)．铁道车辆，1995，33(1)
[4]于润华．MX-1型橡胶缓冲器破损严重原因及解决措施(上)．铁道车辆，1989，(4)：52
[5]刘喜双，谢基龙．关于降低ST型缓冲器阻抗力的研究．北京交通大学学报．2006，30(1)：87-90
[6]Richard W．Dawson(美)，王欢春译．美国铁路车钩缓冲装置的发展(续完)．国外铁道车辆，2001，38(2)：1-6
[7]Williams C．Vantuono(美)，万辉译．美国货车缓冲装置的新进展．国外机车车辆工艺，2002，(1)：6-9
[8]王欢春．俄罗斯新型客车车钩缓冲装置．国外铁道车辆，2003，40(6)：19
[9]李克兴．国外客车缓冲器综述．国外铁道车辆，1996，(6)：1-5
[10]邹稳根．国内外机车车辆用车钩缓冲器发展综述．国外机车车辆工艺，2006，(3)：1-6
[11]李明，缪忠海，王悦明．我国铁路货车缓冲器的现状及其发展中的几个问题．中国铁道科学，1994，15(3)：16-26
[12]黄运华，李莆，傅茂海．车辆缓冲器特性研究．中国铁道科学，2005，26(1)：95-99
[13]李克兴，林乐．弹性胶泥车钩缓冲器的研究和应用进展．铁道车辆，1996，34(10)：23-24
[14]沈大庆．机车车辆车钩缓冲器初压力探讨．铁道车辆，2005，43(7)：34-36
[15]孙翔，余民宜．缓冲器动力学分析．西南交通大学学报．1991，79(1)：45-52
[16]余民宜．缓冲器动态特性初步分析．西南交通大学学报．1991，79(1)：91-98
[17]刘凤刚，林乐．缓冲器性能的综合试验研究．铁道车辆，1996，34(4)：21-26
[18]洪原山，马玲．车辆纵向动力学模型与计算机仿真的研究．铁道学报，1989，11(9)：10-20
[19]高斌．滑动干摩擦过程及其机理分析．郑州纺织工学院学报．1994，5(1)：14-19
[20]倪锋，张永振等．高铬白口铸铁低速重载条件下的干滑动摩擦磨损特性．钢铁研究学报．2002，14(3)：52-55
[2l]郑友华，李冀生等．固体润滑涂层在干摩擦及有油条件下的摩擦磨损性能．润滑与密封，2001，(3)：35-37
[22]Yong-soo Jeong, Sik-chol Kwon. Influence of Load and Sped on Friction Coefficient of Resin Bonded Molybdenum Disulfide Lubricants. Proc 4th Asian-Pacific Corrosion Control Conference. Volume 2, Tokyo(Japan), 1985, 856-865.
[23]Naofumi H.A., Sasaki N.K., Wear Characteristics of bonded Solid Film Lubrication under High Load Condition., Proc 25th Aerospace Mechanisms Symposium Pasadena CA NASA Conf Publ 3113. OH, USA, 1991, 179-193.
[24]Hopkins V., Camphell M.E., Important Considerations in the Use of Solid Film Lubricants, lub. Eng., 1971, 27(11): 386-392.
[25]Ravindran K．A．，Ramasamy P．，Frictional Behavior of Phenolic-bonded Molybdenum Disulfide Film in Spherical Contact，Wear，1984．93：291-297．
[26]陈跃，张永振．蠕墨铸铁的干滑动摩擦学特性．现代铸铁，2006，(1)：42-52
[27]高红霞，刘建秀，朱茹敏．铜基粉末冶金列车闸瓦材料的摩擦磨损性能研究．材料科学与工程学报，2005，23(6)：871-874
[28]赵建明，顾丽英．摩擦学及其在铁路运输中的应用．机车车辆工艺，200，(2)：1-8
[29]张明苗，杨晓红等．摩阻材料的摩擦学．汽车工艺与材料，1999，(9)：22-23
[30]张三川，包大勇等．重负荷下石棉制动材料的摩擦学性能．机械工程师，1991，(5)：30-32
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |