中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 江苏常州 213000
摘要：不对称性是轨道车辆油压减振器重要指标之一，也是评判减振器合格与否的重要参数，不对称性过大甚至可能威胁轨道车辆安全运行。因此有必要对造成减振器不对称性的相关因素进行研究分析，进而控制减振器的不对称性。本文通过理论分析与现场试验对可能影响减振器的几个因素进行了分析研究。研究发现，正常情况下活塞及底阀密封泄漏较小，对减振器的拉压不对称性影响较小，而活塞单向阀与底部单向阀产生的阻尼力对减振器不对称性的影响较大，相应参数匹配不当可能导致减振器陷入调试死循环状态，无法调合格。
关键词：减振器；单向流；不对称性
1.概述
本文基于现有某种单向流减振器进行分析研究，工作原理如图1所示，当活塞杆向上拉伸时，活塞单向阀在上腔油液压力的作用下关闭，压力缸上腔油液经过阻尼阀流入储油缸，产生阻尼力，与此同时，由于压力缸下腔油液减少，产生局部真空，储油缸内部油液在负压的作用下，打开底阀单向阀进入压力缸下腔；当活塞杆向下压缩时，底阀单向阀在下腔油液压力的作用下关闭，压力缸下腔油液受压缩打开活塞单向阀流入压力缸上腔后再经过阻尼阀流出到储油缸，产生阻尼力；设计时为了保证拉压对称，调整活塞杆、压力缸在实际工作中，根据客户要求，拉压阻尼力需要对称（即大小绝对值相等），理论上来说，只要保证拉伸和压缩时经过阻尼阀的流量相等即可，而实际运行过程中发现，影响拉压对称性的因素还包括单向阀产生的阻尼力以及活塞密封泄漏。
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图1 工作原理图
2.影响因素分析
结合减振器工作实际工况分析减振器工作原理发现，发现影响减振器不对称性的因素有以下三点：
1）活塞密封内漏
活塞将压力缸隔为上下两腔，活塞与压力缸内壁通过格莱圈实现动密封，格莱圈由施力O型圈和聚四氟乙烯密封圈组成，通过O形圈的变形将聚四氟乙烯密封圈密封面与压力缸内表面贴合。在减振器运行时，保证上下腔油液只能通过活塞单向阀单向流通，而非通过活塞与压力缸内壁泄漏，但在减振器实际运行过程中，由于一些不可控的因素（如格莱圈的磨损）可能导致活塞与压力缸内壁之间存在一定的油液内漏，在压缩过程中，下腔油液经过活塞密封内漏到上腔，而上腔油液经过阻尼阀，故对压缩无影响；在拉伸过程中，上腔部分油液经过活塞密封内漏到下腔，导致上腔经过阻尼阀油液流量减少，使得阻尼力产生一定减小，从而导致拉压阻尼力不对称。
2）活塞单向阀阻尼作用
如图1所示，活塞单向阀由盖板、O型圈、止回阀片、密封件、活塞体组成，其中，止回阀片盖在活塞上，O型圈压在止回阀片上，在拧紧力作用下，O型圈产生一定变形将止回阀片压紧在活塞体上。当活塞向下运动时，压力缸下腔油液打开活塞单向阀进入压力缸上腔，而由于止回阀片有一定刚度，在O型圈的施压下，油液通过活塞单向阀时会产生一定阻尼，因此，减振器向下压缩时的阻尼力包括油液通过阻尼阀时的阻尼力以及油液通过活塞单向阀时的阻尼力。
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图1 活塞单向阀 图2 底阀单向阀
3）底阀单向阀阻尼作用
如图2所示，底阀单向阀由底阀体、止回阀片、预紧拉钉、螺钉、O型圈组成，所有零件同轴设置，止回阀片盖在底阀体上，O型圈压在止回阀片上，在预紧拉钉与螺钉的锁紧作用下，O型圈产生一定变形将止回阀片压紧在底阀体上。当减振器受拉活塞向上运动时，压力缸上腔油液通过阻尼阀进入储油缸，产生阻尼力，与此同时，储油缸内部油液经过底阀单向阀进入压力缸下腔，由于底阀单向阀止回阀片具有一定刚度，在O型圈的施压下，油液通过底阀单向阀时会产生一定阻尼力，因此，减振器向上拉伸时的阻尼还包括油液经过底部单向阀产生的阻尼。
3.试验验证
针对上述影响减振器对称性的三个因素，本文通过以下试验依次进行验证。
试验一：为验证活塞动密封泄漏对减振器不对称性的影响，在保证其他条件相同的前提下，本文将一只经过1100万次疲劳试验的活塞和一只新活塞分别安装到同一支减振器中进行性能试验，性能试验速度为0.1m/s和0.2m/s，试验结果如图、图 所示：
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图 疲劳试验后活塞对应减振器 图 新活塞减振器
由试验结果可以发现，安装疲劳后活塞试验时，减振器不对称率为2.324%和2.696%，安装新活塞试验时，减振器不对称率为2.212%和2.329%，经过疲劳后的减振器不对称率增大，但增大并不明显，从而可以得出活塞密封件泄漏对减振器不对称性的影响较小，基本可以忽略不计。
4.结论
经过理论分析及试验验证，本文得出以如下几点结论。就该类单向流减振器，活塞密封件泄漏对减振器对称性影响较小；保证其他参数不变的情况下：随着活塞单向阀刚度增大，压缩阻尼力增大，拉伸阻尼力基本保持不变，不对称率增大；随着底阀单向阀刚度增大，拉伸阻尼力增大，压缩阻尼力基本保持不变，进而导致不对称率反向增大。故在减振器设计时，如对减振器有对称性要求，需要考虑泄漏、活塞单向阀、底阀单向阀造成的不对称性影响，其中该单向流类型减振器可以通过改变单向阀同流孔径，阀片厚度、受力半径来改变油液通过单向阀时所产生的阻尼力。当设计成型时，拉伸阻尼力大于压缩阻尼力时，可以适当增加活塞单向阀上O型圈的压缩量，或者增加单向阀片，两种方法可以等效为将单向阀片刚度增加，让油液流过活塞单向阀时产生的阻尼力增大，或者减小底阀单向阀上O型圈的压缩量，进而使得在减振器拉伸时，储油缸油液进入压力缸无杆腔经过底部单向阀时产生的阻尼力减小；反向调节则可以改善拉伸阻尼力小于压缩阻尼力的状况。