缓冲装置瞬态撞击分析

第15卷增刊计算机辅助工程 V ol. 15 Supp1.

年月

20069COMPUTER AIDED ENGINEERING Sep. 2006 文章编号：1006-0871(2006)S1-0009-03

缓冲装置瞬态撞击分析

白鹏英，王惠军，任博

(北京机械设备研究所，北京 100854)

摘 要：应用非线性有限元分析的理论，通过MSC Dytran软件，对某航天器弹射装置中的

缓冲装置进行仿真分析，得到缓冲装置的瞬态冲击下各物理量的分布曲线，初步验证模型的

可行性，为今后模型进一步的优化和实验验证提供参考基础.

关键词：瞬态冲击；缓冲装置；MSC Dytran；非线性有限元

中图分类号：V445.21; TP391.9文献标志码：A

Bumper Device Transient Impact Analysis

BAI Pengying, WANG Huijun, REN Bo

(Beijing Mechanical Equipment Research Institute, Beijing 100854, China) Abstract: Applying the theory of non-linear finite element and transient dynamic analysis, the taper bumper device of certain aircraft ejecting device is simulated by MSC Dytran. The interrelated measures are provided within the transient impact. The analysis verifies the feasibility of the bumper and provides the basic for further test and optimization in the future.

Key words: transient impact; bumper device; MSC Dytran; non-linear finite element

0 引言

某航天器发射过程如下：将此航天器放置在一个托架上，托架与一活塞机构相连，通过使用燃气压力或其他外力提拉活塞的方式，带动托架上的航天器一起向上运动，直至航天器飞离出筒. 另外需要给整个活塞装置加止动机构，而且要求所加的止动装置能在整个冲击过程中使冲击力尽量平稳，不能有太大的峰值，同时阻尼系数应该足够大.

综合考虑上述因素，提出下述方案：在运动的活塞和受冲击的发射装置之间加装一个金属薄壁圆壳，当高速活塞撞上金属薄壳后，薄壳在瞬态冲击下发生大变形，利用其塑性变形来吸收冲击能量，从而达到缓冲的效果.

本文采用瞬态动力学分析方法进行有限元仿真，以此作为设计工作的辅助手段，采用

的软件为MSC Dytran有限元分析软件，前后处理使用MSC Patran. 1 有限元模型的建立

缓冲套模型采用锥形薄壁圆筒. 相比等截面圆柱结构，采用椎形结构能基本保持结构的纵向对称变形. 由于其纵向刚度要小于等壁厚管，其初始撞击力峰值也要相对小一些，吸能结构的力学特性更加合理.

1.1 仿真模型的建立

在实际模型中，缓冲薄壳套在活塞杆上，活塞杆带着托盘高速撞击到缓冲薄壳上，缓冲薄壳在瞬间发生大变形，但由于薄壳内部有活塞杆，所以只能向外变形. 为了模拟实际工况，需要另外建立一个活塞杆刚体模型，内置在缓冲薄壳里面.

初步选定缓冲薄壳仿真模型长度在250 mm左右，从受冲击端到固定端，厚度从0.5 mm到1.5 mm 均匀变化. 采用QUAD 4四边形4节点板壳单元.

所选材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti，选用MSC

计算机辅助工程年10 2006 Dytran 中的DYMAT24弹塑性材料本构方程. 考虑到材料的塑性强化，使用双线性屈服强化模型 Cowper-Symonds 应变率模型，失效模式选择最大塑性应变.[2] 其有限元模型如图1和图2所示

.

图 1 内置活塞刚体有限元模型

图 2 缓冲金属薄壳有限元模型

1.2 模型边界条件及计算控制

给活塞刚体赋予和实际工况相同的质量和初速度来模拟实际工况中运动的活塞杆以及托盘部分对缓冲金属薄壳的冲击动能，缓冲金属薄壳一端固定用来模拟实际工况中缓冲部分一端固结弹射缸的情况，另一端将和运动活塞刚体产生碰撞冲击. 由于实际工况中，缓冲金属薄壳将要产生褶皱变形，但其变形只能向外，不能穿透内置的活塞杆，同时，在产生变形的过程中，其自身也不会发生穿透. 因此，需要定义活塞杆和金属薄壳之间的主从接触（Master-Slave Contact ）关系，其中活塞刚体定义为主体，缓冲薄壳定义为从体，同时还需要定义缓冲金属薄壳内外壁的自接触（Self-Contact ）.

在本文所述的分析中，最小时间步长由Courant-Friedrichs-Lewy 条件可以得到.

2 计算结果图

计算结果见图3至

5.

图 3 金属缓冲薄壳受冲击端某点速度

图 4 金属缓冲薄壳固定端某点应力

图 5 活塞刚体加速度

3 分析与结论

仿真结果表明，缓冲圆壳在承受冲击作用时，其屈曲失效总是先从壁厚较小的一端开始，并逐渐

向壁厚较大的一端扩散，并且由于其不能向里变形，因此失效的形式均是沿缓冲器圆筒径向外翻，形式如图6. 由图7看出，缓冲金属薄壳在动载荷冲击下，位移曲线平缓下降至160 mm 处后停止运动，即意味着缓冲完成

.

图 6 某时刻金属薄壳的变形

图 7 金属缓冲薄壳受冲击端某点位移图

由图3可以看出，缓冲薄壳受冲击端的速度，在初始阶段由于应力波的原因，其缓冲速度有小幅的振荡，之后速度曲线较平滑地向上，直至减小到零，之后稍有反弹，整个缓冲过程结束，活塞原有的动能转变为缓冲套的变形能. 另外，从图6中看出，在整个缓冲过程中，在缓冲薄壳固定端，应力

一直在剧烈的振荡（也是由于应力波的传输造成的），最大应力出现在撞击初始段和结束段，中间部

增刊白鹏英，等：缓冲装置瞬态撞击分析11

分应力小于两极，但相差不是很大，没有出现很大的初始应力，整个应力曲线趋势比较理想. 在实际设计中，工程人员最关心的是缓冲器对弹射装置的冲击力，尤其是最大冲击力，而由于壳单元没有很好的反映扭转应力，所以用应力曲线来计算冲击力会有一定的误差. 因此，可以用加速度和运动部分质量来计算活塞所受的冲击力，如图7所示为刚体的加速度曲线.

分析结果表明，在缓冲过程当中，没有出现很大的初始应力，整个冲击过程相对较平稳，在运动部分得到缓冲的同时，对整个发射装置的冲击也在设计范围内.

参考文献：

[1] MSC Dytran User’s Guide, Version 2005 [Z].

[2] MSC Dytran Theory Manual, Version 2005 [Z].

（编辑 袁林新）

缓冲液压油缸

缓冲液压缸 开放分类：机械制造、机械、机械设计、机械原理、液压 目录 ? 基本概念 ? 缓冲装置 ? 理想缓冲定位 ? 拉杆缓冲液压缸 ? 柱塞式缓冲液压油缸 ? 活塞式单作用缓冲液压缸 ? 二级缓冲液压缸 ? 外置式缓冲液压缸 基本概念 [编辑本段] 缓冲液压缸是具有缓冲功能的液压缸。 缓冲装置 [编辑本段] 公开的是一种置于挖掘机的液压缸中的液压缸缓冲装置，该液压缸缓冲装置阻止活塞与端凸缘碰撞并吸收碰撞产生的冲击。由于设置该缓冲装置，即使在外力施加在液压缸上，不会发生压力高于液压缸的设计强度的情况。在设在液压缸中的液压缸缓冲装置中，该液压缸包括构成液压油的收集室的管子，进行直线运动的杆，固定在杆上、并分隔了管子的收集室的活塞，和端凸缘，该液压缸缓冲装置包括装在杆上与活塞接近的缓冲套，如果在杆的直线运动中活塞接近杆侧端凸缘，在杆侧室中产生预定的缓冲压力，还包括设在缓冲套上的弹性体，阻止活塞与杆侧端凸缘碰撞并通过其弹性吸收冲击。 理想缓冲定位 [编辑本段] 用理想曲线实现液压缸的缓冲定位问题。理论分析、仿真及实验证明：理想曲线是实现液压缸缓冲定位的最佳曲线，用理想曲线实现液压缸的缓冲定位，在伺服控制的条件下定位精度可达±0.02mm，定位时压力冲击小，缓冲定位的行程和初速度可根据需要任意设定，解决了定位精度和工作速度之间的矛盾，既提高了定位质量又提高了工作效率。理想曲线控制的对象是液压系统。要实现缓冲定位有两种手段，一种是比例控制系统，另一种是伺服控制系统。伺服控制的效果要好于比例控制。在控制衍也有两种方式：PID 控制器和自组织模糊控制器。用高次曲线作为输入信号，用PID控制器作为控制算法，对伺服系统进行实验，得到上升时间0.2秒，超调量7﹪以内，定位精度±0.02MM。 拉杆缓冲液压缸 [编辑本段] YGC系列和YGD系列拉杆液压缸，YGC系列为差动缸，YGD系列为等速缸，具有重量轻，结构简单，工作可靠，安装方便，易于维修，安装形式多样等特点，符合ISO6020/2(1991)和DIN24554标准，

模态分析和频率响应分析的目的

有限元分析类型 一、nastran中的分析种类 （1）静力分析 静力分析是工程结构设计人员使用最为频繁的分析手段，主要用来求解结构在与时间无关或时间作用效果可忽略的静力载荷（如集中载荷、分布载荷、温度载荷、强制位移、惯性载荷等）作用下的响应、得出所需的节点位移、节点力、约束反力、单元内力、单元应力、应变能等。该分析同时还提供结构的重量和重心数据。 （2）屈曲分析 屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷，NX Nastran中的屈曲分析包括两类：线性屈曲分析和非线性屈曲分析。 （3）动力学分析 NX Nastran在结构动力学分析中有非常多的技术特点，具有其他有限元分析软件所无法比拟的强大分析功能。结构动力分析不同于静力分析，常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影响，同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用。 NX Nastran的主要动力学分析功能：如特征模态分析、直接复特征值分析、直接瞬态响应分析、模态瞬态响应分析、响应谱分析、模态复特征值分析、直接频率响应分析、模态频率响应分析、非线性瞬态分析、模态综合、动力灵敏度分析等可简述如下： ?正则模态分析 正则模态分析用于求解结构的固有频率和相应的振动模态，计算广义质量，正则化模态节点位移，约束力和正则化的单元力及应力，并可同时考虑刚体模态。 ?复特征值分析 复特征值分析主要用于求解具有阻尼效应的结构特征值和振型，分析过程与实特征值分析类似。此外

Nastran的复特征值计算还可考虑阻尼、质量及刚度矩阵的非对称性。 ?瞬态响应分析（时间-历程分析） 瞬态响应分析在时域内计算结构在随时间变化的载荷作用下的动力响应，分为直接瞬态响应分析和模态瞬态响应分析。两种方法均可考虑刚体位移作用。 直接瞬态响应分析 该分析给出一个结构随时间变化的载荷的响应。结构可以同时具有粘性阻尼和结构阻尼。该分析在节点自由度上直接形成耦合的微分方程并对这些方程进行数值积分，直接瞬态响应分析求出随时间变化的位移、速度、加速度和约束力以及单元应力。 模态瞬态响应分析 在此分析中，直接瞬态响应问题用上面所述的模态分析进行相同的变换，对问题的规模进行压缩，再对压缩了的方程进行数值积分，从而得出与用直接瞬态响应分析类型相同的输出结果。 ?随机振动分析 该分析考虑结构在某种统计规律分布的载荷作用下的随机响应。例如地震波，海洋波，飞机超过建筑物的气压波动，以及火箭和喷气发动机的噪音激励，通常人们只能得到按概率分布的函数，如功率谱密度（PSD）函数，激励的大小在任何时刻都不能明确给出，在这种载荷作用下结构的响应就需要用随机振动分析来计算结构的响应。NX Nastran中的PSD可输入自身或交叉谱密度，分别表示单个或多个时间历程的交叉作用的频谱特性。计算出响应功率谱密度、自相关函数及响应的RMS值等。计算过程中，NX Nastran不仅可以像其他有限元分析那样利用已知谱，而且还可自行生成用户所需的谱。 ?响应谱分析 响应谱分析（有时称为冲击谱分析）提供了一个有别于瞬态响应的分析功能，在分析中结构的激励用各个小的分量来表示，结构对于这些分量的响应则是这个结构每个模态的最大响应的组合。 ?频率响应分析 频率响应分析主要用于计算结构在周期振荡载荷作用下对每一个计算频率的动响应。计算结果分实部和虚部两部分。实部代表响应的幅度，虚部代表响应的相角。 直接频率响应分析 直接频率响应通过求解整个模型的阻尼耦合方程，得出各频率对于外载荷的响应。该类分析在频域中主要求解两类问题。第一类是求结构在一个稳定的周期性正弦外力谱的作用下的响应。结构可以具有粘性阻尼和结构阻尼，分析得到复位移、速度、加速度、约束力、单元力和单元应力。这些量可以进行正则化以获得传递函数。 第二类是求解结构在一个稳态随机载荷作用下的响应。此载荷由它的互功率谱密度定义。而结构载荷由上面所提到的传递函数来表征。分析得出位移、加速度、约束力或单元应力的自相关系数。该分析也对自功率谱进行积分而获得响应的均方根值。 模态频率响应 模态频率响应分析和随机响应分析在频域中解决的两类问题与直接频率响应分析解决相同的问题。

车钩缓冲装置的种类及其运用

车钩缓冲装置的种类、 主要机构及其运用 车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。它由车钩，缓冲器、钩尾框，从板等组成一个整体，安装于车底架构端的牵引梁内。车钩缓冲器装车后，其车钩钩舌的水平中心线距钢轨面在空车状态下的高度，客车为880mm（允许+10mm，-5mm误差），货车为880mm （±10mm）。两相邻车辆的车钩水平中心线最大高度差不得大于75mm。 1：车钩的种类、机构及其运用 车钩在两车之间实现相互连挂并传递纵向力（牵引力或压缩力）的部件。车钩由钩头，钩身、钩尾三个部分组成、车钩前端粗大的部分称为钩头，在钩头内装有钩舌、钩舌销，锁提销，钩舌推铁和钩锁铁。车钩按其结构类型分为螺旋车钩、密接式自动车钩、自动车钩及旋转车钩等。车钩后部称为钩尾，在钩尾上开有垂直扁锁孔，以便与钩尾框联结。为了实现挂钩或摘钩，使车辆连接或分离，车钩具有以下三种位置，也就是车钩三态：锁闭位置——车钩的钩舌被钩锁铁挡住不能向外转开的位置。开锁位置——即钩锁铁被提起，钩舌只要受到拉力就可以向外转开的位置。全开位置——即钩舌已经完全向外转开的位置。 2：缓冲器的种类、机构及其运用 缓冲器缓和机车车辆纵向冲击的部件。缓冲器的工作原理是借

助于压缩弹性元件来缓和冲击作用力，同时在弹性元件变形过程中利用摩擦和阻尼吸收冲击能量。 根据缓冲器的结构特征和工作原理，一般缓冲器可分为：盘形缓冲器、弹簧摩擦式缓冲器、橡胶缓冲器、液压缓冲器等。 盘形缓冲器同螺杆链环式车钩配套使用，通常安装在端梁两侧。它只能承受纵向压缩力的作用，在改用自动车钩后，便为装在牵引梁内的缓冲器所代替。 弹簧摩擦式缓冲器早期的缓冲器只有螺旋弹簧，不能吸收冲击能量。1888年在缓冲器内增加金属摩擦元件，把所吸收的一部分能量转换成热量散发掉，因而缓冲效果较好。弹簧摩擦式缓冲器有多种形式，其中如环簧式缓冲器、楔块式缓冲器迄今还在中国铁路上使用。通过增加摩擦面的数量以增大容量的新型缓冲器正在发展。 橡胶缓冲器借助于弹性变形时橡胶分子的内摩擦以消耗能量的缓冲器。橡胶缓冲器最初使用在客车和柴油机车上。为了增大容量，货车用的橡胶缓冲器多由金属-合成橡胶弹性元件和金属摩擦元件构成。这种缓冲器在中国铁路的部分车辆上也在使用。橡胶摩擦式缓冲器的结构见图5橡胶摩擦式缓冲器。 液压缓冲器50年代中期，由于对冲击保护有了更高的要求，一些国家的铁路将液压技术应用到缓冲器上，采用了两种方式。一种是用液压缓冲器直接代替现有的缓冲器。由于行程较长，取得了增大容量的效果。这种缓冲器称为车端液压缓冲器。另一种方式是将车辆制成具有上下两层底架，上层底架连接车体，下层底架用以实现与相

车钩常见运用故障分析及处理(论文)

论文 货车车钩常见运用故障分析及处理 姓名： 单位： 工种： 级别： 指导老师： 二〇一年月日

货车车钩常见运用故障分析及处理 论文简述： 随着公司铁路运输总量的不断增加，铁道车辆正向着安全、快捷、重载的方向发展,当前货车车钩缓冲装置,在货物列车运行中时有故障发生,严重影响铁路的正常运输,造成了一些不必要的经济损失。就此，我对货车车钩缓冲装置故障进行了探讨与分析。 关键词：铁道货车车辆车钩故障运行安全 评语：

论文摘要： 随着公司铁路运输总量的不断增加，铁道车辆正向着安全、快捷、重载的方向发展,当前货车车钩缓冲装置,在货物列车运行中时有故障发生,严重影响铁路的正常运输,造成了一些不必要的经济损失。通过现场的实践学习，再加上对理论知识的的结合应用，使我对车辆的构造及检修工艺要求有了进一步的认识和理解。就此，我对货车车钩缓冲装置故障进行了探讨与分析。 一、现状分析1．目前，厂区原燃料到达、铁水、铁渣、废物的倒运、产品的外发所使用的铁道车辆车钩缓冲装置种类繁多，主要是2号、13号、13A型、13B型及16、17型，其中约有80%以上车辆使用的是13号型、13A型、13B型上作用车钩，如图所示； 1、钩头； 2、钩尾框； 3、钩尾销 4、前从板； 5、缓冲器； 6、后从板 图1 车钩缓冲装置 一般来说，车辆的基本构造由车体、走行部、车钩缓冲装置和制动装置四大部分组成。车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车与车辆相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆主要部件。厂区线路复杂，车型较多，常用的车钩有13号型、13A型、13B型上作用式车钩；2号型车钩和16、17号型下作用式车钩。

车钩及缓冲装置的检修工艺

目录 一、车钩的构造------------------------------------------------------（2） 二、牵引缓冲装置的内容----------------------------------------------（3） 三、缓冲器的构造与检修工艺------------------------------------------（5） 四、车钩及缓冲器的检修---------------------------------------------（8） 4.1缓冲装置检修--------------------------------------------------（8）4.2清扫检查与修理------------------------------------------------（8）4.3钩舌的检修----------------------------------------------------（9）4.4缓冲器的检修--------------------------------------------------（9）4.5组装----------------------------------------------------------（9）4.6检查与试验----------------------------------------------------（10）4.7技术安装与注意事项--------------------------------------------（10）参考文献----------------------------------------------------------（11）

几种常用液压缸缓冲装置结构设计

几种常用液压缸缓冲装置结构设计 摘要：本文对高速液压缸；大缸径、长行程液压缸及各种自卸车液压缸的缓冲装置提出了不同的结构设计，有针对性的解决了液压缸活塞与缸盖发生机械碰撞。 关键词：液压缸缓冲装置 1、引言 在液压系统中使用液压缸驱动具有一定质量的机构，当液压缸运动至行程终点时具有较大动能，如未作减速处理，液压缸活塞与缸盖将发生机械碰撞，产生冲击、噪声，有破坏性。为缓和及防止这种危害发生，因此可在液压回路中设置减速装置或在缸体内设缓冲装置。 2、几种液压缸缓冲装置结构设计 2.1高速液压缸缓冲装置结构设计 （1）液压缸特点及缓冲装置结构设计 高速液压缸工作时，活塞终端速度可以达到5m／s以上，若直接与端盖相撞，在惯性力和液压力的作用下，不但会损坏端盖，而且会产生较大的冲击载荷，对系统产生不利的影响。高速液压缸缓冲装置如图1a所示，主要由液压缸体、活塞、挡块、活塞杆、固定螺母、复位弹簧组成。其中活塞杆有四个台阶轴用来放置和固定活塞和挡块，螺母将活塞与活塞杆固定于一体。挡块为圆锥形，所以过流面积不断变化。 （2）工作原理 当活塞杆走到行程末端时，挡块3被液压缸端部限位停止运动，而活塞2、活塞杆4，固定螺母5继续向前运动，这时活塞与挡块形成节流缝隙，活塞与挡块之间的容腔压力增加，与活塞的惯性力和作用在活塞左端的液压力相对抗，从而达到缓冲的目的。 2.2大缸径、长行程液压缸缓冲装置结构设计 (1) 液压缸特点及缓冲装置结构设计 对于水平安装的大缸径长行程液压缸，由于活塞杆和活塞的巨大自重、零件的机械加工误差及安装误差等原因，液压缸在运行的过程中易引起导向部分靠近承重一侧的快速磨损，从而导向元件的偏心，体现到缓冲元件上，就是缓冲环和缓冲孔之间过大同轴度，将引起运行困难或产生机械故障。大缸径、长行程液压

二阶系统的瞬态响应分析实验报告

课程名称： 控制理论乙 指导老师： 成绩： 实验名称： 二阶系统的瞬态响应分析 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1. 谁二阶模拟系统的组成 2. 研究二阶系统分别工作在1=ξ、10<<ξ、1>ξ三种状态下的单位阶跃响应 3. 分析增益K 对二阶系统单位阶跃响应的超调量P σ、峰值时间t p 和调整时间t s 4. 研究系统在不同K 值对斜坡输入的稳态跟踪误差 二、实验内容和原理 1. 实验原理 实验电路图如下图所示： 上图为二阶系统的模拟电路图，它是由三部分组成。其中，R1、R2和C1以及第一个运放共同组成一个惯性环节发生器，R3、C2与第二个运放共同组成了一个积分环节发生器，R0与第三个运放组合了一个反相发生器。所有的运放正输入端都接地，负输入端均与该部分电路的输入信号相连，并且输入和输出之间通过元件组成了各种负反馈调节机制。最后由最终端的输出与最初端的输入通过一个反相器相连，构成了整体电路上的负反馈调节。 惯性函数传递函数为： 1 11/1/)(1212 122121+=+?=+==s T K Cs R R R R Cs R Cs R Z Z s G 比例函数的传递函数为 s T s C R R s C Z Z s G 22332122111 )(====

反相器的传递函数为 1)(0 012 3-=-== R R Z Z s G 电路的开环传递函数为 s T s T T K s T s T K s G s G s H 22 21212111)()()(+=?+= ?= 电路总传递函数为 2 222 11 22 122212)(n n n s s T T K s T s T T K K s T s T T K s G ωξωω++=++=++= 其中 12R R K = 、121C R T =、232C R T =、21T T K n =ω、K T T 12 4=ξ 实验要求让T1=0.2s ，T2=0.5s ，则通过计算我们可以得出 K n 10=ω、K 625 .0= ξ 调整开环增益K 值，不急你能改变系统无阻尼自然振荡平率的值，还可以得到过阻尼、临界阻尼好欠阻尼三种情况下的阶跃响应曲线。 （1）当K>0.625时，系统处于欠阻尼状态，此时应满足 10<<ξ 单位阶跃响应表达式为： )1tan sin(111)(2 1 2 ξ ξωξ ξω-+-- =--t e t u d t a n 其中，2 1ξωω-=n d 图像为：

液压缸缓冲结构和缓冲原理的研究

1-缸盖；2-单向阀；3-端盖凹缘；4-锥形柱塞； 5-活塞；6-缸体；7-压力油；8-活塞杆；9-调节螺钉 图 1 节流缓冲原理图 液压缸缓冲结构和缓冲原理的研究 李艳利 1 刘志奇 1 董 朋 2 许保亮 3 熊 喆 1 ( 1.太原科技大学机械工程学院 山西太原 030024 2.燕山大学机械工程学院 河北秦皇岛 066004 3.莱芜钢铁集团有限公司型钢炼铁厂 山东莱芜 271104 ) 摘 要：介绍具有不同缓冲结构的液压缸，并对不同缓冲结构液压缸的缓冲过程进行分析，建立了五种缓冲结构液压 缸在缓冲过程不同阶段的流量方程，探讨了各缓冲结构的主要结构参数对缓冲的影响规律，指出了相应缓冲结构适用 的场合，总结了设计缸内缓冲装置要考虑的一些因素。 关键字：液压缸；缓冲结构；缓冲原理 中图分类号：TH137.51 文献标志码：A 文章编号：1672-8904-（2013）06-0005-004 液压缸有时运动速度很快，当活塞运动到液压缸 两端时，会与端部发生冲击，产生噪声，严重时会引起 损坏。为了防止这种冲击，一些特定工况下应用的液 压缸上需设置缓冲装置。液压缓冲是利用油液的不 可压缩性和流动性。缓冲装置一般是基于这样的原 理：当活塞运动到接近端部时，使回油阻力增大，活塞 在回油腔受到较大的反压力或者使进油腔卸荷，降低 运动速度，从而达到避免冲击缸盖的目的。 液 压 缸 缓 冲 方 法 可 以 分 为 节 流 缓 冲 和 卸 压 缓 冲。从装置方式上也分为两种：一种是外置式缓冲液 压缸，也就是在液压系统中设置溢流阀、顺序阀、节流 阀或者蓄能器等这类流量控制装置进行缓冲，外置缓 冲的优点是，在工况变化时，容易对缓冲元件进行调 整，缺点是系统回路复杂，且缓冲效果易受系统其他 部分的影响。另一种是内置式缓冲液压缸，是在液压 缸内部设计一定的缓冲结构来实现缓冲，而不需要另 加元件，结构简单，加工和使用方便，因而得到广泛的 应用。本论文主要对内置式缓冲液压缸进行讨论。 间的节流环隙中流出，从而在封闭空间造成高压，迫 使活塞减速制动而实现缓冲。 图 1 所示为节流缓冲原理，锥形柱塞 4 进入端盖 凹缘 3 处开始减速，限制了缸体内的液压油向油口的 流量。当柱塞进入最后部位时，液压油应通过调节螺 钉 9 处的可调油口排出。缓冲器上装有一个单向阀 2 允许活塞反向时液压油能自由流入。 1 液压缸缓冲结构介绍及原理分析 内置式缓冲液压缸一般是利用与活塞相连的缓 冲柱塞和与缸体相连的缓冲孔之间的间隙，在油流过 时产生阻力，达到缓冲目的，故称之为节流缓冲。在 工作中，利用了节流阻尼的作用，当缓冲柱塞插入排 油孔口中后，使活塞与液压缸端盖之间形成封闭空 间，封闭空间中油只能从节流小孔或柱塞和排油孔之 图 1 所示为圆锥形缓冲装置，除此之外，缓冲柱 塞还有圆柱形、台阶形、抛物线形或排孔形等不同类 型，即缓冲装置会有不同的缓冲结构。这些结构中只 收稿日期：2013-08-07 作者简介：李艳利（1988-），女，硕士研究生。研究方向为流体传动与 控制。

三阶系统的瞬态响应及稳定性分析

实验四 三阶系统的瞬态响应及稳定性分析 一、实验目的 (1)熟悉三阶系统的模拟电路图。 (2)由实验证明开环增益K 对三阶系统的动态性能及稳定性的影响。 (3)研究时间常数T 对三阶系统稳定性的影响。 二、实验所需挂件及附件 图8-16 三阶系统原理框图 图8-17 三阶系统模拟电路 图8-16为三阶系统的方框图，它的模拟电路如图8-17所示，对应的闭环传递函数为： 该系统的特征方程为： T 1T 2T 3S3+T 3（T 1+T 2）S2+T 3S+K=0 其中K=R 2/R 1，T 1=R 3C 1，T 2=R 4C 2，T 3=R 5C 3。 若令T 1=0.2S ，T 2=0.1S ，T 3=0.5S ，则上式改写为 用劳斯稳定判据，求得该系统的临界稳定增益K=7.5。这表示K>7.5时，系统为不稳定；K<7.5时，系统才能稳定运行；K=7.5时,系统作等幅振荡。 除了开环增益K 对系统的动态性能和稳定性有影响外，系统中任何一个时间常数的变化对系统的稳定性都有影响，对此说明如下： 令系统的剪切频率为 ω c ，则在该频率时的开环频率特性的相位为： ?（ωc ）= - 90? - tg -1T 1ωc – tg -1T 2ωc 相位裕量γ=180?+?（ωc ）=90?- tg -1T 1ωc- tg -1T 2ωc K )S T )(S T (S T K )S (U )S (U i o +1+1+=2130=100+50S +15S +S 2 3Κ

由上式可见，时间常数T 1和T 2的增大都会使γ减小。 四、思考题 (1)为使系统能稳定地工作，开环增益应适当取小还是取大？ (2)系统中的小惯性环节和大惯性环节哪个对系统稳定性的影响大，为什么？ (3)试解释在三阶系统的实验中，输出为什么会出现削顶的等幅振荡？ (4)为什么图8-13和图8-16所示的二阶系统与三阶系统对阶跃输入信号的稳态误差都为零? (5)为什么在二阶系统和三阶系统的模拟电路中所用的运算放大器都为奇数？ 五、实验方法 图8-16所示的三阶系统开环传递函数为： (1)按K=10，T 1=0.2S, T 2=0.05S, T 3=0.5S 的要求，调整图8-17中的相应参数。 (2)用慢扫描示波器观察并记录三阶系统单位阶跃响应曲线。 (3)令T 1=0.2S ， T 2=0.1S ， T 3=0.5S ，用示波器观察并记录K 分别为5、7.5和10三种 情况下的单位阶跃响应曲线。 (4)令K=10，T 1=0.2S ，T 3=0.5S ，用示波器观察并记录T 2分别为0.1S 和0.5S 时的单位 阶跃响应曲线。 六实验报告 (1)作出K=5、7.5和10三种情况下的单位阶跃响应波形图，据此分析K 的变化对系统动态性能和稳定性的影响。 (2)作出K=10，T1=0.2S ，T3=0.5S ，T 2分别为0.1S 和0.5S 时的单位阶跃响应波形图， 并分析时间常数T 2的变化对系统稳定性的影响。 (3)写出本实验的心得与体会。 ) 1)(1()(213++=S T S T S T K S G

《轨道车及接触网作业车驾驶理论考试专业知识》(题库)第四章、车钩缓冲装置

一、填空题 1．轨道车车钩缓冲装置一般安装在车底架两端的（牵引梁）内。 2．根据车钩的开启方式，可将车钩分为上作用式和（下作用式）两种。 3. 轨道车车钩具有闭锁、开锁和（全开) 3个工作状态，称为车钩的三态作用。4．车钩的三态作用是利用车钩提杆把钩锁销提起或落下，通过（钩锁）与钩舌推铁的作用，使车钩处于闭锁、开锁和全开状态。 5. 13号车钩的钩腔内侧设有（防跳台），防止由于钩锁的跳动引起自动脱钩的现象发生。 6．车钩具有灵活的三态作用，车辆连接后两车钩均处于（闭锁位置），以保证车辆运行过程中各车钩不能分离。 7．轨道车钩锁被提起，不再抵住钩舌尾部，钩舌可以转动，但不会自动转动，此时车钩处于（开锁）状态。 8．轨道车车钩全开作用时，钩舌的张开是靠（钩舌推铁）的推动作用。 9．轨道车在摘解前要做好（无动力车）车的防溜措施。 10．轨道车停在6‰以上的坡道时，必须保持（动力连挂），不得摘解。 11. 轨道车摘解应执行“一关前，二关后，三（摘风管），四提钩”的作业标准。 12. 轨道车摘钩时，可扳动相连两车任何一方的车钩提杆，使钩锁成（开锁位置）。 13. 轨道车车钩连挂完毕后必须（试拉），确认车钩处于连挂状态。 14. 连挂轨道车时，轨道车相互连接的车钩至少有一个处于（全开）位。 15.轨道车车钩连挂时，应按“一接（风管），二开折角塞门，三试风，四松手闸（取铁鞋）”的顺序连接作业操作。 16. 轨道车在小半径曲线上进行连挂时，如果两车钩的纵向中心线偏离较大，连挂较为困难，可将两车钩均置于（全开位置）。 二、选择题 1、轨道车车钩摘解时两车钩中至少有一个车钩呈（ B ）位置。 A 闭锁 B 开锁 C 全开 2 、轨道车车钩连挂时，在距离被挂车（ A )m前、（ )m处，必须两度停车。 A. 10, 2 B. 10, 5 C. 5, 2

液压缸缓冲

缓冲装置说明 缓冲装置是利用缝隙式薄壁型小孔对油液的节流作用而工作的，当液压缸活塞或活塞杆运行到终端时，缓冲柱塞（凸肩）将回液通道逐渐遮盖，形成节流而建立起背压，以平衡惯性力，达到缓冲的目的。 缓冲装置的类型，可根据节流小孔（或缝隙）的通流面积在缓冲过程中是否自动（行）改变来分类，通常可分为恒节流型和变节流型。 当节流阀l的节流面积是可调节时，又称可调恒节流缓冲。如图4-44所示，缓冲柱塞外径与缓冲凹槽内径的名义尺寸是相同的。在行程末端，当缓冲柱塞尚未进入缓冲凹槽时，回液经回液口排出，回液压力p2 =0;当缓冲柱塞进入缓冲凹槽瞬间，回液通道被封死，油液只能经过节流阀1的节流口排回油箱，液压缸缓冲腔(缓冲面积为A)压力迅速升高，从而达到缓冲目的。 在缓冲节流过程中，节流面积保持恒定不变时，称恒节流缓冲装置。在图4-45中，缓冲柱塞与凹槽构成环形节流缝隙，当缓冲柱塞进入凹槽后，回液阻力升高，从而达到缓冲目的。 使用节流阀的恒节流缓冲装置，由于节流面积与缓冲腔压力是可调节的，适用性强，因此是一种广泛使用的节流装置。 在具体使用中，节流阀一旦调定，就固定不变，除非液压缸工况发生变化。 必须指出，上述缓冲装置，只能在液压缸全行程终了时才起缓冲作用，当执行元件在行程中停止运动时，上述缓冲装置不起作用。这时可在回油路上设置行程节流阀来实现缓冲。 液压缸调试规范 1) 排气装置调整。先将缸内工作压力降到

(0.5--1)MPa 左右，然后使活塞杆往复运动，打开排气塞进行 排气。打开的方法是：当活塞到达行程末端，压力升高的瞬间打开排气塞，而在开始返回之前立即关闭。排 气塞排气时，可听到嘘嘘的气声，随后喷出白浊色的泡沫状油液，空气排尽时喷出的油呈澄清色。可以用肉眼判别排气是否彻底。 2) 缓冲装置调整。在装有可调节缓冲装置的情况下，而活塞又在运动中，应先将节流阀放在流量较小的位置上，然后逐渐调节节流口大小，直到满足要求为止。3) 液压油缸各部位的检查。液压油缸除做上述调整工作外，还要检查各个密封件的漏油情况，以及安装联结部件的螺栓有无松动等现象，防止意外事故的发生。4) 定期检查。根据液压油缸的使用情况，安排定期检查的时间，并做好检查记录。 液压站调试规范 1.制作检验：按照油站系统原理图及装配图检查各部件是否按设计要求采购、 制造和装配。 2.调试准备：在油箱中加入设计要求的工作介质，接好油站电机线（油站调试 必须在附近设置一个空气开关以便快速启闭油站电机），点动电机测试电机转向是否符合要求。用堵头将油站出油口封上。 3.试压检验：开启电机，将油站溢流阀压力调低为1MPa左右，低压运行20分 钟以排气及冲洗系统。用吸水性好的纸擦拭干净各密封处，然后注意观察有无渗漏现象。调节溢流阀逐次升高压力（每级5MPa，保压3分钟）看有否渗漏，直至压力升到设计压力的1.2倍时止，保压10分钟，最后全面检查必须保证所有焊缝、接口和密封处无漏油，管道无永久变形。一切正常后调节溢流阀将压力调定为系统设计压力。在试压中注意观察调节溢流阀时压力表显示的压力升降是否平稳、灵敏。 4.油泵检验：在工作压力下运行，液压站油泵不能有异常噪音，如为变量泵， 则其调节装置应灵活可靠，油泵发热应正常。 5.换向检验：反复操纵换向阀3~5次，要求换向阀换向灵敏、可靠，无卡滞 现象。 6.节流阀检验：取下油站一组出油口堵头，用软管连接一个相同设计压力的油 缸，将单向节流阀全开（顺时针拧死），操作换向阀，用秒表计算油缸伸缩的速度，统计10次后计算系统流量是否符合设计要求（同时注意溢流阀中不得有溢流现象，也就是观察压力表显示压力不会超过调定好的系统设计压力）。 然后拧松单向节流阀，记录油缸的伸缩速度，看单向节流阀调节流量是否平稳可靠。类似调节剩余的几组确定单向节流阀的性能。 7.系统过滤检查：调试完毕后需要检查系统的过滤器，如果在过滤器滤芯背面

实验一 典型环节的瞬态响应和动态分析

实验一 典型环节的瞬态响应和动态分析 1、一阶环节的阶跃响应及时间参数的影响 一、实验目的： 通过实验加深理解如何将一个复杂的机电系统传递函数看做由一些典型环节组合而成，并且使用运算放大器来实现各典型环节，用模拟电路来替代机电系统，理解时间响应、阶跃响应函数的概念以及时间响应的组成，掌握时域分析基本方法 。 二、实验内容 ① 自行设计一阶环节。 ② 改变系统参数T 、K （至少二次），观察系统时间响应曲线的变化。 ③ 观察T 、K 对系统的影响。 三、实验原理： 使用教学模拟机上的运算放大器，分别搭接一阶环节，改变时间常数T ，记录下两次不同时间常数T 的阶跃响应曲线，进行比较（可参考下图：典型一阶系统的单位阶跃响应曲线）。 典型一阶环节的传递函数： G （S ）=K （1+1/TS ） 其中：RC T = 12/R R K = 典型一阶环节模拟电路： 典型一阶环节的单位阶跃响应曲线：

四、实验方法与步骤 1）启动计算机，在桌面双击“Cybernation_A.exe ”图标运行软件，阅览使用指南。 2）检查USB 线是否连接好，电路的输入U1接A/D 、D/A 卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D 、D/A 卡的AD1输入。检查无误后接通电源。 3）在实验项目下拉框中选中本次实验，点击 按钮，参数设置要与实验系统参 数一致，设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可继续进行实验。 4）保持Ω=K R 1001，F C μ1.0=不变，分别令ΩΩ=K K R 200,1002，改变系统参数T 、K ，观察并记录系统时间响应曲线的变化。 五、实验数据整理与分析： 1）实验数据与响应函数 Ω=K R 1002,Ω=K R 1001，F C μ1.0=， 理论值：12/R R K ==1, C R T 2==10ms 实验值：12/R R K ==0.91 C R T 2==9.87

浅析液压缸的缓冲装置

浅析液压缸的缓冲装置 液压缸带动工作部件运动，当达到行程终点时，由于运动件的惯性作用，会产生液压冲击以及使活塞与端盖之间产生机械撞击。加速各部件的损坏。为防止这种现象的发生，通常当活塞运动速度大于0.2m/s 时，需采取缓冲措施，即在液压缸末端设置缓冲装置。 缓冲装置结构形式虽然多种多样，但原理是一样的，都是利用对油液的节流措施产生背压来降低运动部件的速度。液压缸中使用的缓冲装置，常见的有环状间隙式、可调式以及外加缓冲回路等。 图1所示是环状间隙式缓冲装置。它由活塞上的圆柱形凸台和缸盖上的凹腔组成。当活塞运动近端盖时，凸台进入凹腔中，将封闭在活塞与端盖间的油液从环状间隙＆中挤出。这样活塞就受到一个很大的阻力，运动速度就减慢下来，这就是缓冲。这种形式的缓冲只适用于运动惯性不大、运动速度不高的 场合。环状间隙的凸台也可以制成圆锥形的。 图2所示是一种可调式的缓冲装置。液压缸同样具有由缓冲头和缓冲室所形 成的油腔，且在端盖上设有针形节流阀和单向阀。当活塞移近终端时，活塞缓冲头进入缓冲室，油液须经针形节流阀的油口流出，借助节流阀的节流作用，达到缓冲目的。单向阀的作用在于保证活塞返回时油液能进入缓冲室，使活塞能按正常速度启动并避免推力不足现象。这种缓冲装置可按负载情况调整节流阀的开口、改变吸收能量的大小。

图3（a）所示为采用溢流阀的液压缸端部缓冲装置。图3（b）为采用溢流 阀的缓冲回 路。在这两 种缓冲装置 中，是在液 压缸两侧的 油路上设制 灵敏的小型 直动式溢流 阀（安全 阀），当缓冲 柱塞1进入 柱塞孔2内 （图3a）或 换向阀处于 中位（图3b） 时，液压缸 回油腔的油 液要开启相 应的溢流阀 方能回油， 借此消除活 塞在行程中 停止或换向 时出现的液 压冲击。液 压缸的缓冲 装置的形式 还有弹簧 式、行程开 关式等等。 每种形式都有各自的优缺点。在实际应用中，采取何种缓冲形式要根据液压缸的使用工况、使用要求来确定。 参考书目 （1）《液压传动》江苏省《液压传动》编写组编，江苏科学技术出版社，1986年（2）《液压传动与控制》林国重、盛东初主编，北京工业学院出版社，1985年 （3）《液压传动系统》官忠范主编，机械工业出版社，1981年

毕业设计-----车钩、缓冲器缓冲装置设计#(精选.)

第一章绪论 车钩、缓冲器是铁路机车车辆连接与起缓冲作用的重要零部件,多用普碳钢或高强度低合金钢制成。随着铁路客运速度的不断提高和货运载重量的不断加大,对车钩、缓冲器的刚性、强度、质量、容量和耐磨性等性能要求越来越高。新品开发的周期也越来越短,专业化制造的能力也越来越强。 根据国家《中长期铁路网发展规划》,未来15 a将是我国铁路高速化发展的一个重要时期。目前正在引进国外技术先进、成熟的200km/h 动车组、300 km/h 高速客车及其制造技术，在整个过程中,采用引进与消化吸收相结合的原则,从而最终实现从零部件到整车的国产化。客车车钩、缓冲器引进后的国产化便是其中重要一环。因此,对于了解国内外机车车辆车钩、缓冲器的发展水平与动态是十分必要的。 一国内机车车辆用车钩缓冲装置的概况 货车车钩: 随着货运单列载重总量从早期的1 500 t～2 500 t ,到现在开行的10 000 t及以上,我国货车车钩从20 世纪50 年代开始至今,先后开发了2 号、13 号、16 号、17 号、13A 等型号的车钩,车钩材料也由ZG230 - 450 提升为C 级钢、E 级钢,车钩的强度水平从1 500 kN～2 300 kN 提高到了3 000kN～3 500 kN ,其连接间隙也从19. 5 mm 减小到12mm。 客车车钩:随着客运列车编组14～16 辆增加到18～20 辆,在15 号车钩的基础上,先后又开发了C级钢15C 型车钩、15X 型小间隙车钩和E 级钢密接式车钩、动车组车钩等。 随着车钩的发展,缓冲器也有了很大发展。从建国初期的2 号、3 号缓冲器开始,又先后开发了MX- 1 型橡胶缓冲器、MT - 2 型、MT - 3 型缓冲器以及大容量弹性胶泥缓冲器等产品。缓冲器的容量水平从早期的20 KJ 、35 KJ 、50 KJ 提高到了100 KJ 。 近年来,我国客运形势发生了很大的变化,特别是经过6次客运提速,在很大程度上带动了客车钩缓系统的发展。随着干线客车速度从160km/h、180 km/h 提升至200 km/h 及以上,客车钩缓也经历了15号车钩配1 号缓冲器、15C 车钩配G1 缓冲器、15X车钩配G1 缓冲器、密接式车钩配弹性胶泥缓冲器的发展过程。在动车组方面,也都基本采用了密接式车钩、缓冲器系统,正在逐步实现与国际水平的接轨。 二国际机车车辆用车钩缓冲装置概况

液压缸结构图示

液压缸的结构 ? 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和导向套8等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈12。 下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件 ?

缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作 用，因此，缸体组件要有足够的强度，度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接形式 常见的缸体组件连接形式如图3.10(1)法兰式工方便筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉， 它是常用的一种连接形式。 半环连接接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连 接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 (3)螺纹式连接（接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般 用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。 较高的表面精 所示。 连接（见图a），结构简单，加，连接可靠，但是要求缸(2)半环式连接（见图b），分为外半环连接和内 两种连接形式，半环连接工艺性好，连 见图f、c），有外螺纹连接和内螺纹连

? 工艺性好，(4)拉杆式连接（见图d），结构简单，通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响效果。只适用于长度不大的 ? 3.2.1.2 缸筒、端盖和导向套的基本要求 ? 缸筒是液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，要求表面粗糙度在 0.1～0.4μm，使活塞及其密封件、支承件能顺利滑动，从而保证密封效果，减少磨损；缸筒要 承受很大的液压力，因此，应具有足够的强度和刚度。 中、低压液压缸。 (5)焊接式连接（见图e），强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变 形。

项目4任务2 车钩缓冲装置及部件的检修

任务二车钩缓冲装置及部件的检修 【知识要点】 1．城市轨道交通车辆车钩缓冲装置的作用及类型。 2．城市轨道交通车辆车钩缓冲装置的结构及作用原理。 3．城市轨道交通车辆车钩缓冲装置的检测和检修的方法。 【项目任务】 1．了解检测车钩的磨损状况。 2．熟练检修检测车钧钩头、电器连接箱、气路连接器、缓冲器、对中装置、钩尾冲击座以及其他附件。 3．掌握车钩的检修、检测和控制元件检修。 4．掌握车钩的试验。 【项目准备】 1．所需工具：钩锁间隙规、注油枪、扭力扳手、刚性金属丝、拉簧安装钩、金属直尺、水准仪、毛刷、探伤仪、兆欧表、车钩试验台、缓冲器试验台。 2．所需物料：清洁剂、压缩空气、干净软擦布、防腐涂层、润滑脂、黑色油漆、肥皂液、润滑剂，车钩上的紧固螺栓、螺母、拉簧、接地铜编制线。 【相关理论知识】 车钩缓冲装置是车辆最基本的也是最重要的部件之一，通过它使调机车和车辆之间或列车的车辆和车辆之间实现连挂，并且传递和缓冲列车在正常运行或在调车作业时所产生的纵向牵引（制动）力或冲击力。 城市轨道交通车辆的车钩缓冲装置按其结构的不同可分为三种类型，即全自动车钩、半自动车钩和半永久车钩（也称半永久拉杆），其均属于密接式车钩。 全自动车钩可以实现机械、气路和电路的完全自动连挂、自动解钩或人工解钩。 半自动车钩的机械和气路的连接机构与作用原理基本上与全自动车钩相同，可以实现自动连挂和解钩或人工解钩，但是电路必须靠人工连接和分解，以方便检修作业。 半永久车钩的机械、气路和电路的连接和分解都需要人工操作，但一般只有在架修以上的作业时才进行分解。 上海地铁车辆的车钩缓冲装置分为三种不同的类型，即全自动车钩、半自动车钩和半永久车钩，其基本结构都是由车钩钩头、缓冲装置、对中装置和钩尾冲击座等部分组成。 一、上海地铁直流电动列车的车钩 上海地铁直流电动列车的车钩是由德国夏芬伯格（Scharfenberg）公司设计和制造，全自动车钩的结构如图4-22所示，车钩钩头由机械钩头（型号为35号）、电气连接箱和气路连接器三部分组成。机械钩头居中，电气连接箱分设在左、右两侧，钩头中心线下方设有气路连接器，机械钩头内装有解钩气缸。所采用的缓冲装置为双作用环弹簧缓冲器。

直接法分析瞬态响应,模态法分析瞬态响应

直接法分析瞬态响应，模态法分析瞬态响应1.问题提出 平板如图1所示，分别用直接法 和模态法分析平板的瞬态响应， 得到一些特殊点的位移时间图 像，进行对比分析，得出自己的 结论。 2.建模说明 平板长度为5in，宽度为2in，厚 度为0.1in。总共划分了10*4=40 个单元进行分析。对平板左端进 行固定约束。在平板右下角的点 施加沿z轴正方向，大小为25Ib 的力；在平板板面上施加沿z轴 正方向，大小为1psi的均布力。 情况如图2所示： 材料属性如图3所示：

其他说明：均布载荷和集中载荷的频率都是250HZ，时间为0~0.008s，阻尼比0.3（为了使瞬态响应的变化更加明显，阻尼比取值应当稍大一些），分析步长0.0004in，步长数100个，总共0.04in。 集中力和分布力的函 数图像如图4所示： 其中绿色为分布力， 红色为集中力。 3.分析过程 （1）用直接法分析瞬态响应： 取施加集中力的点为分析点，如图5所示： 取平板中心点分析，如图6所示

经过对比得到：两者振动趋势是基本相同的。在0.008s之前，系统处于受迫振动，在受力状态下，两者的位移幅值较大，在0.008s之后，没有力的作用，系统处于自由振动状态，由于阻尼存在，振动幅值逐渐减小，两点的振动情况从图上看均符合。集中力点的最大位移为-0.195in，中心点最大位移为0.072in，由于受到集中力的作用，所以集中力点处的位移变化比中心点大，但最后都趋向于零。 （2）用模态法分析瞬态响应： 取施加集中力的点为分析点，如图7所示：

取平板中心点分析，如图8所示 经过对比得到：两者振动趋势是基本相同的。在0.008s之前，系统处于受迫振动，在受力状态下，两者的位移幅值较大，在0.008s之后，没有力的作用，系统处于自由振动状态，由于阻尼存在，振动幅值逐渐减小，两点的振动情况从图上看均符合。集中力点的最大位移为-0.115in，中心点最大位移为0.041in，由于受到集中力的作用，所以集中力点处的位移变化比中心点大，但最后都趋向于零。 （3）两种分析方法比较 在受迫振动状态下，两种方法得到的趋势基本一致，但是直接法得到的最大位移幅值比模态法稍大。在有阻尼自由振动状态下，两者趋势有所不同，模态法得到的结果振动减小趋势更快，直接法趋势较慢，但最终都趋于零。

车钩缓冲装置

第六章车钩系统 第一节概述 车钩缓冲器用来传递和缓冲列车在运行中或在调车时所产生的牵引力和冲击力。 一、车钩类型 深圳地铁一期列车车钩采用SCHARFENBERG公司生产的密接式车钩，共有三种类型车钩： 全自动车钩：（2个/列） 半自动车钩：（2个/列） 半永久牵引杆：（8个/列） 二、车钩特性 （一）全自动车钩的特性 其特性为：自动机械连接；自动气路连接；自动电路连接；可在司机室操作，自动气动解钩；气路故障时，可用解钩绳手动解钩；对中装置设有可复原能量吸收装置（缓冲器）；吸收能量设有可压溃筒体，过载保护装置。 全自动车钩能够使车辆机械、电路、气路自动联挂。无需人工辅助，把一辆车开向另一辆车就可以实现两辆车的自动联挂。水平方向和垂直方向有角位移的情况下也可以自动联挂。通过司机室的解钩按钮可以进行自动解钩，也可以在轨道旁手动解钩。车辆通过车钩联挂后可以顺利地在一定的坡道和曲线上运行。 （二）半自动车钩的特性 其特性为：自动机械连接；自动气路连接；人工电路连接；可在车站、车场手动解钩；对中装置；有可复原能量吸收装置（缓冲器）；有吸收能量的可压溃筒体。 半自动车钩能够使车辆自动地进行机械联挂。无需人工辅助，把一辆车开向另一辆车可以实现两辆车的机械联挂。水平方向和垂直方向有角位移的情况下也可以自动联

挂。车钩允许联挂的列车通过垂直曲线和水平曲线，允许有旋转运动。除了机械自动联挂外气路也能实现自动联挂，当车钩机械联挂在一起的同时自动把风管联接起来。手动操作电子钩头，实现电子钩头的联挂和解钩。 可以通过解钩按钮对机械车钩进行自动解钩，也可以在轨道旁手动解钩。解钩和车辆分离后，车钩又处于待联挂状态。吸振装置（橡胶缓冲装置）能够保证缓冲和牵引装置的缓冲效果。安装在车钩杆的压溃管保护底架防止过载。 （三）半永久牵引杆的特性 其特性为：无自动机械解钩功能；人工气路连挂；人工电路连挂；解钩作业需在车辆段进行，采用非气动方法；有可复原能量吸收装置（缓冲器）； 半永久性牵引杆的设计用于车辆编组时永久性连接，.除非在紧急情况下或车辆在车间维护时，否则不需要分离车辆，半永久牵引杆的分离只能手动进行。. 牵引杆是由易拆卸的套管连接所连接的两部分组成，可确保车辆连接牢固、紧密、安全。半永久牵引杆允许联挂列车通过垂直和水平曲线轨道，并允许有转动。橡胶缓冲装置可确保对缓冲和牵引力都起缓冲作用。牵引杆上的吸能装置还可在载荷超出定义范围时（例如遭受严重冲击或碰撞）确保能量分散。此装置由一个预加载可压溃管和一个冲头组成。冲头被压进可压溃管内并使之加宽，将缓冲能转变为变形能。 风管在牵引杆的两部分对上时会自动连接上。车辆的电子连接可通过由插头连接的电气箱和跨接电缆组成的电子连接器手动完成。 三、车钩布置 A车 司机室端：全自动车钩（带有可压溃管） 非司机室端：半永久牵引杆（带有可压溃管） B车 一位端：半永久牵引杆（无可压溃管） 二位端：半永久牵引杆（无可压溃管） C车