汽車氣液混合減振器的性能計算

謝立果

（廣州市番禺區職業技術學校汽車部，廣州511488）

0 引言

雙筒液壓減振器適合于一般工況的汽車，結構較復雜，背壓偏低，易出現高速畸變，氣液混合減振器具有結構簡單、質量輕、工藝要求高、阻尼特性優越等特點，現以某型懸架減振器為例進行性能計算。

1 氣液混合減振器數學模型

氣液混合減振器構造如圖1所示。

活塞上腔的壓強為pe，下腔的壓強為pc，氣室壓強為pa。復原行程時，活塞向上運動，上腔容積減小，下腔容積增加，氣室容積隨之增加以保證液體充滿下腔。下腔容積的增量由兩部分組成：

圖1 氣液混合減振器結構示意圖

1）上腔流入下腔的流量：

式中：vp為活塞桿運動速度；Ap為活塞有效面積；Ag為活塞桿截面積。

2）氣室容積變化量：

式中：ua為氣室活塞運動速度；Ad為氣室活塞有效面積。

以上兩部分組成下腔容積的變化量，可得：

將式（1）整理可得

對式（3）求積分可得：

其中sa、sp為氣活塞和主活塞的行程，可由對速度積分求得。由上腔流入下腔的流量Qec可以用下式進行計算：

式中：Cd為流量系數；A為節流面積；Δp為兩腔的壓強差；ρ為液體密度。

氣室活塞也隨之運動，氣體內部壓強也隨之變化，氣體的狀態變化可以用多變過程進行描述，有如下關系：

式中：pa0為氣體初始壓強；V0為氣室初始容積；pa為氣室變化時氣體壓強；V0為氣室變化時容積；n為氣體多變指數。

復原行程時，根據主活塞受力分析可得：

式中：f為主活塞與工作筒壁的摩擦力；pn為活塞桿所受徑向壓強；δ為油膜厚度；γ為液體動力黏度。

孔系節流面積為常數，但閥片孔系中節流閥片開度與閥片兩側的壓差成正比，即閥片孔系節流面積與壓差成正比。壓差越大，節流面積越大。呈現動態變化過程。最后可得較完整的氣液混合減振器復原行程阻力數學模型：

2 氣液混合減振器特性計算仿真分析

根據上述理論分析所建立的該氣液混合減振器復原行程阻力數學模型。

輸入速度半個周期正弦信號，仿真可得到該減振器的示功和速度曲線如圖2和圖3所示。

圖2 減振器示功曲線

圖3 減振器速度曲線

從圖2和圖3可知結果較好地描述減振器性能，具有理想的阻力特性。壓縮阻力不大，可減小壞路面對車輛的沖擊，保證車輛的平順性；復原阻力隨著速度增加而迅速升高，能較快地吸收振動，適應較惡劣振動工況。

3 結論

仿真模型可用于減振器較精確地模擬計算。得到了該型減振器的速度曲線與示功曲線，具有較理想的阻力特性。壓縮阻力較小，可有效減小野外壞路面對車輛的沖擊。

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