雙筒式液壓減振器工作特性分析

王健，王一臣，劉柱

（錦州立德減振器有限公司，遼寧 錦州 121007）

雙筒式液壓減振器工作特性分析

王健，王一臣，劉柱

（錦州立德減振器有限公司，遼寧 錦州 121007）

文章闡述了雙筒式液壓減振器結(jié)構(gòu)和工作原理，在此基礎(chǔ)上以某種雙筒式液壓減振器為實驗樣品，利用減振器振動實驗臺對其工作特性進(jìn)行了測試和分析。比較了不同激振頻率條件下工作特性的不同特征，并探討了閥片內(nèi)半徑、閥片厚度及閥片預(yù)緊力減振器對減振器工作特性的影響。為減振器的設(shè)計和分析提供依據(jù)。

雙筒式液阻減振器；工作特性；測試系統(tǒng)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.050

CLC NO.: U463.33+5.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-144-03

前言

汽車減振器是懸架系統(tǒng)中重要部件之一，在車輛行駛過程中起著重要的作用，其中，應(yīng)用最為廣泛的就是雙筒式液壓減振器。減振器是車輛懸架中吸收車輛振動能量的阻尼元件。減振器的作用就是緩和汽車的振動，提高車輛的行時平順性，降低車身各部件的動應(yīng)力，延長車身等部件的壽命。減振器還可以增強(qiáng)車輪的附著力，有助于車輛的操縱性能，緩和由不平路面所引起的沖擊。減振器的工作特性可分為外特性和內(nèi)特性，外特性通常指示功特性和阻力-速度特性，內(nèi)特性通常指減振器工作過程中腔室內(nèi)油液壓力、流量等的變化，減振器內(nèi)特性影響其外特性分析。

本文以某雙筒式液壓減振器為例，對其外特性的規(guī)律及其影響因素進(jìn)行了較為系統(tǒng)的實驗研究和分析。

1、雙筒式減振器的結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 雙筒式減振器結(jié)構(gòu)

典型的雙筒式液壓減振器的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。活塞缸內(nèi)有帶桿的活塞總成，活塞桿1的上端與導(dǎo)向器及油封11配合，活塞3把減振器的內(nèi)腔分成上下兩個部分，分別為有桿腔和無桿腔。在活塞上及缸筒底部各有兩個供液體流通的閥，分別為復(fù)原閥4、流通閥8及壓縮閥6、補(bǔ)償閥7，此外活塞與底閥上均有常通孔，儲油缸筒5和工作缸筒2之間形成儲油腔。

1.2 雙筒式減振器的工作原理

減振器一個完整的工作循環(huán)包括復(fù)原行程和壓縮行程。

（1）復(fù)原行程：減振器活塞桿由下而上運(yùn)動。復(fù)原閥與補(bǔ)償閥同時工作，一部分油液從有桿腔通過復(fù)原閥流入無桿腔 ，由于無桿腔壓力大于有桿腔的壓力，另一部分油液從底閥下端的儲油腔經(jīng)過補(bǔ)償閥流入有桿腔進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)減振器活塞的運(yùn)動速度比復(fù)原閥開啟的速度低時，復(fù)原閥不開啟，油液通過活塞上的常通孔從復(fù)原腔流入壓縮腔產(chǎn)生節(jié)流壓力。而當(dāng)減振器活塞的運(yùn)動速度比復(fù)原閥開啟的速度大時，復(fù)原閥開啟，油液經(jīng)過常通孔及復(fù)原閥中節(jié)流閥片變形產(chǎn)生的縫隙形成節(jié)流壓力。

（2)壓縮行程：減振器活塞桿由上而下運(yùn)動。壓縮閥和流通閥同時工作，一部分油液從無桿腔經(jīng)過流通閥進(jìn)入有桿腔，由于無桿腔壓力大于復(fù)原腔壓力，所以另一部分油液通過壓縮閥從無桿腔流入底閥下端的儲油腔。當(dāng)減振器活塞的運(yùn)動速度比壓縮閥的開閥速度小時，壓縮閥不開啟，油液僅通過底閥上的常通孔進(jìn)行節(jié)流，當(dāng)活塞的速度比壓縮閥的開閥速度大時，壓縮閥開啟，油液經(jīng)過常通孔和壓縮閥節(jié)流閥片變形產(chǎn)成的節(jié)流縫隙產(chǎn)生節(jié)流壓力。

2、減振器測試系統(tǒng)

圖2 減振器測試系統(tǒng)

減振器試驗臺主要分為機(jī)械式和電液伺服式兩種，本試驗中所使用的是由美國 MTS 系統(tǒng)公司制造的電液伺服式減振器試驗臺，如圖 2所示。主要由機(jī)架結(jié)構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)、控制臺、傳感器組件及測控軟件等。設(shè)定 MTS 激振波形為正弦激振，試驗過程中，力傳感器將減振器阻尼力與位移傳感器測量得減振器活塞桿位移信號經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換器等裝置進(jìn)入測試系統(tǒng)的軟件分析系統(tǒng)，從而繪制出減振器外特性圖，如圖3所示。

圖3 減振器外特性圖

3、減振器工作特性的影響分析

3.1 復(fù)原閥片預(yù)緊力

在節(jié)流閥片厚度一定的情況下，節(jié)流閥片預(yù)變性量將直接影響減振器開閥速度，同時，也會引起其他特性的變化。在激振速度分別為0.26m/s、0.52m/s、0.9m/s下，復(fù)原閥片預(yù)緊力分別為15N和18N，得到不同的減振器示功圖及速度特性圖，如圖4所示。

圖4 不同預(yù)緊力下減振器工作特性圖

結(jié)論：（1）復(fù)原閥片預(yù)緊力影響復(fù)原閥片預(yù)變形量，從圖中可以看到復(fù)原阻尼力隨預(yù)緊力的增大而增加。

（2）其對壓縮行程和開閥前的特性幾乎沒有影響，但對開閥后的特性影響很大。

3.2 復(fù)原閥片內(nèi)半徑

節(jié)流閥片內(nèi)半徑是由調(diào)整墊片的外半徑?jīng)Q定的，利用不同直徑的調(diào)整墊片，可以得到所對應(yīng)減振器的速度特性曲線和示功圖，閥片內(nèi)半徑分別為12mm和10mm，如圖5所示。

結(jié)論：（1）內(nèi)半徑對壓縮行程和開閥前的特性沒有影響，但對復(fù)原行程和其開閥后的特性影響顯著。

（2）復(fù)原阻尼力隨著閥片內(nèi)半徑的增大而增大。

圖5 不同閥片內(nèi)半徑下減振器特性圖

3.3 復(fù)原閥片厚度

圖6 不同閥片厚度下減振器特性圖

在相同速度下，不同厚度閥片在閥口位置的變形量不同，即閥開度不等，節(jié)流阻尼力差別很大，因此，閥片厚度對減振器特性影響是十分明顯的。取槽片一個，厚度為0.2mm,圓片厚度為0.2mm，數(shù)量分別為1-4個。

結(jié)論：（1）復(fù)原閥片厚度對壓縮行程和開閥前特性幾乎沒有影響，對復(fù)原行程阻尼力和開閥后的特性影響就很大。

（2）當(dāng)閥片厚度過小時，示功圖出現(xiàn)畸變。

（3）復(fù)原最大阻尼力隨閥片數(shù)量的增加，大致為線性增長。

4、總結(jié)

以某雙筒式減振器為例對其內(nèi)、外特性進(jìn)行了測試分析，研究了不同工況下減振器工作特性的特征，以復(fù)原行程參數(shù)為例，分析了其閥片預(yù)緊力、閥片內(nèi)半徑及閥片厚度對減振器工作特性的影響。這些研究結(jié)果和結(jié)論揭示了減振器動態(tài)工作特性的某些規(guī)律，有益于減振器的設(shè)計和分析。

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An Analysis on the Characteristics of Double-tube Hydraulic Shock Absorber

Wang Jian, Wang Yichen, Liu Zhu
（Jinzhou Lide Shock Absorber Co. Ltd., Liaoning Jinzhou 121007）

This article expounds the double-tube hydraulic shock absorber structure and working principle, on the basis of this, in some double-tube hydraulic shock absorber for experimental samples, using shock absorber vibration test bench for its operating characteristics were tested and analyzed. Compared the different vibration frequency under the condition of the different characteristics of job characteristics, and discusses the valve inside radius, thickness of valve plate and valve slice pre-tightening force characteristics of shock absorber for shock absorber. Provide the basis for design and analysis of shock absorber.

Double-tube hydraulic shock absorber; Dynamic characteristics; The test system

U463.33+5.1

A

1671-7988 (2016)12-144-03

王健，就職于錦州立德減振器有限公司。