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文檔簡介
1、 雙向作用筒式液力減振器的性能研究 減振器是汽車懸架的重要組成部分,在壓縮和伸張兩個行程內均能起作用的減振器,稱為雙向作用式減振器;若僅能在伸張行程內起作用則稱為單向作用式減振器。目前,在汽車上被廣泛使用的是雙向作用筒式液力減振器。 對雙向作用筒式液力減振器的性能要求 減振器的阻尼力越大,振動消退得越快,但同時它會制約或減弱彈性元件的作用,假如阻尼力無窮大,那么車架與車橋(或承載式車身與車輪)之間的連接其實質就是剛性連接,懸架將失去緩沖和減振的作用;另外,阻尼力過大還可能導致減振器連接的零部件或車架的損壞。相反,假如減振器阻尼力偏小,將不能很好的消退彈性元件產生的振動,不能看出,彈性元件與減振
2、器是一對沖突,為合理解決這一對沖突,取得車輛最佳的行駛平順性和駕乘的舒適性,對減振器的性能要求是: 1.1.在懸架壓縮行程(車架與車橋相互移近的行程)內,減振器的阻尼力應相對較小,以便讓彈性元件充分發揮其彈性從而達到緩和沖擊的目的。 1.2.在懸架伸張行程(車架與車橋相互遠離的行程)內,減振器的阻尼力應相對較大,以求快速減振。 1.3.當車架與車橋(或承載式車身與車輪)的相對速度過大時,減振器應當能自動加大液流通道截面積,防止阻尼力因此而急劇變大,使其始終保持在肯定限度內,以避開承受過大的沖擊載荷。 雙向作用筒式液力減振器的結構及工作原理 雙向作用筒式液力減振器如圖所示,一般都有活塞桿1、工作
3、缸筒2、活塞3、伸張閥4、儲油缸筒5、壓縮閥6、補償閥7、流通閥8、導向座9、防塵罩10和油封11組成。流通閥和補償閥是一般的單向閥,其彈簧彈力很小,當閥上的油壓作用力與彈簧力同向時,閥處于關閉狀態,完全不通油液;而當油壓作用力與彈簧反向時,只需很小的油壓壓力,閥便能開啟。伸張閥和壓縮閥是卸載閥,其彈簧較強,預緊力較大,只有當油壓上升到肯定程度時,閥才能開啟;而當油壓降低到肯定程度時,閥即自行關閉。 其工作過程包含壓縮和伸張兩個行程。 2.1.壓縮行程 當汽車車輪駛離凹坑或滾上凸起時,車輪移近車架(或車身),減振器受壓縮,活塞下移。活塞下面的腔室(本文簡稱下腔)容積減小,油壓上升,流通閥隨即打
4、開,油液經過流通閥流到活塞上面的腔室(本文簡稱上腔)。活塞桿始終處于上腔當中,必定占去一部分空間,因此,上腔增加的容積小于下腔減小的容積,隨著活塞的下行,下腔內油液的液力漸漸增大,當壓力能夠克服壓縮閥彈簧的預緊力時,壓縮閥開啟,部分油液流經壓縮閥流回儲油缸筒內。這些閥對油液的節流便形成對懸架運動的阻尼力。 2.2.伸張行程 當車輪駛進凹坑或滾離凸起時,車輪相對車身移開,減振器受拉伸。減震器活塞上移,上腔油壓上升,因流通閥彈簧較弱,流通閥先行關閉,伴隨著活塞的上行,上腔油壓進一步上升,當上腔油壓能夠克服伸張閥彈簧的預緊力時,壓縮閥開啟,油液流經伸張閥進入下腔,由于活塞桿的存在,上腔流來的油液不足
5、以填充下腔增大的容積,因此,下腔會產生肯定的真空度,因補償閥彈簧較弱,真空度不需很大儲油缸筒內的油液便可推開補償閥流入下腔進行補充。在此過程中,這些閥的節流作用即形成對懸架伸張運動的阻尼力。 雙向作用筒式液力減振器的性能分析及優化設計 為滿意前述對減振器性能的要求,在設計時應考慮如下幾種因素對減震器性能的影響并實行相應技術措施。 3.1.閥開啟截面積對阻尼力的影響 在其他因素肯定的狀況下,在懸架的壓縮行程,流通閥全部開啟時油液流通截面積越大其阻尼力越小,因此,為使彈性元件能充分發揮其彈性從而達到緩和沖擊的目的,減振器的阻尼力應相對較小,所以流通閥開啟截面積較大,以使油液能以較小的阻力從下腔流入
6、上腔;另外,壓縮閥截面積也適當大于伸張閥的截面積,由活塞桿導致的上下腔變化容積不等而多出的部分油液能較順當地通過壓縮閥進入到儲油缸筒。 在懸架的伸張行程,對油液起節流作用的伸張閥截面積取值要小于壓縮閥,從而取得較大的阻尼力,以便能快速減振。 3.2.彈簧剛度及預緊力 為使減振器能取得最佳的使用性能,在懸架壓縮行程先行打開的流通閥彈簧剛度較小,油壓稍有變大即可將其頂開;在懸架伸張行程,補償閥需要依靠下腔油液真空度打開,為了取得比壓縮行程更大的阻尼力,補償閥彈簧剛度應大于流通閥彈簧剛度。 無論是流通閥還是補償閥,其彈簧剛度相對于壓縮閥和伸張閥而言還是特別弱的,產生阻尼力最重要的因素在于壓縮閥和伸張
7、閥具有較強的彈簧剛度和較大的預緊力。 壓縮閥彈簧剛度越強,預緊力越大,懸架在壓縮行程的阻尼力越大,伸張閥彈簧剛度越強,預緊力越大,懸架在伸張行程的阻尼力越大。為了使伸張行程減振器阻尼力大于壓縮行程的阻尼力,應適當加大伸張閥的彈簧剛度和預緊力。 3.3.常通縫隙的設計 如前所述,阻尼力的大小隨車架和車橋(或車身和車輪)相對速度的增減而增減,因此,壓縮閥和伸張閥的節流阻力也應隨著減振器活塞的運動速度而變化。例如,當車架或車身振動緩慢(即活塞向下的運動速度較低)時,油壓不足以克服壓縮閥彈簧的預緊力而推開閥門,此時,即便是流通閥輕易被打開,但由于活塞桿的存在,上下腔有效容積的變化不等,若壓縮閥遲遲不能
8、被打開,多余的油液就無法流入儲液缸筒,壓縮行程阻尼力將持續增大,地面作用于車輪的沖擊會直接傳遞到車架或車身,減弱或阻礙了彈性元件的緩沖功能,因此,即便是活塞向下的運動速度較低時,壓縮閥也應打開肯定開度,即壓縮閥應當留有肯定開度的常通縫隙,以便使得多余油液能夠在肯定的節流調控下流回到儲液缸筒。當車身猛烈振動,即活塞向下運動的速度較高時,活塞下腔油壓驟增,達到能夠克服壓縮閥彈簧的預緊力時,便推開壓縮閥,使油液能在很短的時間內通過較大的通道流回儲油缸筒。這樣,油壓和阻尼力都不致超過肯定限度,從而保證壓縮行程中彈性元件的緩沖作用得到充分發揮。 同樣,伸張閥也應留出肯定開度的常通縫隙,當車輪向下運動速度不大(即活塞向上的運動速度不大)時,油液經過伸張閥的常通縫隙流入下腔,由于通道截
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