汽車液壓減振器熱-機耦合特性試驗研究

摘 要：對于汽車懸架用液壓機減振器的熱-機耦合特性開展了實驗科學研究。在正弦函數(shù)、任意兩種偏移載入方法下，與此同時對減振器的阻尼力和發(fā)燙狀況開展了檢測，調(diào)查了載入方法、工作中溫度對減振器熱！機耦合特性的危害，并在這個基礎上明確提出了有效的液壓機減振器的減振特性和熱動力學模型特性的評價方法。

關鍵詞：汽車;液壓減振器;熱-機耦合特性

汽車懸架用液壓機減振器的基本概念是根據(jù)活塞閥上的小圓孔節(jié)流閥造成阻尼力。當車輛在高低不平地面上行車時，減振器造成的阻尼力衰減，其阻尼作用將機械動能轉換為能源，一部分發(fā)熱量根據(jù)減振器外表層與自然環(huán)境熱交換器流失，一部分殘余在減振器中造成 減振器溫度升高，但是最后要達到一個均衡溫度。因為溫度上升會造成工作中液態(tài)黏度的轉變，近而導致阻尼力的轉變，并危害汽車懸架系統(tǒng)軟件的減振特性，產(chǎn)生繁雜的振動分析和熱動力學模型耦合難題。現(xiàn)階段，世界各國對于減振器的科學研究關鍵集中化在機械設備減振特性的實驗和模擬仿真科學研究層面，而對熱 ！ 機耦合特性的科學研究非常少。對于此難題，在我國檢測標準JB3901-85中要求了減振器的溫度特性實驗方式，海外Alexamder和Swenjia對減振器發(fā)燙特性開展了一定的檢測和剖析，但僅局限于對減振器施加發(fā)熱特性的考察，而沒有考慮環(huán)境因素和加載方式對減振器發(fā)熱特性的影響。

1減振器熱-機耦合模型

張立軍、余卓平根據(jù)早期對懸掛系統(tǒng)震動傳送特性和減振特性的研究基礎，對液壓機減振器熱動力學模型以及影響因素開展了基礎理論剖析和模型，根據(jù)模擬仿真方式科學研究了懸掛系統(tǒng)主要參數(shù)和車輛運作標準對熱值的危害;進一步地，在正弦函數(shù)偏移和任意偏移二種載入方法下，在不一樣的工作中溫度狀況下的阻尼力開展了實驗檢測，調(diào)查了載入方法、工作中溫度對減振器減振特性的危害;明確提出升溫穩(wěn)態(tài)值和均衡溫度對溫度升高曲線圖開展考量，剖析了減振器周邊風力、豎直傳熱總面積、減振器總比熱、車轱轆等效電路彎曲剛度等實際主要參數(shù)對液壓油最后均衡溫度及做到最后均衡溫度所需時間的危害;最終創(chuàng)建了由地面不平度鼓勵模型、離散系統(tǒng)懸掛系統(tǒng)震動模型、考慮到溫度危害的減振器阻尼力實驗數(shù)據(jù)信息模型、減振器熱動力學模型等子模型構成的藕合動力學模型。陳軼杰、顧亮利用熱力學定律對減振器和燃氣扭簧的熱學模型開展了科學研究。利用熱力學定律各自創(chuàng)建了單筒減振器、單制動氣室燃氣扭簧、雙筒減振器及其半主動燃氣扭簧的熱學模型，剖析了液壓油根據(jù)減振閥生熱的原理，得到不一樣節(jié)流方法（小圓孔節(jié)流或間隙節(jié)流）、發(fā)動機缸體構造主要參數(shù)、外部鼓勵頻率、激勵振幅以及空氣流速對其油液溫升的影響規(guī)律。

2帶有溫度補償?shù)男滦蜏p振器設計

SACHS企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)設計了一系列含有溫度賠償?shù)臏p振器及其燃氣扭簧，大多數(shù)運用具備很大的熱變形率的溫度敏感元件，當油液溫度上升時，對相對應的節(jié)流總面積開展調(diào)節(jié)，進而阻攔阻尼力的降低。其溫度敏感元件具備多種多樣結構形式，當油液溫度較低時，溫度敏感元件與內(nèi)缸套上方中間的節(jié)流間隙很大，油液能夠順利流動，當油液溫度升高，溫度敏感元件受熱變形，從而阻攔油液根據(jù)節(jié)流間隙流動，即阻攔了阻尼力的降低。此外，也有一種根據(jù)儲油罐腔油液溫度開展節(jié)流總面積調(diào)整的減振器，根據(jù)內(nèi)缸套外內(nèi)壁的彈性控制臂來完成溫度賠償。該彈性控制臂順著內(nèi)缸套表面的徑向拓寬布局，在避開節(jié)流總面積調(diào)節(jié)閥門的一端固定不動，另一端與節(jié)流總面積調(diào)節(jié)閥門協(xié)同功效，完成節(jié)流總面積調(diào)整。吉大申請辦理了的一種能夠 在傳統(tǒng)式雙筒減振器、單筒打氣減振器等減振器基本上開展更新改造的溫度賠償減振器，關鍵在活塞閥總長的外圓上生產(chǎn)加工多個輔助節(jié)流口，其上方生產(chǎn)加工有環(huán)狀槽，環(huán)狀槽體置放溫度敏感元件，溫度敏感元件的上方運用固定不動座夾緊固定不動，當減振器油液溫度較低時，溫度敏感元件不形變，在全部工作中循環(huán)系統(tǒng)中，輔助節(jié)流口一直處于開通狀態(tài);隨著減振器不斷工作，油液溫度逐漸升高，使溫度敏感元件受熱膨脹，逐漸堵住輔助節(jié)流口的流通面積，從而增大減振器阻尼力，抵消因溫度升高油液粘度降低帶來阻尼力減小的情況。

3基于溫度補償?shù)陌胫鲃訙p振器及其控制算法

德爾福企業(yè)在減振器的溫度檢驗、溫度補償、溫度安全防護及其根據(jù)熱-機耦合實體模型的半主動懸掛系統(tǒng)層面開展了很多科學研究工作中。德爾福企業(yè)創(chuàng)造發(fā)明的一種根據(jù)溫度補償?shù)拇帕髯冃詼p振器及由其構成的懸掛系統(tǒng)的控制措施，其包含測算動能吸收率、測算外部溫度、測算動能損耗指數(shù)，從而降低減振器溫度，并依據(jù)該溫度開展單獨減振器或全部懸掛系統(tǒng)的減振器的阻尼力調(diào)節(jié)。特別注意的是，因為構造復雜性及成本費難題，以上科學研究也都處在方案論證環(huán)節(jié)，仍未見其用以具體車子懸掛系統(tǒng)中。

4總結：

科學研究減振器熱機耦合原理，討論溫升對減振器減振特性甚至整車特性的危害，并設計方案具備溫度補償?shù)男率綔p振器，具備較關鍵的工程項目運用使用價值，我國將來理應在該行業(yè)進行進一步的理論探索和應用研究。下邊融合世界各國在該行業(yè)的研究成果，明確提出行得通的科學研究線路、提議及未來展望。

4.1創(chuàng)建減振器熱-機耦合實體模型創(chuàng)建考慮到粘溫特性的減振器熱機耦合實體模型，剖析減振器主要參數(shù)、懸掛系統(tǒng)主要參數(shù)、外部標準等，及其溫升對減振特性的危害性;選擇典型性減振器，開展溫升實驗和減振特性實驗，對以上實體模型進行溫升的預測分析。

4.2根據(jù)熱-機藕合實體模型的減振器可靠性設計依據(jù)上述實體模型開展模擬仿真剖析與實驗科學研究，得到危害溫升的減振器重要參數(shù)，從而根據(jù)可操作過程的改善，設計方案出排熱性能提高的減振器構造;并制做樣品，開展實驗認證;除此之外，運用有限元軟件開展流-固-熱的多局藕合標值模擬仿真與仿真模擬，科學研究減振器內(nèi)部溫度場的遍布，溫度轉變、最大溫度地理位置、均衡溫度及其減振器構造參數(shù)對溫升的危害，從而對減振器構造開展可靠性設計。

4.3根據(jù)整車性能的懸掛系統(tǒng)可靠性設計

將減振器熱-機藕合實體模型置入到整車動力學方程中，使溫升對整車操控，從而依據(jù)溫升與懸掛系統(tǒng)參數(shù)的關聯(lián)，對懸掛系統(tǒng)參數(shù)、減振器參數(shù)開展提升。

4.4根據(jù)溫度補償?shù)男率綔p振器設計方案

在線形性能規(guī)定較高、價錢規(guī)定次之的狀況下，對溫度敏感性較高的減振器，能夠 應用溫度補償?shù)姆绞?，即減少節(jié)流閥總面積來填補黏度和相對密度的減少，產(chǎn)生帶溫度補償?shù)臏p振器，對溫衰開展補償;最終，制做樣品，開展實驗認證。操縱節(jié)流閥總面積的方法有：差動保護的膨脹、液態(tài)或固態(tài)的澎漲、固態(tài)的改變等方式完成，除此之外，還能夠根據(jù)電機控制的可變孔口減振器、電流變、磁流變等半主動控制手段實現(xiàn)溫度補償。

參考文獻：

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作者簡介：

楊鮑哲（1990.09.06—），男，北京市房山區(qū)竇店鎮(zhèn)竇店村，本科，助理工程師。