雙向作用筒式液力減振器的性能研究

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(nèi)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(nèi)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(shí)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(shí)質(zhì)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(dǎo)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(chǎn)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(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)相對較小，以便讓彈性元件充分發(fā)揮其彈性從而達(dá)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(yuǎn)離的行程）內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)相對較大，以求快速減振。 1.3.當(dāng)車架與車橋（或承載式車身與車輪）的相對速度過大時(shí)，減振器應(yīng)當(dāng)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(nèi)，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(jié)構(gòu)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(bǔ)償閥7、流通閥8、導(dǎo)向座9、防塵罩10和油封11組成。流通閥和補(bǔ)償閥是一般的單向閥，其彈簧彈力很小，當(dāng)閥上的油壓作用力與彈簧力同向時(shí)，閥處于關(guān)閉狀態(tài)，完全不通油液；而當(dāng)油壓作用力與彈簧反向時(shí)，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(qiáng)，預(yù)緊力較大，只有當(dāng)油壓上升到肯定程度時(shí)，閥才能開啟；而當(dāng)油壓降低到肯定程度時(shí)，閥即自行關(guān)閉。 其工作過程包含壓縮和伸張兩個行程。 2.1.壓縮行程 當(dāng)汽車車輪駛離凹坑或滾上凸起時(shí)，車輪移近車架（或車身），減振器受壓縮，活塞下移?；钊旅娴那皇遥ū疚暮喎Q下腔）容積減小，油壓上升，流通閥隨即打

4、開，油液經(jīng)過流通閥流到活塞上面的腔室（本文簡稱上腔）?；钊麠U始終處于上腔當(dāng)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(nèi)油液的液力漸漸增大，當(dāng)壓力能夠克服壓縮閥彈簧的預(yù)緊力時(shí)，壓縮閥開啟，部分油液流經(jīng)壓縮閥流回儲油缸筒內(nèi)。這些閥對油液的節(jié)流便形成對懸架運(yùn)動的阻尼力。 2.2.伸張行程 當(dāng)車輪駛進(jìn)凹坑或滾離凸起時(shí)，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(guān)閉，伴隨著活塞的上行，上腔油壓進(jìn)一步上升，當(dāng)上腔油壓能夠克服伸張閥彈簧的預(yù)緊力時(shí)，壓縮閥開啟，油液流經(jīng)伸張閥進(jìn)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(chǎn)生肯定的真空度，因補(bǔ)償閥彈簧較弱，真空度不需很大儲油缸筒內(nèi)的油液便可推開補(bǔ)償閥流入下腔進(jìn)行補(bǔ)充。在此過程中，這些閥的節(jié)流作用即形成對懸架伸張運(yùn)動的阻尼力。 雙向作用筒式液力減振器的性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì) 為滿意前述對減振器性能的要求，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下幾種因素對減震器性能的影響并實(shí)行相應(yīng)技術(shù)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(shí)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(fā)揮其彈性從而達(dá)到緩和沖擊的目的，減振器的阻尼力應(yīng)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(dāng)大于伸張閥的截面積，由活塞桿導(dǎo)致的上下腔變化容積不等而多出的部分油液能較順當(dāng)?shù)赝ㄟ^壓縮閥進(jìn)入到儲油缸筒。 在懸架的伸張行程，對油液起節(jié)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(yù)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(bǔ)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(bǔ)償閥彈簧剛度應(yīng)大于流通閥彈簧剛度。 無論是流通閥還是補(bǔ)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(chǎn)生阻尼力最重要的因素在于壓縮閥和伸張

7、閥具有較強(qiáng)的彈簧剛度和較大的預(yù)緊力。 壓縮閥彈簧剛度越強(qiáng)，預(yù)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(qiáng)，預(yù)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(yīng)適當(dāng)加大伸張閥的彈簧剛度和預(yù)緊力。 3.3.常通縫隙的設(shè)計(jì) 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(jié)流阻力也應(yīng)隨著減振器活塞的運(yùn)動速度而變化。例如，當(dāng)車架或車身振動緩慢（即活塞向下的運(yùn)動速度較低）時(shí)，油壓不足以克服壓縮閥彈簧的預(yù)緊力而推開閥門，此時(shí)，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(xù)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(yùn)動速度較低時(shí)，壓縮閥也應(yīng)打開肯定開度，即壓縮閥應(yīng)當(dāng)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(jié)流調(diào)控下流回到儲液缸筒。當(dāng)車身猛烈振動，即活塞向下運(yùn)動的速度較高時(shí)，活塞下腔油壓驟增，達(dá)到能夠克服壓縮閥彈簧的預(yù)緊力時(shí)，便推開壓縮閥，使油液能在很短的時(shí)間內(nèi)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(fā)揮。 同樣，伸張閥也應(yīng)留出肯定開度的常通縫隙，當(dāng)車輪向下運(yùn)動速度不大（即活塞向上的運(yùn)動速度不大）時(shí)，油液經(jīng)過伸張閥的常通縫隙流入下腔，由于通道截