双向作用筒式液力减振器的性能研究.docx

双向作用筒式液力减振器的性能研究减振器是汽车悬架的不可或缺的部分在压缩和伸张两个行程内均能起作用的减振器称为双向作用式减振器；若仅能在伸张行程内起作用则称为单向作用式减振器。目前在汽车上被广泛使用的是双向作用筒式液力减振器。对双向作用筒式液力减振器的性能要求减振器的阻尼力越大振动消除得越快但同时它会制约或削弱弹性元件的作用如果阻尼力无穷大那么车架与车桥（或承载式车身与车轮）之间的连接其实质就是刚性连接悬架将失去缓冲和减振的作用；另外阻尼力过大还可能导致减振器连接的零部件或车架的损坏。相反如果减振器阻尼力偏小将不能很好的消除弹性元件产生的振动不能看出弹性元件与减振器是一对矛盾为合理解决这一对矛盾取得车辆最佳的行驶平顺性和驾乘的舒适性对减振器的性能要求是：1.1.在悬架压缩行程（车架与车桥相互移近的行程）内减振器的阻尼力应相对来说比较小以便让弹性元件充分发挥其弹性从而达到缓和冲击的目的。1.2.在悬架伸张行程（车架与车桥相互远离的行程）内减振器的阻尼力应相对较大以求快速减振。1.3.当车架与车桥（或承载式车身与车轮）的相对速度过大时减振器应当能自动加大液流通道截面积防止阻尼力因此而急剧变大使其始终保持在一定限度内以避免承受过大的冲击载荷。双向作用筒式液力减振器的结构及工作原理双向作用筒式液力减振器如图所示一般都有活塞杆1、工作缸筒2、活塞3、伸张阀4、储油缸筒5、压缩阀6、补偿阀7、流通阀8、导向座9、防尘罩10和油封11组成。流通阀和补偿阀是一般的单向阀其弹簧弹力很小当阀上的油压作用力与弹簧力同向时阀处于关闭状态完全不通油液；而当油压作用力与弹簧反向时只需很小的油压压力阀便能开启。伸张阀和压缩阀是卸载阀其弹簧较强预紧力较大只有当油压升高到一定程度时阀才能开启；而当油压降低到一定程度时阀即自行关闭。其工作过程包含压缩和伸张两个行程。2.1.压缩行程当汽车车轮驶离凹坑或滚上凸起时车轮移近车架（或车身）减振器受压缩活塞下移。活塞下面的腔室（本文简称下腔）容积减小油压升高流通阀随即打开油液经过流通阀流到活塞上面的腔室（本文简称上腔）。活塞杆始终处于上腔当中必定占去一部分空间因此上腔增加的容积小于下腔减小的容积随着活塞的下行下腔内油液的液力渐渐增大当压力能够克服压缩阀弹簧的预紧力时压缩阀开启部分油液流经压缩阀流回储油缸筒内。这些阀对油液的节流便形成对悬架运动的阻尼力。2.2.伸张行程当车轮驶进凹坑或滚离凸起时车轮相对车身移开减振器受拉伸。减震器活塞上移上腔油压升高因流通阀弹簧较弱流通阀先行关闭伴随着活塞的上行上腔油压进一步升高当上腔油压能够克服伸张阀弹簧的预紧力时压缩阀开启油液流经伸张阀进入下腔由于活塞杆的存在上腔流来的油液不足以填充下腔增大的容积因此下腔会产生一定的真空度因补偿阀弹簧较弱真空度不需特别大储油缸筒内的油液便可推开补偿阀流入下腔进行补充。在此过程当中这些阀的节流作用即形成对悬架伸张运动的阻尼力。双向作用筒式液力减振器的性能分析及优化设计为满足前述对减振器性能的要求在设计时应考虑如下几种因素对减震器性能的影响并采取相应技术措施。3.1.阀开启截面积对阻尼力的影响在其他因素一定的情况下在悬架的压缩行程流通阀全部开启时油液流通截面积越大其阻尼力越小因此为了让弹性元件能充分发挥其弹性从而达到缓和冲击的目的减振器的阻尼力应相对来说比较小所以流通阀开启截面积较大以使油液能以较小的阻力从下腔流入上腔；另外压缩阀截面积也适当大于伸张阀的截面积由活塞杆导致的上下腔变化容积不等而多出的部分油液能较顺利地通过压缩阀进入到储油缸筒。在悬架的伸张行程对油液起节流作用的伸张阀截面积取值要小于压缩阀从而取得较大的阻尼力以便能快速减振。3.2.弹簧刚度及预紧力为了让减振器能取得最佳的使用性能在悬架压缩行程先行打开的流通阀弹簧刚度较小油压稍有变大即可将其顶开；在悬架伸张行程补偿阀需要依靠下腔油液真空度打开为了取得比压缩行程更大的阻尼力补偿阀弹簧刚度应大于流通阀弹簧刚度。无论是流通阀还是补偿阀其弹簧刚度相对于压缩阀和伸张阀而言还是非常弱的产生阻尼力最重要的因素在于压缩阀和伸张阀具备较强的弹簧刚度和较大的预紧力。压缩阀弹簧刚度越强预紧力越大悬架在压缩行程的阻尼力越大伸张阀弹簧刚度越强预紧力越大悬架在伸张行程的阻尼力越大。为了使伸张行程减振器阻尼力大于压缩行程的阻尼力应适当加大伸张阀的弹簧刚度和预紧力。3.3.常通缝隙的设计如前所述阻尼力的大小随车架和车桥（或车身和车轮）相对速度的增减而增减因此压缩阀和伸张阀的节流阻力也应随着减振器活塞的运动速度而变化。例如当车架或车身振动缓慢（即活塞向下的运动速度较低）时油压不足以克服压缩阀弹簧的预紧力而推开阀门此时即便是流通阀轻易被打开但由于活塞杆的存在上下腔有效容积的变化不等若压缩阀迟迟不能被打开多余的油液就无法流入储液缸筒