两栖装甲车辆发动机隔振技术的应用研究

李春旭

摘 要： 本文主要对基于磁流变技术的两栖装甲车辆发动机整机隔振进行了分析和探讨，主要从动力学模型的建立，MRF与MRE材料阻尼器悬置机构的结合以及评价准则三个方面进行了研究，结果表明，基于磁流变技术的发动机整机隔振能够很好的解决传统隔振设备宽频适用性不强、刚度调节较低、技术应用复杂的缺陷。

关键词： 两栖装甲车辆；发动机；隔振；磁流变技术

【中图分类号】 TQ562 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）20-0225-01

随着信息化作战装备保障的不断发展与进步，两栖装甲车辆的机动性能在不断提高的同时，对于发动机的转速和功率也提出了更高的要求。发动机工作时存在诸如汽缸内的燃气压力、活塞、连杆等不平衡质量运动产生的不平衡惯性力和惯性力矩等，极易激发车辆整体或局部的强烈振动，严重可能损坏零部件、影响到驾驶人员的驾驶舒适度和缩短发动机及相关零部件的寿命。因而，对两栖装甲车辆发动机采取完善的隔振技术，隔振系统，对于信息化条件下作战装备保障有着重要的作用。

一、发动机振动分析及对策

车辆的动力是依靠一个大功率的发动机设备提供，装甲车辆在行使过程中，由于路况原因、发动机的惯性不平衡力、怠速燃气压力等的作用造成车辆主体发生振动，这种由车辆运行而形成的宽频激振具备一定的周期性，并且，振动能量主要集中于振动频率的低频段，振动的形式主要分为垂直方向的振动以及水平方向上的摇摆振动。

通过研究表明，若对车辆发动机采取非线隔振技术能够有效的控制发动机在宽频条件下的振动，尤其是集中于低频条件下的振动。只需要保证选用的材料适当，参数合适，就能够保证在车辆的结构与发动机不发生任何变化的前提下达到对发动机的减振效果，并且具有体积小、结构简单、安全可靠的特点。但是，非线性系统存在着响应频率与激励频率间的不对称性，这就使得非线性隔振系统很难在对发动机的运行情况进行全面的分析，而对非线性系统来讲，其隔振效果与系统的动态性能相关，因此，非线性系统也存在着一定的局限性。

当前应用较为普遍的橡胶悬置隔振技术，也能够在发动机振动的低频段取得很好的减振效果，但是，相对于振动的高频段，尽管其不会产生很大的振动能量，但对于机械设备的性能影响也有很大的作用，而橡胶悬置隔振技术在高频段区会出现动态硬化现象，并不能达到很好的减振效果，因此，这就需要对其进行技术改造。

作为动力隔振技术的发展方向，可控流体的悬置采用电、磁流变液来作为隔振控制系统的阻尼控制载体，尽管相较于非线性隔振系统要优异，但在实际应用过程中需要很高的电压，而这就使得该技术很难应用与车辆发动机的隔振上。

MRF技術有效的避免了可控流体的悬置需要高电压的条件[2]，其可以在较小电流的作用下就能实现对阻尼的有效调控，但是不能对发动机的刚度进行有效的调节，这就大大降低了对车辆发动机振动的保护作用。

而随着近些年磁流变弹性体的出现，其同时具备了宽频可控以及完美弹性的特点，并且与MRF阻尼器并联构成一个悬置发动机结构，不仅避免了MRF单独使用时对于刚度调节的问题，同时改善了橡胶悬置技术应用中对宽频调节的局限性，实现了对发动机整机隔振在宽频条件下的控制作业。

二、 基于磁流变技术的发动机整机隔振

（一）基于发动机动力模型的建立 。

采用磁流变技术来实现对发动机的整机隔振，首先需建立以发动机为对象的动力学模型进行动力学分析，建立三维立体坐标系，以O点位发动机的质心，将其看做无穷大的基座缸体，X、Y分配平行于曲轴与基座平面，Z轴为右手定则确定的方向。当发动机在均匀点火的方式下启动时，发动机产生沿着Z轴方向的往复力以及沿着X轴方向上的转矩，而此时其他方向只做微小的平动或转动。这样一来，发动机不同的运行工况都能够在建立的动力学模型中得到体现，并将这种动力坐标系中的变化在发动机悬置的振动位置上得到体现。

（二） MRF 和 MRE材料阻尼器的应用 。

磁流变技术中基于MRF与MRE新型材料[3]的应用而获得的MRF阻尼器，通过通电线圈形成的磁场来实现对阻尼的控制作用，当上述坐标系中发生位移变化并在发动机悬置位置发生变化时，MRF阻尼器采用挤压工作模式来实现对位移变化的感应，并利用MRE与MRF器件能够对宽频控制的特点，进行发动机悬置系统的阻尼比以及固有频率的变化，有效的降低发动机运行过程中对基座产生的传递力，抑制悬架上可能形成的横向力矩，这样能够确保更好的隔振效果。

（三）变刚度变阻尼的整机隔振控制 。

当MRF阻尼器实现了对发动机宽频部分的控制后，采用发动机的基座力与激振力的比值来进行隔振效果的评价措施，因而，在进行发动机的整机隔振控制时，需要考虑该系统的阻尼与刚度、对各个不同方向的振动隔离作用以及抑制反力矩的作用进行评价，以期能够更好的实现对发动机的隔振控制。

三、结语

随着装甲车辆工业的不断发展，装甲车辆发动机的振动对于装甲车辆部件的损耗与使用寿命的影响作用日益受到技术人员的重视，而基于磁流变技术的发动机整机隔振摆脱了传统橡胶悬置技术动态硬化、动力隔振技术高电压的要求，极大的推动了车辆发动机隔振技术与设备的发展与应用。

参考文献

[1] 李吉，李华聪.仿真软件AMESim应用研究[ J].航空计算技术， 2006， 36（1）： 56-58.

[2] 陈立新等.装甲车辆发动机智能故障诊断研究综述[J].制造业自动化，河北：华北电力大学，2008，30（10）.

[3] 沈宇辰，唐静娴，张涛.汽车电控发动机系统故障诊断与维修技术探讨[J].科技资讯，2015（10）：43-44.

[4] 蔺玉辉，靳晓雄，肖勇.发动机振动主动控制联合仿真及神经网络自适应控制技术的研究[J].装甲车辆技术， 2007（8）： 15-18.