汽车液压减振器热-机耦合特性试验研究

摘 要：对于汽车悬架用液压机减振器的热-机耦合特性开展了实验科学研究。在正弦函数、任意两种偏移载入方法下，与此同时对减振器的阻尼力和发烫状况开展了检测，调查了载入方法、工作中温度对减振器热！机耦合特性的危害，并在这个基础上明确提出了有效的液压机减振器的减振特性和热动力学模型特性的评价方法。

关键词：汽车;液压减振器;热-机耦合特性

汽车悬架用液压机减振器的基本概念是根据活塞阀上的小圆孔节流阀造成阻尼力。当车辆在高低不平地面上行车时，减振器造成的阻尼力衰减，其阻尼作用将机械动能转换为能源，一部分发热量根据减振器外表层与自然环境热交换器流失，一部分残余在减振器中造成 减振器温度升高，但是最后要达到一个均衡温度。因为温度上升会造成工作中液态黏度的转变，近而导致阻尼力的转变，并危害汽车悬架系统软件的减振特性，产生繁杂的振动分析和热动力学模型耦合难题。现阶段，世界各国对于减振器的科学研究关键集中化在机械设备减振特性的实验和模拟仿真科学研究层面，而对热 ！ 机耦合特性的科学研究非常少。对于此难题，在我国检测标准JB3901-85中要求了减振器的温度特性实验方式，海外Alexamder和Swenjia对减振器发烫特性开展了一定的检测和剖析，但仅局限于对减振器施加发热特性的考察，而没有考虑环境因素和加载方式对减振器发热特性的影响。

1减振器热-机耦合模型

张立军、余卓平根据早期对悬挂系统震动传送特性和减振特性的研究基础，对液压机减振器热动力学模型以及影响因素开展了基础理论剖析和模型，根据模拟仿真方式科学研究了悬挂系统主要参数和车辆运作标准对热值的危害;进一步地，在正弦函数偏移和任意偏移二种载入方法下，在不一样的工作中温度状况下的阻尼力开展了实验检测，调查了载入方法、工作中温度对减振器减振特性的危害;明确提出升温稳态值和均衡温度对温度升高曲线图开展考量，剖析了减振器周边风力、竖直传热总面积、减振器总比热、车轱辘等效电路弯曲刚度等实际主要参数对液压油最后均衡温度及做到最后均衡温度所需時间的危害;最终创建了由地面不平度鼓励模型、离散系统悬挂系统震动模型、考虑到温度危害的减振器阻尼力实验数据信息模型、减振器热动力学模型等子模型构成的藕合动力学模型。陈轶杰、顾亮利用热力学定律对减振器和燃气扭簧的热学模型开展了科学研究。利用热力学定律各自创建了单筒减振器、单制动气室燃气扭簧、双筒减振器及其半主动燃气扭簧的热学模型，剖析了液压油根据减振阀生热的原理，得到不一样节流方法（小圆孔节流或间隙节流）、发动机缸体构造主要参数、外部鼓励頻率、激励振幅以及空气流速对其油液温升的影响规律。

2带有温度补偿的新型减振器设计

SACHS企业产品研发设计了一系列含有温度赔偿的减振器及其燃气扭簧，大多数运用具备很大的热变形率的温度敏感元件，当油液温度上升时，对相对应的节流总面积开展调节，进而阻拦阻尼力的降低。其温度敏感元件具备多种多样结构形式，当油液温度较低时，温度敏感元件与内缸套上方中间的节流间隙很大，油液能够顺利流动，当油液温度升高，温度敏感元件受热变形，从而阻拦油液根据节流间隙流动，即阻拦了阻尼力的降低。此外，也有一种根据储油罐腔油液温度开展节流总面积调整的减振器，根据内缸套外内壁的弹性控制臂来完成温度赔偿。该弹性控制臂顺着内缸套表面的径向拓宽布局，在避开节流总面积调节阀门的一端固定不动，另一端与节流总面积调节阀门协同功效，完成节流总面积调整。吉大申请办理了的一种能够 在传统式双筒减振器、单筒打气减振器等减振器基本上开展更新改造的温度赔偿减振器，关键在活塞阀总长的外圆上生产加工多个辅助节流口，其上方生产加工有环状槽，环状槽体置放温度敏感元件，温度敏感元件的上方运用固定不动座夹紧固定不动，当减振器油液温度较低时，温度敏感元件不形变，在全部工作中循环系统中，辅助节流口一直处于开通状态;随着减振器不断工作，油液温度逐渐升高，使温度敏感元件受热膨胀，逐渐堵住辅助节流口的流通面积，从而增大减振器阻尼力，抵消因温度升高油液粘度降低带来阻尼力减小的情况。

3基于温度补偿的半主动减振器及其控制算法

德尔福企业在减振器的温度检验、温度补偿、温度安全防护及其根据热-机耦合实体模型的半主动悬挂系统层面开展了很多科学研究工作中。德尔福企业创造发明的一种根据温度补偿的磁流变性减振器及由其构成的悬挂系统的控制措施，其包含测算动能吸收率、测算外部温度、测算动能损耗指数，从而降低减振器温度，并依据该温度开展单独减振器或全部悬挂系统的减振器的阻尼力调节。特别注意的是，因为构造复杂性及成本费难题，以上科学研究也都处在方案论证环节，仍未见其用以具体车子悬挂系统中。

4总结：

科学研究减振器热机耦合原理，讨论温升对减振器减振特性甚至整车特性的危害，并设计方案具备温度补偿的新式减振器，具备较关键的工程项目运用使用价值，我国将来理应在该行业进行进一步的理论探索和应用研究。下边融合世界各国在该行业的研究成果，明确提出行得通的科学研究线路、提议及未来展望。

4.1创建减振器热-机耦合实体模型创建考虑到粘温特性的减振器热机耦合实体模型，剖析减振器主要参数、悬挂系统主要参数、外部标准等，及其温升对减振特性的危害性;选择典型性减振器，开展温升实验和减振特性实验，对以上实体模型进行温升的预测分析。

4.2根据热-机藕合实体模型的减振器可靠性设计依据上述实体模型开展模拟仿真剖析与实验科学研究，得到危害温升的减振器重要参数，从而根据可操作过程的改善，设计方案出排热性能提高的减振器构造;并制做样品，开展实验認证;除此之外，运用有限元软件开展流-固-热的多局藕合标值模拟仿真与仿真模拟，科学研究减振器內部温度场的遍布，温度转变、最大温度地理位置、均衡温度及其减振器构造参数对温升的危害，从而对减振器构造开展可靠性设计。

4.3根据整车性能的悬挂系统可靠性设计

将减振器热-机藕合实体模型置入到整车动力学方程中，使温升对整车操控，从而依据温升与悬挂系统参数的关联，对悬挂系统参数、减振器参数开展提升。

4.4根据温度补偿的新式减振器设计方案

在线形性能规定较高、价钱规定次之的状况下，对温度敏感性较高的减振器，能够 应用温度补偿的方式，即减少节流阀总面积来填补黏度和相对密度的减少，产生带温度补偿的减振器，对温衰开展补偿;最终，制做样品，开展实验认证。操纵节流阀总面积的方法有：差动保护的膨胀、液态或固态的澎涨、固态的改变等方式完成，除此之外，还能够根据电机控制的可变孔口减振器、电流变、磁流变等半主动控制手段实现温度补偿。

参考文献：

[1]郭孔辉，张玉新，章新杰，崔红亮，马芳武.液压减振器热-机耦合研究现状与展望[J].机械设计与研究，2014，30（03）：108-112.

[2]张立军，余卓平.汽车悬架液压减振器热机耦合动力学模型[J].同济大学学报（自然科学版），2008，36（12）：1691-1696.

[3]余卓平，王欲峰，宁国宝，张立军，欧阳鹏.汽车液压减振器热-机耦合动力学影响因素分析[J].机械设计，2007，{4}（11）：29-32.

[4]张立军，余卓平，阳鹏.汽车液压减振器热-机耦合特性试验研究[J].汽车技术，2005，{4}（04）：28-31.

作者简介：

杨鲍哲（1990.09.06—），男，北京市房山区窦店镇窦店村，本科，助理工程师。