叶片式可控阻尼减振器主参数设计

　　1　引言

　　悬挂系统是履带式装甲车辆的重要组成部分,其优良动态特性是履带式装甲车辆具有高机动性、高通过性和乘员舒适性的重要保证。目前,我国履带式装甲车辆悬挂装置使用的是比较简单可靠的被动悬挂,其主要特征是悬挂特性在车辆行驶过程中不能进行调节。仅对被动悬挂采用优化设计,无法保证高速履带车辆的行驶性能。研制半主动悬挂系统,寻求使悬挂的系统动态性能与车辆行驶状态匹配,减小车体振动,提高车速,是解决上述问题的根本途径。为此,北京理工大学振动室自主研制了应用于履带式装甲车辆的半主动悬挂系统,其执行机构———叶片式可控阻尼减振器工作原理如图1所示。将原减振器和外部比例流量控制阀并联,构成叶片式可控阻尼减振器,通过调节比例阀的开口来改变整个减振器的流量,起到调节阻尼的作用,从而达到使悬挂系统阻尼比适应车辆行驶状态变化的目的。

　　对应不同的路面状况和车速范围,车辆存在着不同的最优悬挂系统阻尼比,这个阻尼比使悬挂系统在某个特定工况下处于最佳减振状态。根据仿真计算确定半主动悬挂最优阻尼比的变化范围ζmin~ζmax,由此确定可控减振器阻尼力变化范围FDmin~FDmax。与减振器并联的控制阀是常开型,减振器最大阻尼力由适当减小常通孔直径并使控制阀全关来实现,减振器最小阻尼力由控制阀全开来实现。

　　2　叶片式可控阻尼减振器流体力学模型

　　要由FDmax确定可控减振器常通孔直径以及由FDmin确定比例阀额定流量和通流面积等参数,必须建立叶片式可控阻尼减振器流体力学模型。

　　2·1　叶片式减振器缝隙节流特性的试验研究

　　叶片式减振器的阻尼力由各通道节流产生。由于叶片式减振器结构复杂,配合件较多,除常通孔外,还存在多达31处的缝隙节流[1]。其中,对阻尼力影响较大的缝隙包括:隔板上V型槽、两叶片接合处与壳体之间的缝隙、隔板密封条与壳体之间的缝隙、叶片密封条与叶片轴之间的缝隙、壳体与隔板底部之间的缝隙、隔板与壳体边角缝隙以及叶片密封条与壳体之间的缝隙。这些缝隙形状复杂多样,很难用理论或经验公式计算各个缝隙的流量。本文提出一种用实验估算缝隙流量的方法,该方法不关心单个缝隙的具体流量,而是考虑所有缝隙并联的总流量。尽管这些缝隙形状复杂多样,但可分为壁面间无相对运动和壁面间有相对运动两类。

　　对于壁面间无相对运动的缝隙,其流量

　　可控减振器与原型减振器相比,只是在外部并联—控制阀并将常通孔的通流面积适当减小,其他零部件保持不变。因此可以通过台架试验,测试原型减振器在给定一组速度Vi下的阻尼力FDi,进而确定工作腔压力Δpi和对应的缝隙并联的总流量q2i,应用最小二乘法,拟合出缝隙并联总流量的流量系数A和B。相关计算公式如下。