液力减振器结构参数和液力参数的优化试验研究

　　1　概述

　　发动机液力减振器在传统的橡胶减振器内设计出上下液腔,中间由带节流孔或惯性通道的隔板隔开,利用液体在上下液腔之间流动时液体阻尼的耗能作用,消耗振动能量,达到减振隔振的目的。发动机减振器的理想动态特性是:低频激励下大刚度大阻尼,高频激励下小刚度小阻尼。对惯性通道式液力减振器进行的仿真计算表明:液力减振器的结构参数和液力参数如惯性通道的截面积、截面积局部变化、充入液体的粘度对液力减振器的动态特性有明显影响。根据发动机工况的变化,改变惯性通道的局部截面积,以改变流体的流动阻尼,从而达到理想的动态特性。为优化选择这些参数,对完成结构设计的液力减振器在振动试验台上进行变参数的多次试验,研究这些因素变化对液力减振器动态特性的影响规律。

　　2　液力减振器台架试验系统结构

　　液力减振器台架试验系统由液力激振器及控制系统、力传感器、数据采集分析仪组成,如图1所示。在台架试验系统中,液力减振器样件按照其工作状态安装,即激振器在上,对试件施加向下的正弦激振力,激振频率为0~80Hz,激振器对液力减振器样件施加预载荷。试件下方安装的力传感器拾取液力减振器传递到基础上的力信号Fiso,激振器带有位移传感器,拾取试件上方的位移数据x。Fiso和x输入DASP数据采集系统[2],用Matlab编程[3]处理得到液力减振器样件的跨点动刚度Kd和滞后角θ。跨点动刚度和滞后角的计算公式为

　　试验中可以改变液力减振器的结构参数和液力参数,观察这些参数变化对液力减振器动特性的影响。主要的参数改变有:改换试件中不同的惯性通道体得到不同的通道直径;更换液力减振器中的液体种类,改变液体的粘度;调节惯性通道的节流控制阀,改变通道的控制截面积,节流阀行程与惯性通道截面积的关系如图2所示。

　　3　试验参数改变对液力减振器动态特性的影响

　　3.1　液力减振器中充入不同粘度的液体对动特性的影响

　　在液力减振器中分别充入蒸馏水、柴油和机油,分别测试得到的液力减振器动特性如图3所示。充入低粘度的蒸馏水,液力减振器在0~10Hz低频段内,动刚度基本不变,滞后角随着频率的增加而增加;在10~30Hz的频率范围内,动刚度急剧增加,在30Hz达到最大,滞后角在17Hz达到峰值。充入较高粘度的柴油,在0~20Hz内,液力减振器动刚度比充蒸馏水时为大,在20Hz以上,动刚度在28Hz达到最大,然后基本保持不变,低于充蒸馏水时的动刚度;滞后角在13Hz附近达到最大,但其值小于充蒸馏水时的滞后角。充入高粘度的机油时,液力减振器动刚度随着频率的增加而缓慢增加,滞后角基本不变,液力减振器的动特性与惯性通道堵塞时的动特性基本一样。所以得到结论:液力减振器内的液体粘度太大时,液体在惯性通道内流动困难,影响液力特性的体现。充入减振器的液体粘度要求与水的粘度接近。