液压前叉减振器示功图分析

　　引言

　　前叉减振器是机动三轮车和摩托车上的重要部件之一,其阻尼是反映减振器性能的一个重要参数。目前,大多数液压前叉减振器(以下简称前叉减振器)生产厂家及研究单位对前叉减振器阻尼的试验和评价方法主要参照汽车筒式减振器的有关规定进行。但由于两者在结构上存在差别,它们的阻尼特性相差较大,表现为示功图的形状有很大不同。为了正确分析和恰当评价前叉减振器的阻尼特性,有必要对前叉减振器的阻尼特性及示功图进行分析。

　　1　汽车筒式减振器阻尼特性简析

　　为了便于比较分析,先对汽车筒式减振器的阻尼特性作一简析。汽车筒式减振器实际上是一个阻尼器,以粘性阻尼为主,其示功图形状如图1所示。图中横坐标S为相对位移,在中心位置时,S=0;当减振器相对压缩时S取正值,复原时取负值。F是阻力,在减振器压缩时取负值,复原时取正值。示功图上下两部分基本上是椭圆的一半,椭圆的横轴长均为2S0(S0为最大位移,即试验行程的一半)。

　　上半部分椭圆的纵轴长为

式中Ff——复原阻力,N

　　cf——复原粘性阻尼系数,N/(m·s^-1)

　　f——试验频率,Hz

　　下半部分椭圆的纵轴长为

式中Fy——压缩阻力,N

　　cy——压缩阻尼系数,N/(m·s^-1)

　　整个示功图对称于纵轴。当相对位移S=0时,相对速度最大,阻力也最大;当相对位移S最大时,相对速度为零,阻力也为零;对示功图形状,一般要求丰满、圆滑、无空程和畸变等;对复原阻力和压缩阻力,一般要求Ff>Fy,并分别在规定值范围内。

　　性能良好的汽车筒式减振器一般都能满足上述要求。

　　2　前叉减振器的阻尼与气柱力

　　与汽车筒式减振器不同,前叉减振器中除了有粘性阻力外,还有较大的摩擦阻力和气柱力。

　　2.1　摩擦阻尼

　　摩擦阻尼可分为静摩擦阻尼和动摩擦阻尼两种。动摩擦阻力为

式中Fd——动摩擦阻力,N

　　fd——动摩擦因数

　　N——摩擦表面的正压力,N

　　前叉减振器摩擦表面的正压力N主要取决于密封圈的紧度以及侧向力的大小。静摩擦阻力的大小也与外力有关,其极限值大于动摩擦阻力。因此,由摩擦阻尼形成的示功图形状理论上如图2a所示,图中两水平直线对应的是动摩擦过程,其力为常数。在达到最大行程的两端,速度为零,所对应的摩擦阻力为静摩擦阻力,达到最大值。

　　2.2　粘性阻尼

　　示功试验时采用正弦激励,故前叉减振器粘性阻力为