车辆半主动悬挂用阻尼分级可调的液压减振器

　　0　前言

　　车辆悬挂系统分为被动悬挂、主动悬挂和半主动悬挂3种。随着高速列车的发展,被动悬挂在国外已经被淘汰,我国列车正朝着高速化的方向发展,采用主动和半主动悬挂是列车悬挂系统发展趋势。半主动悬挂系统振动控制是Karnopp等人于1973年提出的,这种形式的悬挂系统主要是通过输入少量的控制能量来调节阻尼,改善车辆振动特性。Margolis等人于1975年提出on2off半主动控制策略,其特点是当悬挂质量和非悬挂质量同向运动,且非悬挂质量的速度较大时,控制关闭,不产生阻尼力或产生较小的力。在其它情况下产生较大的阻尼力,其主要思想是降低悬挂质量的加速度和速度。与主动悬挂相比,半主动悬挂结构和控制简单,仅需采用阻尼可调减振器,半主动悬挂系统的配置对目前已定型的车型影响很小,使得针对现有列车悬挂系统的改进容易实施,因此采用半主动悬挂有着巨大的优势。

　　采用电控技术调节阻尼特性的液压减振器通常是由电控执行器改变节流阀通流面积,调节减振器的阻尼特性。目前阻尼分级调节的电子控制式减振器因其相对可靠和价廉,使用得较多,其执行器一般采用置于减振器上方的步进电机。步进电机的旋转带动空心活塞杆内部的转子阀旋转,从而改变转子阀节流孔与活塞节流孔的相对位置,进而改变活塞两侧腔室之间的节流面积以实现阻尼持性的转换。对于这种形式的阻尼分级调节减振器,转子阀的位置在短时间内改变往往会产生冲击,导致阻尼力出现不连续的问题。针对以上问题,提出了一种结构简单,对执行器件要求低,性能可靠的车辆半主动悬挂用阻尼主动可调的液压减振器。

　　1　阻尼分级可调的液压减振器

　　1·1　减振器基本结构

　　车辆半主动悬挂用阻尼主动可调的液压减振器结构如图1所示,减振器无杆腔和有杆腔的截面积比为α。控制元件均为高速开关阀,其结构简单,控制电路简单,工作可靠,可以采用220VAC或24VDC工作电压,在车辆上实现方便;性能良好,由于它可以在较大范围内适应车辆悬挂质量运动速度和加速度因素影响,主动调节阻尼,提供不同的阻尼力;价格便宜,采用高速开关阀作为控制元件价格低,抗污染能力强,维护使用方便。

　　1·2　减振器工作原理

　　在减振器正常工作时,开关阀3的电磁铁得电使油路d断开。当减振器活塞向右运动时,阀2得电动作,使减振器左右两腔经油路e相通,右腔的油液经过阀2流入左腔,并通过阻尼调节阀4流向储油箱6,工作原理如图2 (a)所示。此时减振器2腔的压力相等,均为高压,由于右腔(无杆腔)的有效作用面积比左腔(有杆腔)大,液压力的合力所产生的阻尼力向左。阻尼力的大小可以通过控制阻尼调节阀内各单元阻尼孔的开启状态来调节。