双筒式液力减振器空程性畸变的理论分析

　　减振器的性能是否达到设计要求,主要是通过减振器的试验力学性能是否满足设计要求来确定。当示功图或速度阻尼特性曲线存在缺陷时,则称其为试验力学特性曲线的畸变。空程性畸变是影响减振器性能的重要因素,尤其是在高频时。减振器空程性畸变的存在可能会严重影响车辆的平顺性和操纵稳定性,所以对减振器力学特性的空程性进行理论研究对设计符合要求的减振器是十分必要的。已有文献虽然对减振器的空程性畸变进行了分析[1~3],但是理论分析研究不够深入,无法在理论上确定某一频率下内部流场和空程性畸变之间的关系。鉴于现有分析方法存在的不足,下面将对给定频率下减振器试验示功特性曲线是否出现空程性畸变,以及出现空程性畸变时,畸变的持续时间及影响程度在理论上进行深入分析,确定动态过程中内部流场变化和减振器空程性畸变之间的关系。

　　1　双筒式减振器工作原理

　　无论双筒式减振器复原阀系和压缩阀系的组合形式如何,整个减振器的内部结构一般可简化为图1所示的基本结构。图中,p1为气体腔室内的气体压强;p2为下腔内的油液压强;p3为上腔油液压强。当活塞杆拉伸时,减振器上腔内的一部分油液通过复原阀系流入下腔,还有一部分储液腔室内的油液通过压缩阀系补充流入下腔;当活塞杆压缩时,减振器下腔的油液一部分通过复原阀系流入上腔,另一部分通过压缩阀系流入储液腔[1]。

　　在减振器活塞杆的运动过程中,空程性畸变可能会出现在减振器压缩行程的初始阶段,或减振器复原行程的初始阶段;一般情况下减振器的空程性畸变多出现在压缩行程的初始阶段[1]。图2为某一试验载荷下减振器压缩行程初期减振器力学特性曲线出现空程性畸变的示功图。

　　2　减振器内部流场分析

　　下面就以压缩行程空程性畸变的形成机理为例进行分析,在分析过程中认为油液为不可压缩的,并且气体腔室内的气体在一个载荷周期内为等温条件下的理想气体。在活塞杆的拉伸过程中,储液腔补充流入下腔的油液不足以充满下腔时,使得在活塞杆压缩行程的初始阶段油液流动出现间断,进而使减振器的力学示功特性曲线出现空程性畸变。所以若要分析压缩行程的空程性畸变,则需要分析动态过程中复原行程时减振器内部流场的变化情况。减振器的试验力学性能一般是通过在试验台上输入正弦载荷谱来测试的。故分析减振器在正弦载荷输入下是否出现空程性畸变是有实际意义的。

　　为方便理论分析,拟以减振器活塞杆在压缩的最低位置为起始点,这时载荷谱可以写成下式: