8×8轮式车辆半主动油气悬挂振动测试研究

　　油气悬挂与其它悬挂形式相比虽然具有明显的优越性,但仍旧属于传统的被动悬挂范畴,其阻尼参数一经选定,便无法再进行更改,从车辆的舒适性和操纵稳定性来看,只能针对不同路况采取某种综合方案,限制了系统性能的充分发挥。现有技术中,半主动悬挂的研究主要体现在对阻尼参数的控制方面,通过调节减振装置的阻尼系数,改变阻尼比,以达到悬挂系统动态性能与车辆行驶状态实时匹配的目的,这样的方式简单、可靠且易于实现,是取代传统悬挂的新型产品[1]。按照半主动悬挂的结构原理[2-3],使用高压管路在油气弹簧外部并联电磁比例控制阀,通过改变电流强度调整阀口节流面积达到输出不同阻力值的目的,实现了阻尼可调油气弹簧的基本功能。在此基础上开展了基于半主动油气悬挂的某型8×8轮式车辆的实地跑车试验。

　　1　阻尼可调油气弹簧结构简图及流量分析

　　图1为阻尼可调油气弹簧结构简图,即在原有油气弹簧的基础上使用高压管路将主油腔和环形油腔连通,并在其间加装电磁比例控制阀,当活塞往复运动时与节流阀片形成并联阀系结构,对油液综合作用产生阻尼力。节流阀片装配在活塞端部内,通过变形后与活塞内壁形成的环形缝隙对油液节流,使两侧油腔产生不同的压强。

　　图2为阻尼可调油气弹簧的流量等效示意图,其中Qg为过油孔流量,Qf为环形缝隙流量,Qk为通过控制阀的流量,Qgk为通过高压管路的流量

　　由于控制阀中油液过流通道较为复杂,产生局部损失的环节很多且存在着相互影响和作用的情况,所以要运用解析法准确分析流场结构就变得极为困难。为便于系统建模,采用最小二乘法对控制阀试验数据进行了曲线拟合。可以看出,通道中多为串联形式的小孔节流,特选定如下函数表达式进行参数逼近:

　　式中Ck为控制阀的流量系数。以节流口最大即I=0 A时为例,对试验数据进行曲线拟合,对比效果如图4所示,不难看出偏差很小,证明了选用方法和多项式形式的合理性。以此为依据,分别求解不同电流下控制阀的流量系数,如表1所示。

　　2　半主动油气悬挂振动测试

　　2·1　控制原理及车体参数

　　半主动悬挂是指悬挂弹性元件刚度和减振器阻尼力之一或两者均可根据需要进行调节的悬挂。现有技术中,半主动悬挂的研究主要体现在对阻尼参数的控制方面,通过调节减振装置的阻尼系数,改变阻尼比,以达到悬挂系统动态性能与车辆行驶状态实时匹配的目的,这样的方式简单、可靠且易于实现,是取代传统悬挂的新型产品[4-5]。

　　通过半主动悬挂控制器可以实现不同路况和车速下阻尼可调油气弹簧输出力的实时调节,控制原理如下[6-7]:当车辆在平整或高频路面上行驶时,采用以驾驶员处加速度均方根值最小为控制目标;在恶劣的越野路面或起伏路面上则采用减少限位器撞击次数为控制目标;当执行机构温升过快并接近密封件极限温度时,使电磁阀处于最大开度,以减小生热功率,延长密封的使用寿命。半主动悬挂系统通过对车速、振动加速度和油温等信号的采集,利用微机控制技术并嵌入智能算法动态发出指令,驱动电磁阀改变油气弹簧的节流面积,最终达到调整悬挂系统阻尼比的目的。针对某型8×8轮式车辆进行阻尼可调油气弹簧的设计研发后,开展了实地跑车试验,车辆基本参数如表2所示。其中整车坐标系按如下方法确定:当车辆停放在水平地面上,车头指向左方时,车辆纵向对称中心垂直平面与地面的交线为x轴(纵轴),向左为正;通过三桥中心线的横向垂直平面与地面的交线为y轴(横轴),向外为正;上两平面的交线为z轴(竖轴),向上为正;三轴的交点为原点。