減振器的工作原理

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1、減振器的工作原理 概述:分析汽車減振器的結(jié)構及其工作原理;為減振器的設計、調(diào)試及常見問題的解決提供有效的途徑。 一、減振器的功能 在目前的乘用汽車懸架中,車輛無一例外地采用彈性懸架。與剛性懸架相比,彈性懸架成百倍的降低了車身振動加速度,極大地降低了車輛動載荷,因而也極大地提高了車輛的行駛平順性和耐久性,為車輛高速行駛創(chuàng)造了條件。但是彈性懸架的采用固然大大緩和了地面對車輛的沖擊,卻帶來一個伴生的問題,那就是車身持續(xù)的大幅度振動;另外,彈性輪胎的使用也帶來了輪胎跳離地面的傾向,使輪胎的接地性顯著惡化,與地面的附著性便嚴重喪失,由此引發(fā)的車輪牽引性、制動性、轉(zhuǎn)向操作性、安全性都下降,輪胎的磨損

2、也急劇增加。為抑制車輪振動,維持車輪對地壓力,解決上述問題,在車身和車輪間設置減振器就顯得十分必要,也是現(xiàn)在人們將減振器視為彈性懸架的一個必備部件的原因。減振器吸收振動,消耗功,并將它轉(zhuǎn)化為熱而散發(fā)掉,從而消除車身的持續(xù)振動。 二、減振器的結(jié)構 減振器一般采用單筒減振器和雙筒減振器,目前國內(nèi)的汽車絕大部分均采用四閥兩孔的雙筒減振器,如圖示:(下頁) 四閥即流通閥、復原閥、補償閥、壓縮閥;兩孔即復原節(jié)流孔、壓縮節(jié)流孔。 三、減振器工作原理 1.壓縮過程及壓縮阻尼力的產(chǎn)生 ①正常工作的減振器工作缸內(nèi)空隙均被減振油填滿。壓縮時,活塞桿逐漸伸入工作缸內(nèi),活塞向底閥運動,A腔容積增大,B腔容

3、積減少,B腔中的部分油液被迫排出。由于此時補償閥已關閉(在油壓及回位彈簧作用下),而底閥節(jié)流片的縫隙較小,油液不易從底閥排除;當油液壓力大到一定程度時,壓縮閥才開啟,壓力越大,開口越大;相反,流通閥很容易開啟,故B腔油液通過流通閥大量流入A腔,將A腔充滿;但是,由于活塞桿的伸入使其在工作缸中 減振器結(jié)構圖 占有的體積增加,使B腔排除的油量多于流入A腔的油量;無法進入A腔的其余油液(其體積等于進入工作缸的活塞桿的體積)只能從B腔中通過底閥排出到貯油缸C腔中。 ②壓縮中的流量平衡是這樣的: B腔排出的流量:Q=Vπ/4D2 A腔流入的流量:Q1=Vπ/4(D2-d2) C腔流入

4、的流量:Q2=Vπ/4d2 流量平衡:Q=Q1+Q2 注: V——活塞速度 D——工作缸內(nèi)徑 d——活塞桿直徑 ③壓縮阻尼力為: Py=Pbπ/4 D2-Paπ/4(D2-d2) 注:Pb——B腔中的壓強 Pa——A腔中的壓強 從該公式中可以看出,當減振器活塞桿、工作缸尺寸確定后,壓縮阻尼力的調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)A、B腔的壓強。 當流通閥很容易開啟時,可粗略的認為A、B腔壓強相等(實際上,有油液流通即存在壓差)。此時壓縮阻尼力可認為: Py=Pbπ/4d2 2.日常中遇到的壓縮常見問題 ①.在生產(chǎn)中當活塞桿與導向套縫隙過大時,由于流入A腔油液從縫隙流入貯油缸,導致A、B腔壓強

5、升不上來(A、B腔的壓力視為相等),在一定速度時,壓縮阻尼力達到一定力值時,此時底閥加多少閥片均沒有用??杉哟罅魍ㄩy的背壓,即調(diào)大A、B腔壓差來調(diào)大壓縮阻尼力。一般情況調(diào)節(jié)底閥部位即可。 ②.當示功圖壓縮出現(xiàn)空程時,一般是壓縮行程初期無壓縮阻尼力,運動一定距離后,壓縮阻尼力才驟然升上來,產(chǎn)生這類缺陷的原因一般是工作缸內(nèi)油液未充滿(有空氣沒排出,多測兩次排出空氣即可解決);或者是補償閥關閉不嚴,零件松動。 當示功圖終端突然阻尼力變得很大時一般為油液過多造成。(一些摩托車減振器專門設置緩沖裝置另當別論)。 3.復原過程及復原阻尼力的產(chǎn)生 ①正常工作的減振器工作缸內(nèi)空隙均為減振油填滿。復原時

6、,活塞桿逐漸抽出工作缸,活塞遠離底閥運動,A腔容積減少,B腔容積增大,A腔中的部分油液被迫排出。由于此時流通閥在A腔油壓及本身回位(彈簧或閥片本身剛性)的作用下已關閉,而復原節(jié)流片的縫隙較小,油液不能從復原閥排除;當油液壓力大到一定程度時,復原閥才開啟,壓力越大,開口越大;但是,自A腔流入B腔的油液并不能將B腔充滿,原因是活塞桿從工作缸抽出,使A腔減少的空間小于B腔增大的空間。為保證B腔充滿油液(減振器正常工作所必須的),設置補償閥,使貯油缸中的油液在貯油缸氣壓作用下,通過很容易開啟的補償閥,進入工作缸(其體積等于抽出工作缸的活塞桿的體積),將B腔填滿。 ②復原中的流量平衡是這樣的: B腔

7、流入的流量:Q=Vπ/4D2 A腔排出的流量:Q1=Vπ/4(D2-d2) C腔流入到B腔的流量:Q2=Vπ/4d2 流量平衡:Q=Q1+Q2 注: V——活塞速度 D——工作缸內(nèi)徑 d——活塞桿直徑 ③復原阻尼力為: Py= Paπ/4(D2-d2) - Pbπ/4 D2 注:Pb——B腔中的壓強 Pa——A腔中的壓強 從該公式中可以看出,當減振器活塞桿、工作缸尺寸確定后,復原阻尼力的調(diào)節(jié)是取決于A、B腔的壓強。 當補償閥很容易開啟時,可粗略的認為Pb腔壓強等于零,(比大氣壓還?。?,此時復原阻尼力可認為: Py= Paπ/4(D2-d2) 4. 日常中遇到的復原

8、常見問題 當示功圖復原出現(xiàn)空程時,一般是復原行程初期無阻尼力,運動一定距離后,復原阻尼力才驟然升上來,產(chǎn)生這類缺陷的原因一般是工作缸內(nèi)油液未充滿(有空氣沒排出,多測兩次排出空氣即可解決);或者是流通閥復原初期關閉不嚴,零件松動;底閥部分泄漏。 現(xiàn)在人們一般認為,阻尼力的產(chǎn)生用四閥兩孔結(jié)構的減振器時,復原與壓縮產(chǎn)生的結(jié)構完全分開,即復原阻尼力調(diào)節(jié)活塞部位,壓縮阻尼力調(diào)節(jié)底閥部位。主要是考慮流通閥與補償閥在減振器運動中很容易開啟(幾乎不損失壓強)。當流通閥與補償閥開啟難度加大時,流通閥對壓縮產(chǎn)生影響;補償閥對復原產(chǎn)生影響。所以在實際生產(chǎn)中,將復原阻尼力合格的活塞桿組件與另一支的壓縮阻尼力合格的

9、底閥組件裝在一起時,減振器的阻尼力不一定合格。 當復原力值異常,一般就是閥系零件裝配錯誤(流通片多裝等)或卡片,清潔度不合格等。 四、充氣減振器及閥系調(diào)整 減振器發(fā)展到今天,充氣式減振器越來越多。雙筒減振器由于可油氣混合(單筒減振器必須油氣分離)實現(xiàn)充氣較簡單,并只需在油封上增加一個氣封(如圖示),防止氣體竄入工作缸中,且有如下優(yōu)點: 1.在振幅較小時,閥的響應更靈敏; 2.提高了行駛平順性; 3.改善了極限條件(如在坑洼路上行駛)下的阻尼特性; 4.流動油液噪聲很小。(但充氣產(chǎn)品更容易出現(xiàn)閥片與活塞尖叫); 在上述優(yōu)點中,特別是改善閥的靈敏性,可很大提高減振器的性能,故應用越

10、來越廣。 在減振器的設計過程中,減振器的速度特性應與車輛相匹配,才能保證車輛良好的行駛平順性和安全性。在只有樣件情況下,應盡量采用與樣件結(jié)構一致的閥系,因為節(jié)流孔、閥片、彈簧、活塞孔與底閥孔(有的減振器在高速時用孔節(jié)流)形成的速度特性是不一致的。雖然有時我們用另一種閥系能調(diào)合格兩、三個點甚至四、五個速度點的阻尼力,但是速度特性曲線卻不容易重合,如復原閥或壓縮閥開啟的速度點與要求不一致。這種減振器的減振效果就會變差。上海泛亞技術中心做減振器匹配試驗時,就是調(diào)節(jié)速度特性曲線來調(diào)整車輛性能的。這是我們今后應著重研究并在實際設計和生產(chǎn)中力求做到的。平時我們調(diào)整時注意除測試點外的其他速度的檢測,并且注

11、意閥片過多或過少的不利影響。 五、各線零件常見不良問題對于產(chǎn)品質(zhì)量的危害: 一、 活塞桿:粗糙度,同軸度、直線度、端跳、中心孔、固定環(huán)槽(附圖); 二、 貯油筒組件焊接:定位不可靠的問題(零件、工裝及焊渣的影響)、焊接熱量大造成變形的問題(包括熔深)(附圖); 三、 阻尼裝配問題:零件的一致性、設備的穩(wěn)定性、清潔度(二次污染); 四、 支柱裝配:力矩、外連接套的平面、螺栓壓裝、標識、混裝. 六、 建議:1.現(xiàn)行控制或工藝參數(shù)不符工藝文件的改正;就是實際實行的與工藝要求的不一致,是規(guī)定有問題還是執(zhí)行有問題? 2.在我們的日常生產(chǎn)中,一定注意超差的度的問題,它會給我們增加大的工作量及成本,這有賴于日常的監(jiān)控。

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