双筒式液压减振器工作特性分析

王健，王一臣，刘柱

（锦州立德减振器有限公司，辽宁 锦州 121007）

双筒式液压减振器工作特性分析

王健，王一臣，刘柱

（锦州立德减振器有限公司，辽宁 锦州 121007）

文章阐述了双筒式液压减振器结构和工作原理，在此基础上以某种双筒式液压减振器为实验样品，利用减振器振动实验台对其工作特性进行了测试和分析。比较了不同激振频率条件下工作特性的不同特征，并探讨了阀片内半径、阀片厚度及阀片预紧力减振器对减振器工作特性的影响。为减振器的设计和分析提供依据。

双筒式液阻减振器；工作特性；测试系统

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.050

CLC NO.: U463.33+5.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-144-03

前言

汽车减振器是悬架系统中重要部件之一，在车辆行驶过程中起着重要的作用，其中，应用最为广泛的就是双筒式液压减振器。减振器是车辆悬架中吸收车辆振动能量的阻尼元件。减振器的作用就是缓和汽车的振动，提高车辆的行时平顺性，降低车身各部件的动应力，延长车身等部件的寿命。减振器还可以增强车轮的附着力，有助于车辆的操纵性能，缓和由不平路面所引起的冲击。减振器的工作特性可分为外特性和内特性，外特性通常指示功特性和阻力-速度特性，内特性通常指减振器工作过程中腔室内油液压力、流量等的变化，减振器内特性影响其外特性分析。

本文以某双筒式液压减振器为例，对其外特性的规律及其影响因素进行了较为系统的实验研究和分析。

1、双筒式减振器的结构与工作原理

1.1 双筒式减振器结构

典型的双筒式液压减振器的结构如图 1 所示。活塞缸内有带杆的活塞总成，活塞杆1的上端与导向器及油封11配合，活塞3把减振器的内腔分成上下两个部分，分别为有杆腔和无杆腔。在活塞上及缸筒底部各有两个供液体流通的阀，分别为复原阀4、流通阀8及压缩阀6、补偿阀7，此外活塞与底阀上均有常通孔，储油缸筒5和工作缸筒2之间形成储油腔。

1.2 双筒式减振器的工作原理

减振器一个完整的工作循环包括复原行程和压缩行程。

（1）复原行程：减振器活塞杆由下而上运动。复原阀与补偿阀同时工作，一部分油液从有杆腔通过复原阀流入无杆腔 ，由于无杆腔压力大于有杆腔的压力，另一部分油液从底阀下端的储油腔经过补偿阀流入有杆腔进行补偿。当减振器活塞的运动速度比复原阀开启的速度低时，复原阀不开启，油液通过活塞上的常通孔从复原腔流入压缩腔产生节流压力。而当减振器活塞的运动速度比复原阀开启的速度大时，复原阀开启，油液经过常通孔及复原阀中节流阀片变形产生的缝隙形成节流压力。

（2)压缩行程：减振器活塞杆由上而下运动。压缩阀和流通阀同时工作，一部分油液从无杆腔经过流通阀进入有杆腔，由于无杆腔压力大于复原腔压力，所以另一部分油液通过压缩阀从无杆腔流入底阀下端的储油腔。当减振器活塞的运动速度比压缩阀的开阀速度小时，压缩阀不开启，油液仅通过底阀上的常通孔进行节流，当活塞的速度比压缩阀的开阀速度大时，压缩阀开启，油液经过常通孔和压缩阀节流阀片变形产成的节流缝隙产生节流压力。

2、减振器测试系统

图2 减振器测试系统

减振器试验台主要分为机械式和电液伺服式两种，本试验中所使用的是由美国 MTS 系统公司制造的电液伺服式减振器试验台，如图 2所示。主要由机架结构、液压控制系统、控制台、传感器组件及测控软件等。设定 MTS 激振波形为正弦激振，试验过程中，力传感器将减振器阻尼力与位移传感器测量得减振器活塞杆位移信号经过A/D 转换器等装置进入测试系统的软件分析系统，从而绘制出减振器外特性图，如图3所示。

图3 减振器外特性图

3、减振器工作特性的影响分析

3.1 复原阀片预紧力

在节流阀片厚度一定的情况下，节流阀片预变性量将直接影响减振器开阀速度，同时，也会引起其他特性的变化。在激振速度分别为0.26m/s、0.52m/s、0.9m/s下，复原阀片预紧力分别为15N和18N，得到不同的减振器示功图及速度特性图，如图4所示。

图4 不同预紧力下减振器工作特性图

结论：（1）复原阀片预紧力影响复原阀片预变形量，从图中可以看到复原阻尼力随预紧力的增大而增加。

（2）其对压缩行程和开阀前的特性几乎没有影响，但对开阀后的特性影响很大。

3.2 复原阀片内半径

节流阀片内半径是由调整垫片的外半径决定的，利用不同直径的调整垫片，可以得到所对应减振器的速度特性曲线和示功图，阀片内半径分别为12mm和10mm，如图5所示。

结论：（1）内半径对压缩行程和开阀前的特性没有影响，但对复原行程和其开阀后的特性影响显著。

（2）复原阻尼力随着阀片内半径的增大而增大。

图5 不同阀片内半径下减振器特性图

3.3 复原阀片厚度

图6 不同阀片厚度下减振器特性图

在相同速度下，不同厚度阀片在阀口位置的变形量不同，即阀开度不等，节流阻尼力差别很大，因此，阀片厚度对减振器特性影响是十分明显的。取槽片一个，厚度为0.2mm,圆片厚度为0.2mm，数量分别为1-4个。

结论：（1）复原阀片厚度对压缩行程和开阀前特性几乎没有影响，对复原行程阻尼力和开阀后的特性影响就很大。

（2）当阀片厚度过小时，示功图出现畸变。

（3）复原最大阻尼力随阀片数量的增加，大致为线性增长。

4、总结

以某双筒式减振器为例对其内、外特性进行了测试分析，研究了不同工况下减振器工作特性的特征，以复原行程参数为例，分析了其阀片预紧力、阀片内半径及阀片厚度对减振器工作特性的影响。这些研究结果和结论揭示了减振器动态工作特性的某些规律，有益于减振器的设计和分析。

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[4] 吕振华,李世民,刘目珍,周建明,陆军.筒式液阻减振器工作特性的实验研究[J].汽车工程,2005(27):203-208.

An Analysis on the Characteristics of Double-tube Hydraulic Shock Absorber

Wang Jian, Wang Yichen, Liu Zhu
（Jinzhou Lide Shock Absorber Co. Ltd., Liaoning Jinzhou 121007）

This article expounds the double-tube hydraulic shock absorber structure and working principle, on the basis of this, in some double-tube hydraulic shock absorber for experimental samples, using shock absorber vibration test bench for its operating characteristics were tested and analyzed. Compared the different vibration frequency under the condition of the different characteristics of job characteristics, and discusses the valve inside radius, thickness of valve plate and valve slice pre-tightening force characteristics of shock absorber for shock absorber. Provide the basis for design and analysis of shock absorber.

Double-tube hydraulic shock absorber; Dynamic characteristics; The test system

U463.33+5.1

A

1671-7988 (2016)12-144-03

王健，就职于锦州立德减振器有限公司。