文摘
提出了对液压汽车减震器的研究的结果。考虑提供的论文表明事实所引起的某些缺陷和简化假定阻尼特性函数的输入速度,模拟研究的情况。在确定参数时的一个重要方面考虑阻尼由汽车减震器测试站的容许范围的特征相同类型的减震器。本研究的目的是确定阻尼特性,导致中风的值。中风和旋转速度选择的方式支持,不同的组合,可以获得最大线速度相同。因此激发参数的影响,如中风,力与位移和力与速度图确定。3 d特征作为阻尼表面在斯托克城和线速度功能测定。一项对结果的分析解决论文中强调了这些因素的影响闭环的概要图逐步阻尼力和阻尼特性。
1。介绍
减振器是车辆悬架系统的最重要的因素。减震器的作用是提供更好的处理,舒适,安全开车时通过控制之间相对运动的阻尼车轮和车身。一个理想的减震器与道路路面应保证恒定的联系。它还必须设计的方式确保耐久性。为了舒适,噪音和振动的排放应该是有限的(1- - - - - -5]。
实验比行车驾驶更可重复的会话,而实验室检测使降低成本和可能更快速地执行6- - - - - -9]。减震器的非线性和复杂的模型元素。事实上,减震器阻尼力是一种强非线性活塞速度的函数,在不对称对速度信号(压缩和反弹)。此外,可以获得不同的阻尼力值相同的值的活塞速度显示不对称滞回现象在MTS试验机进行的一个实验。当前方法描述动态属性的减震器模型在离散频率,包括测试位移,使用测试机,预载。振动测试使用伺服液压控制的执行测试的目的是量化和等级减震器(所产生的振动强度10]。
确定减振器特性在一个特殊的测试站是一个重要的进一步车辆动力学仿真研究的初步阶段。通常是由提供force-velocity或特征图的力量从测试获得的数据只是策划针对相应的速度值。这些图显示磁滞回路,一个有限的区域内封闭曲线。这是力的结果依赖于位置。降低特征图的形式通常是由测试吸收几次,每次都在同一频率,但用不同的振幅。最大和最小的力和速度值是每一次决定,随后绘制。实际上这个过程生成一个信封的真正特性图和多信息丢弃上述的结果。类似的力与位移(图工作图)也可以策划,提供的信息吸收器位置的依赖。然而,上述解决方案的选择是情节的力位移和速度的函数作为一个恢复力表面上方displacement-velocity平面(11]。
2。阻尼系统建模的基础
工程实践的造型的阻尼函数由一个汽车减震器,最简单的阻尼模型通常采用沃伊特假说之一粘滞阻尼假设有一个比例阻尼力与速度之间的关系(是位移的导数)[13- - - - - -17]。
的示意图表示的粘性阻尼模型和线性阻尼特征提供了图1。
根据这个粘性阻尼模型,抵抗力量的特点是速度的线性函数描述以下依赖: 在哪里是线性粘滞阻力阻尼系数。
在这种情况下,阻尼因子是由以下描述的依赖: 在哪里是质量和是无阻尼自由振动的周期。
对典型问题的研究动态的垂直振动发生在汽车悬架系统中,通常是由这样一个假设。为了基本的和一般的研究中,人们经常应用的简化两个模型汽车称为实车模型。这个模型是基于一个假设,一个可以disconjugate方程组描述汽车运动为两个子系统代表汽车的前后部分。上述假设可能是实现质量分布系数等于1时,这是一个相对频繁的情况下在汽车车辆允许disconjugation坐标的前方和后方车辆部分(无惯性耦合发生)。在众多汽车垂直运动的实例分析,这样一个模型就足够为基本分析影响所选择的参数或分析的系统用来控制悬挂参数,等等(18- - - - - -21]。
在模型中,迅速()和簧下质量()由弹性元件(螺旋弹簧(减震器)和阻尼元素),而非簧载质量和运动学输入从路上,有弹性挡元素(充气轮胎和)。一个两个实车模型提供了汽车的图2。
物理模型图中描述2基于二阶拉格朗日方程,以下简单的运动方程推导:
大量研究结果表明,通过假设一个线性模型,介绍了影响深远的简化。在许多情况下,非线性阻尼的本质问题不容忽视。只要相对较低的速度在造型的液压汽车减震器,线性模型可能足够了,在实践中,减震器的设计决定了它的不对称非线性特征(24- - - - - -26]。
有一些问题与实现full-vehicle减振器模型的模拟程序对粗糙道路考试如果使用减振器模型验证实验测试装置。一个粗略的马路上开车时,使用减振器在其整个长度的中风,和偶尔的缓冲区。标准的减震器试验机的中风是相当短的减震器,即使在情况下的长度可以增加中风的试验机,它必须至少几毫米小于减震器的为了避免可能的损害试验机。因此,该地区有界的最高谐波激励频率的轨迹并没有延伸到整个长度的减震器中风。发现证实的有效性研究特点广泛的中风。应该注意的是,当前研究成果提供重要的信息复杂模型的实验验证,减震器流体流动和压力变化进行了分析。
3所示。在一个Indicator-Type站测试
减震器测试在测试站使测量的运动参数(加速度、输入速度)和减震器力(减震器阻力)运动学输入功能。测试站在机电驱动器,通常是调整的频率通过变速直流电机或可变传动比齿轮箱。中风的变异可能获得通过拆除设备,这样行程将提供所需的最大速度范围内的阻尼器试验装置。与电驱动的测试设备,通常会有一些曲轴角速度的变化,因为它使用一个非常大的飞轮是不切实际的。由于某些限制,机电测试人员通常局限于低功耗小的单位。他们适用于有限的测试和比较低速工作,如匹配速度低。对于较大的测试人员,通常是首选,使用液压传动(图3)[27- - - - - -30.]。
这样的测试站通常用于减震器的耐久性试验。也可能进行测试在一个人工气候室模拟外部气候条件(如湿度、温度和盐度),或者在麦弗逊式悬架减振器的研究,耐久性试验假设侧向力的影响。
伸缩减震器indicator-type测试站进行的研究可以绘制操作图表说明函数的阻尼力位移和线速度的减震器活塞杆对其住房(图4)。
减振器阻尼常数等于力量之间的比例决定的交点和操作图设在(点4在图4输入函数的)和角速度的乘积和手臂的长度:
传统的弹性常数的值等于直线的倾斜角的切线穿越坐标系的开始和切点线平行设在(点3在图4)的极端值输入中风:
应该注意的是,和被视为常数(独立的位移振幅和频率)在时域,而复杂的动态刚度是频率的函数,如果假设激励作为一个简单的谐波。在许多模拟研究,关于阻尼特性,力量速度的函数的多项式函数的近似速度,不同的压缩和回弹过程。这些多项式的系数的选择是基于经验的测试站。
通过研究非对称特征的当代汽车减震器安装在阻尼调整溢流阀,一个获得图形的操作不同于椭圆(图5)。典型的阻尼器旨在发挥只有大约一半的力量撞在反弹。大反弹系数有助于一个阻止车轮落入坑洞中。然而,现在声称,最好的实现全面的行为,如果给定总阻尼,占60 - 70%反弹中风。减震器阻力反对位移振动质量成正比的振动速度,它可以被描述为以下依赖: 在哪里减震器阻尼常数,对车轮、车身振动的速度和是指数描述阻尼力和速度之间的依赖。
减震器是一个典型的非线性系统,其阻尼力模型已成为研究重点。非线性模型包含一个参数模型和非参数方法。参数模型占内部流体减震器和真正的节流结构,而非参数模型主要是基于实测而忽略其内部结构。因此,为了获得减振器的阻尼系数和它的运动规律正确,有必要建立阻尼特性测试站。
为了研究减震器,使用设备称为indicator-type测试站,使力的测量值,位移和速度变量输入参数(角速度的值和/或活塞杆中风)。这样的测试站在实验室里可以找到的汽车动力学的西里西亚工业大学交通学院,它被描绘在图6。
上述测试站的测量系统特性CL 16型双向应变仪的操作范围±2.5 kN用于直接力测量。计的测量不确定性是0.5%的测量值10至100%的测量范围。PTx 200系列变压器型线性位移传感器一起MPL 104年位移计是用来测量位移。这个传感器测量不确定度是测量范围的0.5%。信号从传感器接收记录使用SigLab 20 - 220双通道分析器和存储在一个电脑硬盘与Matlab软件兼容的格式。SigLab -录音设备的测量不确定性±0.0025%的测量范围。的整体不确定性测量链还不到1%。
随后的测试过程在上述测试站由几个步骤:(我)前减震器测试,短(会于长滩举行一分钟)营业周期是为了热身进行减震液体。(2)下一步由记录的力位移信号的采样率为2048 Hz。根据输入速度,记录时间范围从15到超过60秒,确保每次至少25全面运作周期记录,包括运动的反弹和压缩31日]。
根据减振器操作的原则设想绘制图表和特点,基于课程的一个平均循环记录被假定为代表。的平均图,建立了阻尼特性的点(对应值的部队最大线速度的活塞杆运动减振器的压缩和扩张)。这些值的测量不确定性不超过5%。点从而建立连续输入函数参数使阻尼特性的测定曲线(图的形式7)。
的磁滞现象变得明显的相图显示的力量与速度曲线在更高的频率是一个重要的原因为什么一个简单的阻尼模型不能充分预测特定的动态行为。磁滞压扩的分离线在force-velocity图。反弹的一部分中风表现为积极的力量和压缩部分的消极力量图。滞后的主要原因是气体压缩,压缩油,油惯性,橡胶安装块,摩擦,需要开放的止回阀的压力,推迟到止回阀关闭,液空化。与气体接触的减震器油储备室。事实上,一小部分气体会与油混合。结果是混合的体积弹性模量的降低(石油和天然气)。石油压缩性导致弹性能量储存在吸收器。空化是阻尼液蒸发引起的流体压力低于其蒸汽压下降。
4所示。在Indicator-Type站进行测试的结果
被证明是一个特别重要的方面在确定参数阻尼由汽车减震器在测量站的容许传播的过程中为给定的减震器类型特征。每个制造商定义严格的公差范围,必须包含一个成品的特征。这是最重要的一个微小的差异的原因,主要是定量性质,这可能发生在给定类型的减震器(图8)。
通过一个图形开发的比较分析,可以评估,有几乎没有质的差异单独的减震器。可能会发现定量差异达到几个百分比值达到最大输入速度(图9)。
这些差异导致阻尼特性建立了小差异(图参照个人分10)。
为了更可靠的比较,提出了(通过整合速度图,图10)减振器阻尼功率应该确定速度下的面积特征(图11)。
能量分散在一个周期可以用以下公式表示: 因此阻尼功率在一个单一的周期
图12显示了阻尼功率值计算假设输入的100毫米和变量值的输入函数频率设置波导。
相比有阻尼功率值计算出平均速度图,可以发现不同个体减震器几乎从未超过几个百分点。上述确认参数的高质量和可重复性的单独的减震器。
5。输入函数参数对阻尼特性的影响
在悬架的动力学模拟研究的系统中,汽车减震器是粘滞阻尼假定为一个元素,而抵抗运动的力量取决于线速度。低频输入函数,不考虑减振器刚度的现象明显,和中风振幅阻尼特性的影响也无视。
在现实条件下悬架系统的减振器的操作,轴振动频率高于车身的振动频率和振幅较低。轴承频繁变化的活塞杆运动方向,在这种情况下,少量的减震液流经阀门。这个触发器改变课程的高频率低振幅阻尼力。特定的输入速度最大值可能以两种方式获得的,也就是说,通过改变操作行程长度恒定的输入函数频率(图13),或者在行程长度不变,通过改变输入函数频率(图14)[26,32- - - - - -35]。
有一个假设转达了文学的主题,无论方法设想获得给定的最大线性输入速度,减震器的反应永远是相同的。上述的情况是一个正确的假设提供了低输入函数频率满意。在现实条件下的车辆运动,振动的频率范围内发生,而活塞杆运动速度可以达到每秒几米在不同行程值。概要文件的操作特点和图形在测试站离开理论建立椭圆图形。说差异是由于气蚀,惯性的阀门、液体质量,移动元素之间的摩擦,和各种其他因素。建立的特性和阻尼力也在一定程度上依赖于减振器中风。样本的结果类似的分析说明阻尼力的面积,在函数的输入速度和中风,提供了在图15(22,36- - - - - -38]。
进一步的插图,也就是说,数字16和17显示,阻尼特性集的形式逐步的力量值给定中风发生在最大线速度。
逐步的分析阻尼特性获得的运动和压缩意味着反弹,对于小中风的价值观,阻尼力下降在更高的速度。这一现象已被证实为压缩和回弹运动。
逐步特征描述在飞机上已经扩展到其他输入函数参数,即中风,因此阻尼力的面积已经获得的速度和行程值(图的功能18)。
6。结论
中提供的考虑产生的论文表明某些缺陷和简化的阻尼特性被假定为输入速度的函数,模拟研究的情况。一项对结果的分析解决论文中强调了阀门的惯性等因素的影响或空化闭环的形象图逐步阻尼力和阻尼特性。它已经被发现,在更高的速度和短中风,逐步建立阻尼特性显示较小的力量反弹和压缩运动。因此,在分析需要更准确的表示阻尼特性在不同的输入函数条件下,每个人都应该使用阻尼特性作为两个参数区域。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。