汽车气液混合减振器的性能计算

谢立果

（广州市番禺区职业技术学校汽车部，广州511488）

0 引言

双筒液压减振器适合于一般工况的汽车，结构较复杂，背压偏低，易出现高速畸变，气液混合减振器具有结构简单、质量轻、工艺要求高、阻尼特性优越等特点，现以某型悬架减振器为例进行性能计算。

1 气液混合减振器数学模型

气液混合减振器构造如图1所示。

活塞上腔的压强为pe，下腔的压强为pc，气室压强为pa。复原行程时，活塞向上运动，上腔容积减小，下腔容积增加，气室容积随之增加以保证液体充满下腔。下腔容积的增量由两部分组成：

图1 气液混合减振器结构示意图

1）上腔流入下腔的流量：

式中：vp为活塞杆运动速度；Ap为活塞有效面积；Ag为活塞杆截面积。

2）气室容积变化量：

式中：ua为气室活塞运动速度；Ad为气室活塞有效面积。

以上两部分组成下腔容积的变化量，可得：

将式（1）整理可得

对式（3）求积分可得：

其中sa、sp为气活塞和主活塞的行程，可由对速度积分求得。由上腔流入下腔的流量Qec可以用下式进行计算：

式中：Cd为流量系数；A为节流面积；Δp为两腔的压强差；ρ为液体密度。

气室活塞也随之运动，气体内部压强也随之变化，气体的状态变化可以用多变过程进行描述，有如下关系：

式中：pa0为气体初始压强；V0为气室初始容积；pa为气室变化时气体压强；V0为气室变化时容积；n为气体多变指数。

复原行程时，根据主活塞受力分析可得：

式中：f为主活塞与工作筒壁的摩擦力；pn为活塞杆所受径向压强；δ为油膜厚度；γ为液体动力黏度。

孔系节流面积为常数，但阀片孔系中节流阀片开度与阀片两侧的压差成正比，即阀片孔系节流面积与压差成正比。压差越大，节流面积越大。呈现动态变化过程。最后可得较完整的气液混合减振器复原行程阻力数学模型：

2 气液混合减振器特性计算仿真分析

根据上述理论分析所建立的该气液混合减振器复原行程阻力数学模型。

输入速度半个周期正弦信号，仿真可得到该减振器的示功和速度曲线如图2和图3所示。

图2 减振器示功曲线

图3 减振器速度曲线

从图2和图3可知结果较好地描述减振器性能，具有理想的阻力特性。压缩阻力不大，可减小坏路面对车辆的冲击，保证车辆的平顺性；复原阻力随着速度增加而迅速升高，能较快地吸收振动，适应较恶劣振动工况。

3 结论

仿真模型可用于减振器较精确地模拟计算。得到了该型减振器的速度曲线与示功曲线，具有较理想的阻力特性。压缩阻力较小，可有效减小野外坏路面对车辆的冲击。

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