國內(nèi)外可變阻尼彈簧減振器的研究現(xiàn)狀及生產(chǎn)水

發(fā)布時(shí)間：2018-09-29 09:32

　　跟著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和出產(chǎn)水平的不斷發(fā)展，機(jī)械結(jié)構(gòu)有向大型化、高速化、復(fù)雜化和輕量化發(fā)展的趨勢，由此而帶來的機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)題目更為凸起。機(jī)械振動(dòng)在當(dāng)今不僅作為基礎(chǔ)科學(xué)的一個(gè)重要分支，而且正走向工程科學(xué)發(fā)展的道路，在機(jī)械、航空、航天、船舶、車輛、建筑及水利等產(chǎn)業(yè)技術(shù)部分中據(jù)有越來越重要的地位。

國內(nèi)外可變阻尼彈簧<a href='http://www.0580rencai.cn' target='_blank'><u>減振器</u></a>的研究現(xiàn)狀及生產(chǎn)水平

　　在振動(dòng)控制領(lǐng)域，采用阻尼彈簧減震器對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行減震防護(hù)是工程界研究的重要課題之一。常用的傳統(tǒng)減震器(如橡膠金屬減震器、彈簧阻尼減震器等)一般利用結(jié)構(gòu)本身儲(chǔ)存和消耗振動(dòng)能量來知足機(jī)構(gòu)的抗震尺度，但是，這種減震方式缺乏結(jié)構(gòu)的自我調(diào)節(jié)能力，在不確定的外界載荷作用下，很難知足結(jié)構(gòu)的安全要求，而且這種結(jié)構(gòu)的尺寸一般都比較大，在經(jīng)濟(jì)和結(jié)構(gòu)布置上有一定的難題。因此具有非線性.征和良好可控性的智能減震器的研究就成了一種新的選擇。

　　可變阻尼減震器形式有良多種，如渦流式減震器、應(yīng)變感應(yīng)式減震器、頻率感應(yīng)式減震器、壓電阻TEMS式減震器、磁流變體可變阻尼減震器、電流變體可變阻尼減震器、節(jié)流口可變阻尼減震器等。但根據(jù)其工作原理來分，半主動(dòng)懸架減震器主要有機(jī)械式可變阻尼減震器、電子控制可變阻尼減震器、磁流變和電流變液體減震器和壓電阻TEMS式減震器四大類。從控制方式上可以分為機(jī)械控制式和電子控制式兩類。其中節(jié)流口可變阻尼減震器結(jié)構(gòu)簡樸，易于實(shí)現(xiàn)，本錢低，有著廣泛的應(yīng)用遠(yuǎn)景。在海內(nèi)，著重于節(jié)流口可變阻尼減震器、磁流體和電流體可變阻尼減震器的研究。

　　目前，海內(nèi)外可變阻尼減震器的結(jié)構(gòu)大體可分為三類，.一類的可變阻尼是固定的，無法人為調(diào)整。英國的阿姆斯.(ARMSTRONG)、美國的蒙諾(MONROE)、德國的鮑格(BOGE)和意大利的WAY-ASSAUTO公司都有這類減震器，該可變阻尼減震器的控制方式簡樸，沒有復(fù)雜的電控裝置，附加本錢低，工作可靠。它合用于與變剛度懸架匹配，主要用于后懸架，當(dāng)車輛載荷大幅度變化時(shí)可縮小其平順性等主要指標(biāo)的變動(dòng)范圍。IVECOS系列汽車己開始應(yīng)用這種減震器。

　　.二類是電子控制式可變阻尼減震器，可在駕駛室內(nèi)利用按鈕，通過油路或氣路控制閥系進(jìn)行調(diào)整，如德國疾馳600轎車的減震器，它設(shè)有“軟”、“硬”兩檔，用以知足好、壞路面臨減震器不同阻尼值的要求；美國的RANCHO公司研制的可變阻尼減震器，能實(shí)現(xiàn)五級(jí)阻尼調(diào)節(jié)，其主要應(yīng)用于賽車及越野車及軍用車上。

　　該類減震器的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通常由傳感器，控制裝置以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，阻尼既可以分級(jí)調(diào)節(jié)也可以連續(xù)調(diào)節(jié)，通常是由電控執(zhí)行器來改變節(jié)流閥通流面積，調(diào)節(jié)減震器的阻尼.性。傳感器的采集的信號(hào)包括車速、方向盤轉(zhuǎn)角、節(jié)氣門開度、制動(dòng)管路壓力或縱向加速度等。阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以是內(nèi)置式，也可以是外置式，轎車上多采用內(nèi)置式結(jié)構(gòu)。

　　在海內(nèi)，一些高校和科研院所也在可變阻尼減震器的研究方面做了大量的工作，同時(shí)也制作了一些相關(guān)的可變阻尼減震器樣品。

　　目前海內(nèi)開發(fā)的電子控制可變阻尼減震器大多是筒式減震器，其執(zhí)行器一般采用置于減震器上方的步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)空心活塞桿的內(nèi)部的轉(zhuǎn)子閥旋轉(zhuǎn)，從而改變轉(zhuǎn)子閥的節(jié)流孔與活塞節(jié)流孔的相對(duì)位置，進(jìn)而改變活塞兩側(cè)的腔室之間的節(jié)流面積以實(shí)現(xiàn)阻尼.性的轉(zhuǎn)換。其基本工作原理是:在車輛行駛過程中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集到的反映車輛使用因素(路面前提，載荷情況)的信號(hào)送給控制單元，控制單元輸出控制量控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)節(jié)流閥片滾動(dòng)，節(jié)流閥與活塞之間發(fā)生相對(duì)角位移后孔口開度的大小也就相應(yīng)地發(fā)生變化，孔口大小的改變引起通過孔口流量的改變使減震器上、下腔壓力發(fā)生變化，使減震器的輸出阻尼力發(fā)生改變，這樣就實(shí)現(xiàn)了可調(diào)減震器的阻尼力隨車輛的使用工況的變化而變化。

　　.三類是靠改變減振液的粘性來實(shí)現(xiàn)變阻尼的電流變液減震器和磁流變液減震器。電流變液體(ERF)和磁流變液體(MRF)都是懸濁液，于20世紀(jì)40年代分別由美國人W.Rabinow和J.Rabinow發(fā)現(xiàn)，國外80年代末就開展了采用ERF作為工作介質(zhì)的汽車新型可調(diào)阻尼懸架減震器的研究工作，此后，有關(guān)這方面的研究一直沒有休止過。MRF減震器技術(shù)近年來也引起人們廣泛的愛好，90年代中期Lord公司展示過用于汽車座椅的和懸架系統(tǒng)減振的MRF減震器。這些技術(shù)目前尚不完全成熟，有關(guān)的研究正深入開展。德國的Bayer公司和美國的Lord公司己經(jīng)制造了幾種電流變液體減震器。在磁流變液體減震器方面，美國Lord公司、福.公司和德國BASF公司都己有了貿(mào)易產(chǎn)品，見圖1.10所示。

　　與傳統(tǒng)的筒式減震器比擬，ERF減震器的.點(diǎn)是其阻尼力不只取決于活塞運(yùn)動(dòng)速度，而主要通過控制在內(nèi)外筒間所施加的電壓來控制阻尼力的大小。因?yàn)樵贓RF減震器中不設(shè)置節(jié)流面積可變的節(jié)流閥，其抗機(jī)械磨損機(jī)能大大進(jìn)步。此外，ERF減震器在一定的工作溫度范圍內(nèi)有較快的反應(yīng)速度。ERF減震器當(dāng)前存在的主要題目是其工作溫度范圍不能知足實(shí)際需要，目前可達(dá)到的工作溫度范圍是-25℃一125℃，但考慮到溫渡過低時(shí)導(dǎo)致減震器的工作滯后，溫渡過高時(shí)導(dǎo)致ERF的粘度降低及化學(xué)不亂性變差等原因，ERF減震器的實(shí)際工作溫度范圍遠(yuǎn)小于此，而它在實(shí)際使用的工作介質(zhì)溫度可達(dá)到一40℃~120℃，因此ERF減震器在進(jìn)入實(shí)用化階段之前必需想法擴(kuò)大其不亂工作的溫度范圍。另外，目前ERF的強(qiáng)度和化學(xué)不亂性仍較差，是影響ERF減震器工作可靠性的重要原因。

　　與ERF減震器比擬，MRF減震器的長處在于不需要.殊的高壓供電裝置，本錢低，使用安全；MRF的化學(xué)不亂性優(yōu)于ERF，因此工作更加可靠；MRF的強(qiáng)度高于ERF，可以減小減震器的體積；MRF的工作溫度范圍是一40℃一150℃，比ERF的工作溫度范圍寬。影響MRF工作溫度范圍的主要因素是基液的揮發(fā)性。因?yàn)镸RF多用鐵基的彌散質(zhì)，因此減震器質(zhì)量較重，長久放置后該基液易沉淀且斷電或改變電流后，原有的磁場作用不會(huì)立刻消除。此外，目前推出的MRF減震器響應(yīng)時(shí)間約為10ms，需要進(jìn)一步降低。

　　電流變液體和磁流變液體減震器技術(shù)是近年來發(fā)展的新型減震器技術(shù)，它們在理論上可以任意控制阻尼力的大小，但目前尚不成熟。

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