理论教育 车辆悬架阻尼构件分析

车辆悬架阻尼构件分析

时间:2023-10-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据环形偏心缝隙流量压力之间的关系式,可得活塞缝隙流量和压力之间关系为图8-2 活塞缝隙结构简图2.复原阀复原阀的结构原理图如图8-3所示。活塞孔直径dh和个数nh是系列化的,其中,直径dh分别有1.5mm、1.75mm和2.0mm;而活塞孔个数nh分别有2、4、6和8个。因此,在汽车减振器设计中可不考虑补偿阀所产生的节流阻尼力。

车辆悬架阻尼构件分析

1.活塞缝隙

活塞缝隙的具体结构如图8-2所示。

缝隙长度LH,缸内径D;活塞缝隙的大小是根据活塞与缸筒之间的配合公差决定的,其中最小间隙为δHmin,最大间隙为δHmax,平均间隙为δH

活塞缝隙属于环形偏心缝隙,偏心率e,0<e<1。根据环形偏心缝隙流量压力之间的关系式,可得活塞缝隙流量和压力之间关系为

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图8-2 活塞缝隙结构简图

2.复原阀

复原阀的结构原理图如图8-3所示。

在图8-3中,dh为活塞孔的直径;nh为活塞孔的个数;p为作用在节流阀片上的压力;frk0为节流阀片的预变形量,以保证复原阀的开阀速度,是由安装尺寸决定的;rb为阀片的外半径;rk为阀口位置半径;ra为阀片内半径(考虑安装尺寸之后的实际尺寸);δk为复原阀开度,等于阀片在阀口位置总变形量frk减去阀片的预变形量frk0

计算复原阀压力或流量时应考虑活塞孔、活塞缝隙、常通节流孔以及复原节流缝隙,同时还要将油路突然扩大、缩小,以及油液改变方向的局部阻力损失考虑在内。

(1)常通节流孔 复原常通节流孔是由节流阀片上的多个小矩形节流孔构成的,如图8-4所示。

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图8-3 复原阀与活塞孔结构简图

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图8-4 复原节流阀片结构图

对每个小节流孔,其宽度为lA,厚度为h1。单个矩形截面的节流孔面积为A0f=h1×lA。常通节流孔按薄壁小孔或短壁小孔进行计算,其节流压力与流量之间关系可表示为

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式中,ε为节流小孔流量系数;pA0f为复原阀常通节流孔的节流压力;A0f为常通节流孔总面积,A0f=h1×lA×nAh1为带孔节流阀片厚度。

(2)节流缝隙 当节流阀片开阀后,其开度为δk。根据对环形平面缝隙的分析可知,复原节流缝隙可看作是圆环平面缝隙,其流量与节流压力关系可表示为

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式中,rk为复原节流阀片的阀口位置半径;rb为复原节流阀片外半径;δfk为节流阀片开度;pf为复原节流阀片的节流压力差;μt为油液动力粘度。

(3)活塞孔 活塞孔一般是两个以上,均匀分布在活塞上。活塞孔直径dh和个数nh是系列化的,其中,直径dh分别有1.5mm、1.75mm和2.0mm;而活塞孔个数nh分别有2、4、6和8个。

对于单个活塞孔,一般有Lh/dh>4(Lh为长度),根据小孔分类定义可知,活塞孔属于细长孔。因此,在考虑各局部阻力系数,叠加并折算为等效活塞孔长度的情况下,活塞孔节流压力与流量关系可表示为

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式中,ph为活塞孔压力;dh为直径;nh为个数;Lhe为等效活塞孔长度,是根据沿程阻力系数大小,将各局部阻尼损失叠加,并折算为沿程阻力损失的等效长度。

3.压缩阀

压缩阀的结构如图8-5所示,它是由压缩阀座、阀座孔、节流阀片、常通节流孔,间隙调整垫圈和限位挡圈组成的。其中,dhy为压缩阀座孔的直径;δrky为压缩阀节流阀片开度;frk0y为压缩阀片的预变形量,以保证压缩阀的开阀速度,是由安装尺寸决定的;rby为压缩阀片的外半径;rky为压缩阀口位置半径;ray为压缩阀片内半径(考虑安装尺寸之后的实际尺寸)。

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图8-5 压缩阀的结构(www.daowen.com)

当压缩阀开阀后,压缩阀座小孔、常通节流孔和缝隙节流产生节流压力,同时,油液在压缩阀体内腔还有90°方向突变的局部压力损失。

(1)阀座孔 压缩阀座孔一般均匀分布在压缩阀座上,其直径dhy和个数nhy是系列化的,直径dhy有1.5、1.75和2mm;活塞孔个数nhy有4、6和8个。

对于单个压缩阀座孔,由孔的长度和直径之比为Lhy/dhy决定节流孔的分类。一般情况下,压缩阀座孔为薄壁小孔,因此,压缩阀座孔的流量与压力之间关系可表示为

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式中,ε为薄壁小孔的流量系数;Ahy为压缩阀座孔的总面积,Ahy=nhyπd2hy/4;phy为压缩阀座孔的节流压力;ρ为油液密度。

(2)压缩阀常通节流孔 压缩阀单个常通节流孔的结构与复原阀常通节流孔相同,因此,压缩阀常通节流孔为厚壁节流孔。因此,压缩阀常通节流孔流量与压力之间的关系可表示为

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式中,ε为厚壁孔流量系数;pA0y为常通节流孔压力;A0y为所有常通节流孔面积,A0y=h1y×lAy×nAyh1y为带孔节流阀片厚度。

(3)压缩阀节流缝隙 压缩阀开阀后所形成的节流缝隙与复原阀节流缝隙相同,也为圆环平面缝隙,只是节流阀片的内、外半径以及阀口位置半径不等。因此,压缩阀节流缝隙流量和节流压力的关系可表示为

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式中,rby为压缩节流阀片外半径;rky为阀口位置半径;δy为压缩节流阀片开度;py为压缩节流阀片的缝隙节流压力。

4.流通阀

流通节流阀与复原节流阀以及压缩阀不同。流通节流阀片无常通节流孔,只有节流阀片;同时,流通节流阀片无预变形量。因此,流体阀只有一个阀片变形后所形成的缝隙节流。流通阀结构简图如图8-6所示,它是由流通节流阀片、间隙调整垫圈、上限位挡圈等组成的。流通节流阀片如图8-7所示。

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图8-6 流通阀结构简图

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图8-7 流通阀片

流通节流阀片变形后,在阀口位置的变形量即为流通阀开度δL,因此,所形成的节流缝隙为环形平面缝隙。根据前节对环形平面缝隙的研究,流通阀节流缝隙流量和压力的关系可表示为

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式中,rbL为流通阀片外半径;rkL为阀口半径;δL为开度;pL为流通阀节流压力。

5.补偿阀

补偿阀和补偿阀片的结构简图分别如图8-8和图8-9所示。其中,补偿阀是由压缩座、补偿阀节流阀片、间隙调整垫圈和限位挡圈组成的。

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图8-8 补偿阀结构简图

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图8-9 补偿阀片简图

在图8-9中,rac为补偿阀节流阀片的内半径;rbc为补偿阀节流阀片的外半径;rkc为补偿阀节流阀片的阀口半径。

补偿阀结构与流通阀结构基本相同,只是补偿阀片更薄,内半径很小,外半径和阀口位置半径更大。并且为了在复原行程中使储油室的油液能及时补充流入到活塞缸筒下腔,补偿阀片还将一部分阀片去掉,减小补偿阀片刚度

由补偿阀片的结构可知,由于阀片薄且刚度低,补偿阀在很小的压力下变形量大,即补偿阀开度大,节流阻尼力很小,易于油液通过。因此,在汽车减振器设计中可不考虑补偿阀所产生的节流阻尼力。

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