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1、精选优质文档-倾情为你奉上设计这类减震器时,压缩、复原行程的阻尼力Fc、Fr应依据悬架系统所需的阻尼特性曲线确定。因此,设计工作变为基于以上表达式的逆次求解。因此,可以将设计研发重点分为两个方面,其一是确定D和d;其二为确定阀的参数以获得合适的压力差P。 设计阶段,可参阅现有的产品初步选定D和d,在设计过程中再作一定调整相对比较容易一些。然而节流阀的设计较为繁琐,因为它对油液特性、温度的变化等较为敏感,需要在初步设计基础上进行一定量的试验来确定。1、设计参数分析 若由减震器上、下部的输入导致缸筒与连杆间的相对运动速度为V=X1-X2,则通过节流阀的流量为Qc=VAr依据流体力学理论,油液流过小
2、圆孔时所产生的压降P为 P=(Kiu+Kou+Kc)V22 (3)式中K为流体流过节流孔时的沿程损失系数;Kout 、Kiu分别为节流孔出、入口的压力损失系数,紊流状态下Kout、Kin的影响很小,可忽略不计;为油液密度,Q为流速,与流量Qc和节流断面积A之间的关系为V=QcA。 紊流状态下,沿程压力损失系数Kc与雷诺数N,水力半径R和流通管道长度L之间的关系为; 0.316 L Kc= (4) N0.25 4R 式中N=4RVr,r为油液的运动粘度。由此得到: 0.0279L Ar Pc=( )74r14V74 (5) R54 A或: 0.0279L Pc= r14Qc74 (6) R34A
3、74 式(6)可用于初始设计阶段,主要是依据所选择油液的特性,在已经确定的D和d基础上初选节流阀的L和A,预算出P ,使其满足悬架系统阻尼特性曲线的要求;而式(5)可用于调整设计参数,与式(1)一起调整D和d的大致范围,以及节流阀的有关参数。2、阀体参数的选择分析 对双作用筒式减震器而言,提供阻尼力的大小取决于工作时相对速度V,当减震器工作在低速工作段时,阻尼力主要由单个阀的节流产生;当V值处在中高速段时,同时有两组(或以上)的阀起节流作用。 当有多个阀参与工作时,P不是由一个阀确定的,而要根据参与工作的阀的数量和流通关系,确定油液流经阀时所产生的总压降Pt。 阀未开启状态 0.0279L 0
4、.0279L Ar Pt=Pc=r14Qc47=()74r14V74 R54 A74 R54 APc取Pcmax即规范速度Vk对应的压力值(如桑塔纳减震器的Vk值约为0.262ms,一般取0.3 ms)依据规范速度Vk值,在初选定D与d基础上,可初步选定底阀1的主要参数Aa及L值。阀开启状态 中高速段,总阻尼力由两个或者两个以上的阀确定。在中速段,二级阀和一级阀同时起作用,但影响阻尼力变化的仅为二级阀。一般而言,二级阀工作时阀片的弹性变形产生的缝隙起节流作用,节流面积A2被认为是一半径为R2的环形面,与节流孔固定不变不同,其节流面积随压力的变化而变化,即流量Q2、压力差P2是相互作用、同时变化
5、的。根据简化及相关文献,得到Q2与P2的关系为: Q2=G(P2-Pcmax)P2 (10)总流量Qt为: Qt=Qc+Q2 得到Qt式中Pcmax是阀的开启压力。即(0.3m/s)时的压力值,该值与阀片组的综合刚度、组装阀时的预紧力(即阀组的初始预压变形)有关。常数G为阀导通系数,取决与阀的结构参数。P2Pcmax时G=0,阀关闭。因此,阀开启状态下,有以下关系: Pt=P2=Pcmax+P,2 Qt=Qc2+Q2=V2Ar+Q2=V2Ar+G(P2-Pcmax)P2由此可得到P,2和Pt由以上表达式选取二级阀的设计参数还比较困难,因为二级阀的流量、压力之间的关系与阀体的许多参数有关,下面通
6、过对阀参数的分析并结合FEA计算结果,为这类阀设计过程中的参数确定提供一条可行路径。3、活塞阀阀片刚度对减震器性能的影响 压缩如图所示,内孔为2b的圆形薄钢板,由穿过中央小孔的销钉沿阀座轴线方向的拉力使之与阀体端面、(圆中D1、D2的端面)相接触,阀片产生弹性弯曲变形。阀片数量确定(相对于厚度确定)时,弯曲变形量由端面、之间距离与确定。该值确定节流阀片与阀座之间预紧压力。销钉上直径为d2的环形端面沿阀片小孔周边给阀片施加约束。因此,对Pcmax有影响的因素主要是和d2. 假设在预紧力作用下阀片周边的最大弯曲变形量为w0=,w0值越大,阀的预紧力就越大,使用阀片产生节流所需的P2值越高。因此,w
7、0的大小不但影响阀开启的临界压力Pcmax,也影响中速、高速工作段的压力系数。它是减震器设计中的一个重要设计参数。设计初期,可先通过对比分析初步确定和d2的值。针对不同数量的阀片与预等力组装成试验用减震器后,在专用试验设备上进行正交试验分析,从中找出影响其性能的重要因素。在反复试验与分析基础上,获得满意的外阻尼力特性曲线。为了说明、d2、阀片内外径2b与2a等对减震器外阻尼特性的影响,列出以下的有限元计算结果。在图是用有限单元法将阀片视为大变形薄板,计算得到板两个面间的压力差P与最大弯曲变形量wmax间的关系曲线。图中b、a分别为阀片的内外半径,h为板厚。环形薄板垂直与板面的均布压力,这相当于
8、阀片单面受液体压力的工况。图中圆板周边的变形量wmax与压力P之间的关系表现为非线性特性。从图可见,在a不变时,增大b(相当于底阀销钉上d2值增大),ba值增大,对同一wmax值P增大。这说明了d2值对减震器特性的影响。这种用有限元分析计算的方法,可以用于底阀的设计过程中。依据底阀构造,阀片弯曲变形之后所形成的节流面积A2可近似表达为 A2=2a(wmax-w0)Wmax减小,节流面积A2减小。在由缸筒与连杆间相对速度确定的流量Qt不变的情况,A2的减小必然带来压力差Pc2的增加。Pc2的增加,是减震器压缩行程的阻尼值提高。从图中给曲线可以看出阀片的初始变形量w0与销钉圆台半径之间的关系。图w
9、0值与板厚h相等,当ba从0.65增加0.7时(增加大约7.1%),则阀的开启压力P20将提高约21%。随着初始形量的增加,销钉圆台尺寸d2的变化对减震器阻尼特性的影响越大。以上分析说明在一定的参数范围内,哪些因素对压缩过程中阻尼有较大的影响,这对于新型减震器设计时的参数选择也有一定的帮助。实际应用中可以先选用不同组合的D和d,对每个D和d值按照选用油液的特性,确定满足不同工作区段阻尼特性的阀参数值;对不同组合的D和d值,画出相应的阀参数曲线供设计选用。阀片的设计也是针对不同厚度的阀片,依据不同尺寸的d2阀片外径a及厚度,计算画出有关的曲线图。在综合分析基础上,选出合理的阀参数与阀片参数。试验对于减震器最后参数的确定非常重要。依据初步选定的设计参数制作试件,在专用的减震器试验台架上进行试验等。依据正交试验方法,对不同的阀体参数以及阀片参数的试件,安排正交试验,最终选出满足设计要求的设计方案。专心-专注-专业
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