液压悬架系统阻尼特性分析.pdf

2 0 1 5 年 6 月 第 4 3卷 第 1 1 期 机床与液压 MACHI NE T O0L ＆ HYDRAULI CS J u n． 2 01 5 Vo 1 ． 4 3 No ．1 1 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 5 ． 1 1 ． 0 3 9 液压悬架 系统阻尼特性分析 杨健 ，苏华 山 ，刘军辉。 1 ． 榆林学院能源工程学院，陕西榆林 7 1 9 0 0 0 ； 2 ．兰州理工大学能源与动力工程学院， 甘肃兰州 7 3 0 0 5 0 ；3 ． 陕西省地方电力集团公司成阳分公 司，陕西咸阳 7 1 2 0 0 0 摘要为研究汽车液压悬架系统的阻尼性能，用 C F D方法对液压悬架系统的内部流场进行了瞬态三维数值模拟 ，并使 用自定义函数 U D F和动网格技术定义活塞杆的运动速度 ，获得了不同时刻下活塞杆阻尼力与运动速度关系。研究结果表 明阻尼力幅值与活塞杆运动速度幅值成正比；阻尼力幅值频率与活塞杆运动速度幅值成反比；相同活塞杆运动速度下 ， 阻尼孔半径与阻尼力幅值成反比。 关键词液压悬架系统；U D F；动态特性；阻尼孔；动网格 中图分类号U 4 6 3 ． 3 3 文献标志码 A 文章编号i 1 0 0 1 - 3 8 8 1 2 0 1 5 1 1 - 1 4 5 - 3 Da mp i n g Ch a r a c t e r i s t i c s Ana l y s i s o f Hy d r a ul i c S us p e ns i o n S y s t e m YAN G J i a n ．S U Hu a s h a n ．L I U J u n h u i 1 ． S c h o o l o f E n e r g y E n g i n e e ri n g ，Y u l i n U n i v e r s i t y ，Y u l i n S h a a n x i 7 1 9 0 0 0 ，C h i n a ； 2 ．Co l l e g e o f En e r g y a n d Po we r Eng i n e e rin g，La nz h o u Un i v e rsi t y o f Te c h n o l o g y，L a n z h o u Ga n s u 7 3 0 0 5 0，C h i n a ；3 ． Xi a n y a n g B r a n c h，S h a a n x i P r o v i n c i a 1 E l e c t ric P o we r G r o u p C o r p o r a t i o n ， X i a n y a n g S h a a n x i 7 1 2 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o s t u d y o n d a mp i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f h y d r a u l i c s u s p e n s i o n s y s t e m o f a u t o mo b i l e ，t h e C F D me t h o d wa s u s e d f o r tr a n s i e n t t h r e e d i m e n s i o n a l 3 - Dn u m e r i c a l s i m u l a t i o n o f t h e i n t e r n a l fl o w fi e l d o f h y d r a u l i c s u s p e n s i o n s y s t e m ． B y u s i n g a c u s t o m f u n c t i o n o f UDF a n d t h e mo t i o n s p e e d o f t h e p i s t o n r o d o f t h e d t e c h n o l o g y d e fin i t i o n，a t d i ff e r e n t t i me s ，t h e r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h e p i s t o n r o d b y d a mp i n g f o r c e a n d mo t i o n v e l o c i t y w a s o b t a i n e d ． T h e s t u d y r e s u l t s s h o w t h a t t h e d a mp i n g f o r c e a mp l i t u d e i s p r o p o r t i o n a l t o t h e a mp l i t u d e o f v e l o c i t y o f p i s t o n r o d ．Da mp i n g for c e a mp l i t u d e f r e q u e n c y a n d a mp l i t u d e o f t h e v e l o c i t y o f p i s t o n r o d i s i n v e r s e l y p r o p o r t i o n a1． At t h e s a me v e l o c i t y o f p i s t o n r o d，d am p i n g for c e am p l i t u d e i s i n v e r s e l y p r o p o r t i o n a l t o t h e r a d i u s o f d a mp i n g h o l e ． Ke y wo r d s Hy d r a u l i c s u s p e n s i o n s y s t e m ；UD F；Dy n am i c c h ara c t e r i s t i c s ；Dam p i n g h o l e ；D y n a mi c me s h 0前 言 为了缓和与衰减车辆在行驶过程中因道路凹凸不 平受到的冲击和震动，保证行车的平顺性与舒适性， 有利于提高车辆的使用寿命和操纵的稳定性，车辆上 均设置有液压悬架系统装置。对液压悬架系统的研究 通常是研究它的液压阻尼力 ，根据流体力学知识，通 过理论分析，分别给出液体通过阻尼孔产生的压力损 失以及沿程损失，在此基础上得到阻尼力的计算表达 式，再通过与试验的对比来验证表达式的正确性。但 车辆在行驶过程中受路面不平等复杂因素的影响 ，内 部流体运动极其复杂 ，当阻尼孔内流场处于非稳态或 者振荡流动时， 理想的层流分析已经不适于分析其 流量特性 ] 。在进行阻尼孔的动态特性研究时，由 于实验方法难以精确控制 、测量振荡流态下的特性参 数，作者采用 C F D仿真分析的方法 ，对 以液压悬架 系统动态特性进行了分析 。 1 液压悬架系统工作原理 液压悬架系统的内部结构一般可简化为图 i 所示 的基本结构。图中，P ． 为气体腔室内的气体压力 ； P 为下腔内的油液压力 ；P 为上腔油液压力。当活塞 杆拉伸时，液压悬架系统上腔内的一部分油液通过阻 尼孑 L 系流入下腔 ，还有一部分储液腔室内的油液流入 下腔 ，上腔油液与下腔之间的油液只能通过阻尼孔 ， 受 阻尼特性影 响活塞杆运动实现缓变过程 ， 、 同时活塞 杆移动速度与液流速度成正 比，即知道阻尼孔液流速 度就可以得到活塞杆运动速度 ；当活塞杆压缩时 ，工 作原理相反。对于液压悬架系统而言，其上腔所受压 力P 与活塞杆加载于其人 口处压力数值基本相等 ， 故可以认为人 口压力变化等 同于活塞 杆外载荷变 化 ’ 。 收稿日期2 0 1 4 - 0 4 - 1 7 基金项目国家高技术研究发展 8 6 3 计划项 目 2 0 1 2 A A 0 5 2 9 0 2 ；甘肃省自 然科学研究基金计划 1 0 1 4 王 U z A 0 2 3 ； 温州市永 嘉县科技计划项 目 2 0 1 2 1 4 9 ；温州市龙湾区科技计划项 目 2 0 1 1 Y G 0 4 作者筒介 杨健 1 9 8 O 一 ， 男，硕士，讲师，主要从事液压传动与控制方面的研究。E - m a i l s u h u a s h a n 1 2 3 4 5 6 1 6 3 ． c o rn 。 机床与液压 第 4 3 卷 的分配 结果 比较 图。从 图 中可 以看 出，砂 轮 系统 与 头架系统的可靠度可以在现有基础上提高 ，而电控系 统和数控系统的可靠度可以适当降低以降低成本。 表 3 不同分配方法下的可靠度与成本 1 ． 2 1 O ． 8 魁 瓣 0 ． 6 0 ． 4 0 ． 2 0 基础 数控主轴 避给 砂轮 电控 液冷 头架 量仪 子 系统 图 2 不同分配方法下的可靠性指标 4结束语 分析 了目前常用 的可靠性分配方法 ，对数控磨床 进行 了子系统划分 ，建立 了以成本最低为 目标的可靠 性优化分配模型，利用最小二乘法对模型中的参数进 行了拟合估计，利用遗传算法对数控磨床进行了可靠 性指标的分配。计算结果表明，优化分配技术可以使 数控磨床的成本降低 3 ． 7 ％，优化效果明显。所述方 法可以用于数控磨床的可靠性设计，也可以为类似产 品的可靠性设计提供参考 。 参考文献 [ 1 ] 张根保， 柳剑， 王国强， 基于任务的数控机床模糊可靠性 分配方法 [ J ] ． 计算 机集成 制造 系统， 2 0 1 2 ， 1 8 4 7 68 -7 7 4． [ 2 ]杨兆军， 郝庆波， 陈菲， 等． 基于区间分析的数控机床可 靠性模糊综合分配方法[ J ] ． 北京工业大学学报， 2 0 1 1 ， 3 7 3 3 2 1 - 3 2 9 ． [ 3 ]邵延峰， 薛红军， 张玉刚． 复杂串、 并联系统的可靠性分 配方法[ J ] ． 飞机设计， 2 0 0 7 ， 2 7 2 5 1 5 3 ． [ 4 ]向宇 ， 黄大荣， 黄丽芬． 基于灰色关联理论 A G R E E方法 的 B A系统可靠性分配[ J ] ． 计算机应用研究 ， 2 0 1 0 ， 2 7 1 2 4 4 8 9 4 4 9 1 ． [ 5 ]李峰 ， 刘顺利， 陈兵 ， 等． 基于遗传算法系统可靠性分配 优化模型[ J ] ． 装备指挥技术学院学报， 2 0 0 4 ， 1 5 4 98 -1 0 0． [ 6 ]鹿祥宾， 李晓钢 ， 林峰． 复杂系统的可靠性分配和优化 [ J ] ． 北京航空航天大学学报， 2 0 0 4 ， 3 0 6 5 6 5 - 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