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国内外可变阻尼弹簧减振器的研究现状及生产水

发布时间:2018-09-29 09:32
  跟着现代科学技术和出产水平的不断发展,机械结构有向大型化、高速化、复杂化和轻量化发展的趋势,由此而带来的机械结构的振动题目更为凸起。机械振动在当今不仅作为基础科学的一个重要分支,而且正走向工程科学发展的道路,在机械、航空、航天、船舶、车辆、建筑及水利等产业技术部分中据有越来越重要的地位。
国内外可变阻尼弹簧减振器的研究现状及生产水平
  在振动控制领域,采用阻尼弹簧减震器对机械设备进行减震防护是工程界研究的重要课题之一。常用的传统减震器(如橡胶金属减震器、弹簧阻尼减震器等)一般利用结构本身储存和消耗振动能量来知足机构的抗震尺度,但是,这种减震方式缺乏结构的自我调节能力,在不确定的外界载荷作用下,很难知足结构的安全要求,而且这种结构的尺寸一般都比较大,在经济和结构布置上有一定的难题。因此具有非线性.征和良好可控性的智能减震器的研究就成了一种新的选择。
  可变阻尼减震器形式有良多种,如涡流式减震器、应变感应式减震器、频率感应式减震器、压电阻TEMS式减震器、磁流变体可变阻尼减震器、电流变体可变阻尼减震器、节流口可变阻尼减震器等。但根据其工作原理来分,半主动悬架减震器主要有机械式可变阻尼减震器、电子控制可变阻尼减震器、磁流变和电流变液体减震器和压电阻TEMS式减震器四大类。从控制方式上可以分为机械控制式和电子控制式两类。其中节流口可变阻尼减震器结构简朴,易于实现,本钱低,有着广泛的应用远景。在海内,着重于节流口可变阻尼减震器、磁流体和电流体可变阻尼减震器的研究。
  目前,海内外可变阻尼减震器的结构大体可分为三类,.一类的可变阻尼是固定的,无法人为调整。英国的阿姆斯.(ARMSTRONG)、美国的蒙诺(MONROE)、德国的鲍格(BOGE)和意大利的WAY-ASSAUTO公司都有这类减震器,该可变阻尼减震器的控制方式简朴,没有复杂的电控装置,附加本钱低,工作可靠。它合用于与变刚度悬架匹配,主要用于后悬架,当车辆载荷大幅度变化时可缩小其平顺性等主要指标的变动范围。IVECOS系列汽车己开始应用这种减震器。
国内外可变阻尼弹簧减振器的研究现状及生产水平
  .二类是电子控制式可变阻尼减震器,可在驾驶室内利用按钮,通过油路或气路控制阀系进行调整,如德国疾驰600轿车的减震器,它设有“软”、“硬”两档,用以知足好、坏路面临减震器不同阻尼值的要求;美国的RANCHO公司研制的可变阻尼减震器,能实现五级阻尼调节,其主要应用于赛车及越野车及军用车上。
  该类减震器的调节机构通常由传感器,控制装置以及执行机构等组成,阻尼既可以分级调节也可以连续调节,通常是由电控执行器来改变节流阀通流面积,调节减震器的阻尼.性。传感器的采集的信号包括车速、方向盘转角、节气门开度、制动管路压力或纵向加速度等。阻尼调节机构可以是内置式,也可以是外置式,轿车上多采用内置式结构。
  在海内,一些高校和科研院所也在可变阻尼减震器的研究方面做了大量的工作,同时也制作了一些相关的可变阻尼减震器样品。
  目前海内开发的电子控制可变阻尼减震器大多是筒式减震器,其执行器一般采用置于减震器上方的步进电机。步进电机的旋转带动空心活塞杆的内部的转子阀旋转,从而改变转子阀的节流孔与活塞节流孔的相对位置,进而改变活塞两侧的腔室之间的节流面积以实现阻尼.性的转换。其基本工作原理是:在车辆行驶过程中数据采集系统将采集到的反映车辆使用因素(路面前提,载荷情况)的信号送给控制单元,控制单元输出控制量控制步进电机带动节流阀片滚动,节流阀与活塞之间发生相对角位移后孔口开度的大小也就相应地发生变化,孔口大小的改变引起通过孔口流量的改变使减震器上、下腔压力发生变化,使减震器的输出阻尼力发生改变,这样就实现了可调减震器的阻尼力随车辆的使用工况的变化而变化。
国内外可变阻尼弹簧减振器的研究现状及生产水平
  .三类是靠改变减振液的粘性来实现变阻尼的电流变液减震器和磁流变液减震器。电流变液体(ERF)和磁流变液体(MRF)都是悬浊液,于20世纪40年代分别由美国人W.Rabinow和J.Rabinow发现,国外80年代末就开展了采用ERF作为工作介质的汽车新型可调阻尼悬架减震器的研究工作,此后,有关这方面的研究一直没有休止过。MRF减震器技术近年来也引起人们广泛的爱好,90年代中期Lord公司展示过用于汽车座椅的和悬架系统减振的MRF减震器。这些技术目前尚不完全成熟,有关的研究正深入开展。德国的Bayer公司和美国的Lord公司己经制造了几种电流变液体减震器。在磁流变液体减震器方面,美国Lord公司、福.公司和德国BASF公司都己有了贸易产品,见图1.10所示。
  与传统的筒式减震器比拟,ERF减震器的.点是其阻尼力不只取决于活塞运动速度,而主要通过控制在内外筒间所施加的电压来控制阻尼力的大小。因为在ERF减震器中不设置节流面积可变的节流阀,其抗机械磨损机能大大进步。此外,ERF减震器在一定的工作温度范围内有较快的反应速度。ERF减震器当前存在的主要题目是其工作温度范围不能知足实际需要,目前可达到的工作温度范围是-25℃一125℃,但考虑到温渡过低时导致减震器的工作滞后,温渡过高时导致ERF的粘度降低及化学不乱性变差等原因,ERF减震器的实际工作温度范围远小于此,而它在实际使用的工作介质温度可达到一40℃~120℃,因此ERF减震器在进入实用化阶段之前必需想法扩大其不乱工作的温度范围。另外,目前ERF的强度和化学不乱性仍较差,是影响ERF减震器工作可靠性的重要原因。
  与ERF减震器比拟,MRF减震器的长处在于不需要.殊的高压供电装置,本钱低,使用安全;MRF的化学不乱性优于ERF,因此工作更加可靠;MRF的强度高于ERF,可以减小减震器的体积;MRF的工作温度范围是一40℃一150℃,比ERF的工作温度范围宽。影响MRF工作温度范围的主要因素是基液的挥发性。因为MRF多用铁基的弥散质,因此减震器质量较重,长久放置后该基液易沉淀且断电或改变电流后,原有的磁场作用不会立刻消除。此外,目前推出的MRF减震器响应时间约为10ms,需要进一步降低。
  电流变液体和磁流变液体减震器技术是近年来发展的新型减震器技术,它们在理论上可以任意控制阻尼力的大小,但目前尚不成熟。

 

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