矿用汽车减振平衡蓄能器多态性能的研究

    油气悬架系统是以液压传动和控制技术为基础的综合系统，具有良好的非线性刚度和阻尼特性。蓄能器作为油气悬架系统的能量储蓄装置，可以实现液体与气体之间的能量传递，进行隔绝输送，吸收来自汽车驱动和悬挂系统的机械振动，保持车辆的平稳性。防爆无轨胶轮车是一种适用于煤矿井下长距离大载重运输材料、设备、矸石以及人员的机动设备。该类车型在煤矿的应用，不仅提高了煤矿辅助运输的效率和全员工效，而且减轻了工人的劳动强度。煤矿井下运行条件恶劣，巷道空间狭窄，路面崎岖不平，照明条件很差，有时还必须通过有积水和煤泥的路面。油气悬架系统在无轨胶轮车的应用，具有一般悬架无法比拟的优良性能，缓和了由不平路面传给车身的冲击载荷，衰减由此引起的振动，减少动载荷引起车辆零部件损坏程度，提高车辆行驶的平顺性和舒适性，较好地满足了矿山工程车辆的要求。

    目前，国内矿用汽车在油气悬架系统的选择应用方面还处于初级阶段。随着大型现代化矿井逐渐把无轨胶轮车作为主力辅助运输设备，对其油气悬架系统的性能研究也逐渐引起重视。基于此，笔者以WC5 型井下胶轮车用油气悬架系统蓄能器为研究对象，对其工作特性进行分析，并模拟蓄能器不同预充压力对位移特性的影响。

    1 油气悬架用蓄能器的选择

    油气悬架主要应用于军事车辆，全路面汽车起重机、铲运机械、轮式挖掘机、矿用自卸车等车辆悬架系统中［1 －4］，其具有如下特征: ① 非线性刚度。弹性元件的刚度具有非线性、渐增( 减) 的特点，可通过参数优化设计来保持车体的振动频率不随车体质量的变化而变化或变化很小; ② 单位储能比大。在氮气充气压力为6 MPa 的条件下，油气弹簧的单位质量储能是钢板弹簧的单位质量储能的 3 500 倍，这有利于减轻悬架的质量和结构尺寸; ③ 车身高度自由调节。车架高度可通过悬架缸同时或单独调节，可改善车辆的通过性能和行驶性能; ④ 刚性闭锁。通过切断油缸与蓄能器及其他液压元件的连接油路，利用油液压缩性较小特点，可使油气悬架处于刚性状态，在此条件下车辆可承受较大载荷并能缓慢移动; ⑤ 非线性阻尼。可迅速抑制车架的振动，具有很好的减震性。

    在油气悬架中，油液是传力介质，气体是弹性介质，因此，充气量的多少将直接影响悬架的静特性曲线，影响悬架的刚度，从而影响汽车行驶的平顺性［5 －9］。液压蓄能器的结构形式主要有皮囊式、活塞式、隔膜式、重锤式和弹簧式等几种。其中，皮囊式蓄能器具有密封性好、效率高、灵敏度高、结构紧凑、质量小、易维护、动作惯性小、可吸收液压系统的脉动和液压冲击等优点，因此，WC5 型井下胶轮车用油气悬架系统采用皮囊式蓄能器作为减振元件。