油阻尼减振结构流体动力学特性试验研究

　　引言

　　根据非线性减振理论,为使油阻尼减振器达到最佳的减振效果,必须对其弹性恢复力和阻尼力进行匹配设计。弹性恢复力的设计与控制已有比较成熟的理论和比较丰富的资料可供参考。阻尼力,特别是油阻尼力的设计与控制问题,由于影响其大小的因素很多,机理也比较复杂,目前还没有比较成熟的理论。对于油阻尼的分析,单纯从理论上进行是十分困难的。较好的方法是将理论分析、试验研究和计算机仿真三者结合起来。近年来,国内外学者对油阻尼减振器的非线性动态特性展开了大量的研究工作。如吕振华等对油阻尼减振器的阻尼特性进行了试验研究[1];LeeK对油阻尼减振器的非线性动态特性的建模方法进行了研究[2];陈耀钧对油阻尼减振器的阻力特性进行了模拟计算与分析[3]。本试验研究的目标,就是要通过设计一典型的油阻尼减振结构,并对其开展试验研究,寻找与油阻尼力有关的减振器结构参数与减振效果之间的关系,从中获得有关油阻尼的控制参数方面的数据,为后续理论与仿真研究提供实验基础。

　　1　试验设计

　　1.1　试验目的

　　设计典型的油阻尼减振结构,对其进行正弦扫频振动测试,获得试验数据,并对其进行处理,寻找油阻尼力与介质及结构参数间的相关变化规律。

　　1.2　试验模型

　　为便于后续理论分析,设计了直通型油阻尼减振器作为研究的试验模型[4,5]。图1表示油阻尼减振器的物理模型示意图,模型由质量块、阻尼板、阻尼孔、线性弹簧和油液组成;图2表示由金属弹性元件和油阻尼组成的非线性油阻尼减振器在基础激励情况下的力学模型。

　　根据图2所示的油阻尼减振器力学模型可得出其数学模型为:

　　式中m——质量块的质量;

　　Z——质量块的相对位移(Z=X-Y);

　　X(t)——输入强迫激励(X(t)=S1sinωt);

　　Y(t)——输出稳态响应(Y(t)=S2sin(ωt-φ));

　　F弹——作用在质量块上的线性恢复力(F弹=KZ);

　　F阻尼——作用在质量块上的非线性油阻尼力(F阻尼=cZ。).

　　由(2)式,mY。(t)可由试验测得,F弹可计算出,故F阻尼可求。

　　1.3　试验系统设计

　　该试验研究中的基本方法是通过对减振器输入和输出绝对加速度的测试、数据处理来获得油阻尼减振器试验模型的各项指标[5-7]。振动试验系统由两部分组成:振动激励系统和测试系统。

　　振动试验系统示意如图3所示。系统由振动激励系统产生正弦激励,由信号采集分析仪采集并分析安装在质量块和振动台基座上的加速度传感器测得的数据。振动激励系统采用苏州试验仪器总厂的D-100-1电动振动系统和COMET数字式控制仪,测试系统采用北京东方振动和噪声技术研究所的INV303A型智能信号自动采集分析仪。