液力减振器结构参数对动态特性的影响

　　由于橡胶的性能受温度的影响较大,并且存在动态硬化的缺点,无法同时实现低频大刚度、大阻尼,高频小刚度、小阻尼的理想特性[1,2].液力减振器是国外70年代末在汽车上开始使用的一种新型隔振元件[3,4].利用在橡胶减振器内封装粘性流体,借助流体的液力特性改善橡胶减振器的动特性,达到提高减振效果的目的,可以明显降低车辆振动和车内噪声.作者研究了惯性通道式液力减振器的数学物理模型及主要设计参数对该减振器减振效果的影响.

　　1　液力减振器的工作原理

　　早期液力减振器是在传统橡胶减振器的基础上,把橡胶制造成中空结构,并用带节流通道的隔板将其分为上下两部分,其中充满粘性不可压缩液体,利用液体在上下两个液室之间的流动所产生的阻尼达到减振的目的.

　　惯性通道式液力减振器是目前应用比较广泛的一种减振器.图1表示的是奥迪100轿车动力总成中所使用的前减振器的结构示意图.该减振器安装时一端通过橡胶主簧上的螺纹连接杆与发动机相连,另一端通过底座与车架相连.橡胶主簧是基本受力元件,承受动力总成的静载荷和一部分动载荷.它被设计成垂向加载时受剪切力的结构形式,保证了动力总成减振器系统既有足够的垂向和横摇刚度,又有较大的侧向刚度.橡胶主簧与橡胶底膜围成液室,室内充满粘性不可压缩液体,带橡胶膜的惯性通道将液室分成两个,两个液室通过惯性通道相连,液体可以在上、下两室之间流动.减振器受到振动激励时,上、下液室之间产生压力波动,引起流体流经惯性通道,并在通道内形成振动液柱,液柱在振动中产生惯性阻力,达到了衰减振动的目的.

　　2　惯性通道式液力减振器的数学模型

　　根据图1建立的惯性通道式液力减振器的力学模型如图2.

　　在该模型中:Kr为橡胶主簧刚度;Cr为橡胶主簧阻尼;K1为上液室的等效体积刚度;Km为橡胶膜支撑惯性通道体的等效刚度;Cm为橡胶膜的等效阻尼;me为惯性通道内液体的等效质量;Ce为液体流经惯性通道的等效阻尼;m为惯性通道体质量的等效质量;K2为下液室的等效体积刚度;F为上端激励力;Ftr为下端的传递力.

　　根据图2建立平衡方程式为

　　经整理得

　　从而可以得到复刚度K*、动刚度Kd和滞后角θ分别为

　　根据以上关系式,可以对液力减振器的动态特性参数进行仿真计算,分析液力减振器主要设计参数对其动态特性的影响,为液力减振器设计提供理论依据.

　　3　主要设计参数对液力减振器动态特性的影响分析