减振器液压气穴机理分析与研究

　　1　前言

　　车辆振动影响车辆行驶的平顺性和操纵稳定性,随着车辆行驶速度的提高,对车辆平顺性的要求将更高[1],对减振器提出了更高的要求,要求减振器使车辆振动系统开阀速度达到最佳匹配。筒式减振器以其结构简单、可靠性高、成本低等优点,在车辆中得到了广泛应用[2]。

　　液压密封圈是将液压油与空气隔离,防止液压油泄漏到液压缸外[3],但是,液压筒式减振器由于减振器油液稳定性、节流阀和油液密封圈结构、活塞杆受力、温度以及节流压差等原因,使减振器在使用过程中,溶解在油液中的气体析出,出现液压气穴。减振器出现液压气穴现象将严重影响减振器的特性,当气穴随着油液流动到压力较高部位时,将会被绝热压缩,迅速崩溃,局部产生高温和高压,从而引起液压油液的热分解,以及产生局部压力冲击和气蚀;当油液中的气穴增加到一定程度,减振器将产生气体反弹现象,从而使减振器压缩阻力增大,复原阻力减小,同时还影响减振器的返修率,影响生产厂家的效益(如某减振器生产厂家出现反弹现象的减振器可达到10%左右)。因此,减振器生产厂家非常关注减振器反弹现象,迫切需要解决该问题。

　　尽管国内、外对减振器进行了大量的研究,可对于减振器液压气穴和气体反弹现象的研究却不多,对减振器液压气穴现象的产生机理还不很清楚,因此,对于减小液压气穴和解决减振器气体反弹问题,尚缺乏有效的方法和措施。气穴与减振器结构、油液以及溶于油液中的气体有关,其中气体与油液热分解和密封有关。本文通过分析减振器油液及其运动、减振器摩擦力、节流阀和密封圈结构,探讨减振器液压气穴现象产生机理。

　　2　液压气穴现象与机理

　　通常油液中溶解一定量空气,当局部油液压力降低到饱和蒸汽压以下时,油液将产生大量气穴。通常用节流气穴系数αq来描述节流气穴发生的程度[4]

　　式中　p0———节流孔下游压力,即节流流动的最低压力,气穴产生与否由此压力决定

　　v0———节流下游流速,即流经节流孔后收缩喉部位流速

　　pv———油液空气分离压力当油液流经节流孔时,节流孔前、后的节流压力之差

　　将式(2)代入式(1),由于pv与p0和p1相比很小,则气穴系数

　　当αq>0·4时,油液不产生气穴;当αq<0·4时,油液产生气穴,且αq越小,气穴现象越严重。令αq=0·4,可求得气穴产生的临界压力之比

　　p1/p0=3·5　　(4)

　　由此可知,减振器油液产生气穴与油液特性有关,要选择特性稳定的油液;与减振器阀系结构有关,在设计复原和压缩节流阀结构时,避免在同一处的节流压力差过大;与减振器活塞杆的摩擦有关,尽量减小摩擦避免产生大量热量,还与密封圈结构有关,要避免空气通过密封圈进入减振器液压缸。