图1是油气分离式悬架系统原理图的主要部分。主要由以下元件组成:悬架缸1、蓄能器8、控制阀组I (电磁换向阀4,5、气控方向阀6、单向阀7)以及液压管路等。
图1 油气分离式悬架系统原理图
使用油气分离式悬架系统的车辆,车身通过悬架缸下腔的进油和排油实现高度调整。车身调高,可直接改变车辆的最小离地间隙,极大地提高车辆的通过性能;这对越野车辆和非公路车辆是非常突出的优势。车身调低,可降低整机重心,提高车辆的稳定性,同时也会改善车辆的通过性(这一通过性是指限制车辆高度的性能,如桥涵,隧道等限制高度)。当然,通过悬架缸高度的其它组合调整,还可以实现或改善许多其它车辆无法实现的特殊工况要求和性能指标,如改变车辆的接近角和离去角等。
2 试验基础和试验
油气悬架的室内台架试验,是研究油气悬架性能的基本手段。
以输入位移为横坐标,输出力为纵坐标的坐标系所绘制的曲线称为油气悬架的位移特性;以输入速度为横坐标,输出力为纵坐标的坐标系下所绘制的曲线称为油气悬架的速度特性。用悬架的位移特性和速度特性曲线表示悬架性能是车辆动力学研究悬架的一般表示方法,其结果便于与其它结构型式的悬架性能进行比较。试验的目的主要是测量这两种曲线。
2.1油气悬架试验的方法
图2 油气悬架台架试验结构原理图
图2表示了上述专用油气悬架试验台架的结构组成原理。图中1是门架,整个门架安装在有T型槽的试验台钢板平台上,门架上梁可以认为是刚性件。2是拉压力传感器,联接悬架缸活塞杆端和门架横梁,用于测量悬架缸活塞杆的输出力。3是被试悬架缸。4是作动器,用于产生各种激励信号,作动器被联接在与门架相同的T型槽平台上;作动器4内装有位移传感器。5是加速度传感器。蓄能器6和8分别通过管路与悬架缸相连,蓄能器内充氮气。左、右蓄能器的气囊充气阀口(顶开单向阀)分别安装气压传感器7,用于测量蓄能器气囊内氮气的气体压力。压力传感器9安装在悬架缸液压腔I腔和III腔出口,用于测量悬架缸I腔和III腔油液压力。10是包括液压泵站、S59控制器、VAX4000—90工作站以及各种控制功能的硬件设备和软件设备。
2.2信号的产生和记录
本次试验采用的信号为正弦信号、矩形波和路面谱信号。考虑到篇幅关系,本文只考虑以下几种情况:
(1)输入正弦信号幅值保持不变,只改变输入正弦信号频率的2组油气悬架性能试验。
Amax=5mm
f=5Hz (Vmax=157.08 mm/s)
f=11Hz (Vmax=345.57mm/s)
试验结果如下:
结果表明,当最大输入幅值从Amax=5mm不变的条件下,低频(f=5Hz)时的油气悬架试验特性曲线较好。
(2)输入正弦信号频率不变,改变输入正弦信号幅值(f=3Hz,Amax=10、30mm)的2组油气悬架性能的试验
f=3Hz
Amax=10mm (Vmax=188.5mm/s)
Amax=30mm (Vmax=565.5mm/s)
试验结果
(3)蓄能器的初始充气压力降低30%后的2组输入信号下的油气悬架性能试验
A=30mm,f=0.5Hz(Vamx=94.25 mm/s)
A=10mm,f=3Hz (Vmax=l88.5 mm/s)
试验结果
结果表明,改变蓄能器的初始充气压力后油气悬架位移特性及速度特性图的形状有相应的变化,相同位移的油气悬架输出力增加。
油气悬架试验结果表明,当输入信号的频率较高、幅值较大,也就是油气悬架的的输入速度信号值较大时,特性不是很好。当输入信号的频率较低、幅值较小,也就是油气悬架的输入速度信号值较小时,特性较好。
3 小结
进行油气悬架的室内台架试验是研究其性能的重要手段。本次进行的双气室油气分离式悬架台架试验,在国内尚属于首次进行。通过试验,积累油气悬架的第一手数据和试验的实际经验。试验数据和结果为油气悬架数学模型的建立和完善提供了可靠的第一手资料。其试验本身也就是对油气悬架研究的一次积极的尝试。
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