【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 充氣式減震器的工作缸和活塞直徑都大于相同條件的雙向作用筒式減震器，因而其阻尼更大，工作可靠性更強(qiáng)。（4） 充氣式減震器內(nèi)部的高壓氣體和油液被浮動(dòng)活塞隔開，消除了油的乳化現(xiàn)象。 充氣式減震器的缺點(diǎn)：油封要求高，充氣工藝復(fù)雜，不易維修，當(dāng)缸筒受外界較大沖擊而變化時(shí)則不能工作。減震器按其結(jié)構(gòu)，則分為單筒和雙筒兩種?？梢赃M(jìn)一步分為：；；。 （1）雙筒式　　 圖27 雙筒式減震器結(jié)構(gòu)圖減震器有內(nèi)外兩個(gè)筒，活塞在內(nèi)筒中運(yùn)動(dòng)，由于活塞桿的進(jìn)入與抽出，內(nèi)筒中油的體積隨之增大與收縮，因此要通過(guò)與外筒進(jìn)行交換來(lái)維持內(nèi)筒中油的平衡。所以雙筒減震器中要有四個(gè)閥，即除了上面提到的活塞上的兩個(gè)節(jié)流閥外，還有裝在內(nèi)外筒之間的完成交換作用的流通閥和補(bǔ)償閥。 （2）單筒式與雙筒式相比，單筒式減震器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了一套閥門系統(tǒng)。它在缸筒的下部裝有一個(gè)浮動(dòng)活塞，在浮動(dòng)活塞的下面形成一個(gè)密閉的氣室，充有高壓氮?dú)?，由于活塞桿進(jìn)出油液而造成的液面高度變化主要通過(guò)浮動(dòng)活塞的浮動(dòng)來(lái)自動(dòng)適應(yīng)之。圖28 單筒式減震器 按減震器安裝位置分，有前減震器和后減震器。 按減震器油缸工作位置分，有倒置式減震器(油缸位置在上方，活塞桿在下方)和正置式減震器(油缸位置在下方，活塞桿在上方)。按減震器的工作介質(zhì)分，有彈簧式減震器、彈簧空氣阻尼式減震器、液壓阻尼式減震器、油氣組合式前叉減震器和充氮?dú)馐綔p震器。按減震器的衰減力方向分，有單向作用減震器和雙向作用減震器。 減震器的工作原理懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊產(chǎn)生振動(dòng)，為了改善車輛行駛平穩(wěn)性和舒適性，在懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減震器。為衰減振動(dòng)，車輛懸架系統(tǒng)中采用的減震器大部分是液壓減震器，其工作原理是：當(dāng)車架(或車身)和車橋間振動(dòng)而出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減震器內(nèi)的活塞上下移動(dòng)，減震器內(nèi)腔的油液便反復(fù)地從一個(gè)腔經(jīng)過(guò)不同的孔隙流入另一個(gè)腔內(nèi)。此時(shí)孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦對(duì)振動(dòng)形成阻尼力，使振動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為油液熱能，再由減震器吸收并散發(fā)到大氣中。在油液通道截面等因素不變時(shí)，阻尼力隨車架與車橋(或車輪)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的增大（或減?。┒龃螅ɑ驕p?。?，且與油液的粘度有關(guān)。 減震器與彈性元件承擔(dān)著減小沖擊和減震的任務(wù)，如果阻尼力過(guò)大，則可能使懸架彈性變差，甚至可能導(dǎo)致減震器的連接件損壞。因此，要調(diào)節(jié)彈性元件和減震器這一矛盾：(1)在壓縮行程中(車橋和車架相互靠近)，減震器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，減小沖擊。在這一過(guò)程中，彈性元件起主要作用。 　　(2)在復(fù)原行程中(車橋和車架相互遠(yuǎn)離)，減震器阻尼力較大，迅速減震。 　　(3)當(dāng)車橋(或車輪)與車架間的相對(duì)速度過(guò)大時(shí)，要求減震器能自動(dòng)加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過(guò)大的沖擊載荷。在汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用的是筒式減震器，且在壓縮和復(fù)原行程中均能起減震作用的是雙向作用式減震器。除此之外，還有采用新式減震器的，如充氣式減震器和阻力可調(diào)式減震器。 減震器的發(fā)展趨勢(shì)正在成為主流減震器的是阻力可調(diào)式減震器，特別是電子控制式減震器，其可通過(guò)傳感器檢測(cè)行駛狀態(tài)，由計(jì)算機(jī)計(jì)算出最佳阻尼力，使減震器上的阻尼力調(diào)整機(jī)構(gòu)自動(dòng)工作，通過(guò)改變節(jié)流孔的大小等方式來(lái)調(diào)節(jié)減震器的阻尼力。汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性是衡量懸掛以及減震器性能好壞的主要指標(biāo)，但這兩個(gè)方面是相互排斥的性能要求，因此要在平順性和操縱穩(wěn)定性之間取得理想的最佳點(diǎn)是比較困難的。特別是在車輛進(jìn)彎和出彎時(shí)，車身重量轉(zhuǎn)移的速度會(huì)影響操控的平衡性，這種影響會(huì)持續(xù)到重量轉(zhuǎn)移完成，而車身重量轉(zhuǎn)移的速度是由減震器所控制的，改變減震器在壓縮和復(fù)原行程中的軟硬度可改變車身重量轉(zhuǎn)移速度。因此，未來(lái)理想的減震器必須既能滿足平順性要求又能滿足操縱穩(wěn)定性要求。大多數(shù)汽車會(huì)采用阻尼較軟且價(jià)格相對(duì)便宜的減震器，以降低成本并獲得普通駕駛狀態(tài)下的柔軟舒適的感覺(jué)，但在劇烈駕駛狀態(tài)下，這類減震器就無(wú)法勝任。要想獲得高速駕駛的操控感覺(jué)，就需要采用阻尼較硬、品質(zhì)較好且能與彈簧充分配合的減震器。對(duì)于減震器改進(jìn)與措施大致分為以下幾點(diǎn)：(1)加快改造重視技術(shù)。最主要的原因是企業(yè)的技術(shù)能力有余，企業(yè)要采用已有的高新技術(shù)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)提高企業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品的技術(shù)含量。(2)產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)系列化、多元化。如美國(guó)的蒙諾公司在產(chǎn)品的系列化方面就非常成功，其汽車減震器有5000多種型號(hào)，每年有4000多萬(wàn)支減震器出口到120多個(gè)國(guó)家和地區(qū)；而日本川崎工業(yè)株式會(huì)社則在產(chǎn)品的多元化方面造詣顯著，利用其在發(fā)動(dòng)機(jī)方面的優(yōu)勢(shì)，涉足了船只、摩托車、火車、地鐵、電車、飛機(jī)等領(lǐng)域。因此，企業(yè)一方面要實(shí)現(xiàn)減震器產(chǎn)品的系列化，另一方面可以向工藝相近的液壓、氣壓、緩沖擊產(chǎn)品等方向延伸。(3)以人為本加快改革。國(guó)內(nèi)外企業(yè)都比較重視人才管理，強(qiáng)調(diào)人在企業(yè)發(fā)展中的重要作用。人才是科學(xué)技術(shù)的載體、創(chuàng)新的主體和企業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，所以企業(yè)要締造條件吸引人才、培養(yǎng)人才，最終實(shí)現(xiàn)人才資源向人才資本的轉(zhuǎn)化。(4)推行產(chǎn)品技術(shù)的尺度化。減震產(chǎn)品技術(shù)的尺度化直接影響著產(chǎn)品的技術(shù)含量和企業(yè)的技術(shù)水平，也影響著產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，甚至影響著相關(guān)配件廠。 本章小結(jié)本章主要介紹減震器的含義、種類、分類的方法、各個(gè)類型減震器的工作原理及其用途以及減震器的發(fā)展趨勢(shì)等。從本章內(nèi)容中，可以對(duì)減震器有一定的了解，更能看出各減震器的優(yōu)缺點(diǎn)，為后文減震器性能測(cè)試做好基礎(chǔ)。第三章 硬件設(shè)計(jì) 減震器示功特性的計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)圖31是減震器示功特性計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)組成框圖。圖中機(jī)械部分由調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)皮帶傳送將運(yùn)動(dòng)傳給曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄連同連桿的一端做圓周運(yùn)動(dòng)，滑塊和減震器一端在導(dǎo)槽中做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)連桿的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于曲柄長(zhǎng)度時(shí)，滑塊做近似簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)存在曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心慣圖31 減震器示功特性測(cè)試系統(tǒng)組成框圖性力和滑塊周期性的往復(fù)慣性力，因此，一方面在曲柄輪上加平衡配重；另一方面用大皮帶輪兼做飛輪，儲(chǔ)存能量，增加整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的慣性矩，減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和慣性力的影響。試驗(yàn)臺(tái)采用框架結(jié)構(gòu)，拉壓力傳感器裝在上面，試驗(yàn)時(shí)拉壓力傳感器與減震器的活塞桿相連，用來(lái)檢測(cè)阻力的大小，飛輪一端與多功能數(shù)據(jù)采集器相連，多功能數(shù)據(jù)采集器執(zhí)行計(jì)算機(jī)的指令對(duì)拉壓力傳感器和減震器上升和下降過(guò)程的輸出進(jìn)行采樣，檢測(cè)速度和位移，將力和位移的數(shù)值在數(shù)碼管上顯示出來(lái)，并通過(guò)串口將采集到的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)上，由計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出減震器的示功圖，并通過(guò)示功圖的曲線形狀，對(duì)減震器的整體工作性能進(jìn)行分析，判斷該減震器質(zhì)量是否合格，最后通過(guò)打印機(jī)打印出檢測(cè)報(bào)告。該試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)振幅和頻率均可調(diào)整。該系統(tǒng)中所用到的多功能數(shù)據(jù)采集器是研華PCI1711L和研華PCI1761板卡多功能采集器，而程序軟件則是C++ Builder ，這些都將在以下的文章中做出相應(yīng)的介紹。 電機(jī)控制柜設(shè)計(jì)圖32和圖33是減震器的電機(jī)控制柜接線圖。該電機(jī)控制柜是采用PLC控制系統(tǒng)控制。圖32 電機(jī)控制柜主電路圖圖33 電機(jī)控制柜控制電路圖T變壓器；FU熔斷器；FR熱繼電器；KM接觸器；其整個(gè)的控制過(guò)程如下：主電路：組合開關(guān)Q將三相電源引入，結(jié)合圖33的控制電路圖可知，整個(gè)電路中由FUFUFU3和FU4這四個(gè)熔斷器對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)，防止控制電路因過(guò)載或短路而損壞；熱繼電器FR是對(duì)升降電機(jī)M2起到過(guò)載保護(hù)作用，KMKM2和KM3為M1和M2電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)用接觸器?？刂齐娐罚ㄗ螅航油娫?，通過(guò)電源進(jìn)線LL2和L3為整個(gè)控制電路引進(jìn)電源，該控制電路運(yùn)用了控制變壓器，對(duì)輸入電壓進(jìn)行控制，保障電路的安全性和經(jīng)濟(jì)性。在此過(guò)程中，電路還用熔斷器FUFUFU3和FU4對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)，從而保護(hù)電路因過(guò)載或短路而造成的電路損壞。電源被引入后，電源指示燈通電發(fā)出光亮，同時(shí)控制電路的接觸器KM得電，接觸器KM的常開輔助觸點(diǎn)閉合。按下行程開關(guān)SQ1，接觸器KM1通電，接觸器KM1的常開輔助觸點(diǎn)閉合形成自鎖，主電路中的常開輔助觸點(diǎn)KM1閉合，主電機(jī)（調(diào)速電機(jī)）開始運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電機(jī)指示因通電而發(fā)出光亮。按下起升按鈕，接觸器KM2通電，接觸器KM2的常開輔助觸點(diǎn)閉合形成自鎖，常閉輔助觸點(diǎn)斷開保證KM3不得電，主電路中的常開輔助觸點(diǎn)KM2閉合，升降電機(jī)開始正轉(zhuǎn)（即減震器活塞桿上升），需保證升降電機(jī)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證信號(hào)采集時(shí)的連續(xù)性。減震器的活塞桿持續(xù)上升，當(dāng)上升到一定程度時(shí)，起升限位開關(guān)1SQ斷開，接觸器KM2斷電，接觸器KM2的常開輔助觸點(diǎn)斷開，常閉輔助觸點(diǎn)閉合，主電路中接觸器KM2的常開輔助觸點(diǎn)斷開，升降電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，減震器的活塞桿停止上升。接著再按下下降按鈕，由于起升限位1SQ是斷開的，所以接觸器KM3通電，接觸器KM3的常開輔助觸點(diǎn)閉合形成自鎖，接觸器KM3的常閉輔助觸點(diǎn)斷開，升降電機(jī)開始反轉(zhuǎn)（即減震器活塞桿下降），減震器的活塞桿持續(xù)下降，起升限位開關(guān)1SQ閉合，當(dāng)下降到一定程度時(shí)，下降限位開關(guān)2SQ斷開，接觸器KM3斷電，接觸器KM3的常開輔助觸點(diǎn)斷開，常閉輔助觸點(diǎn)閉合，升降電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，減震器的活塞桿停止下降，然后就開始進(jìn)行減震器活塞桿的上升和下降的循環(huán)，當(dāng)采集數(shù)據(jù)結(jié)束后，如果想停止整個(gè)控制系統(tǒng)，則按下總的停止按鈕SB即可。整個(gè)控制過(guò)程中，在減震器的活塞桿的上升和下降階段時(shí)，采用了互鎖這一操作，保證了接觸器KM2和接觸器KM3不能同時(shí)通電，保護(hù)電路不使其短路。在控制電路中，利用了變壓器、熔斷器和熱繼電器對(duì)整個(gè)控制電路進(jìn)行了保護(hù)，以免電路損毀?？刂齐娐罚ㄓ遥航油娫?，電源輸入為220V，輸出為24V，利用接近開關(guān)和壓力傳感器進(jìn)行信號(hào)的采集，并將其與電腦相連接，將采集到的信號(hào)傳給電腦，由專門的軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，從而得到減震器的示功特性曲線圖。 主元器件及其工作原理和作用本課題研究需要的元器件包括變頻器和電機(jī)控制柜，電機(jī)控制柜中又包括：1個(gè)電動(dòng)機(jī)、1個(gè)升降電機(jī)、接觸器、熱繼電器、電源開關(guān)、變壓器、熔斷器、啟動(dòng)開關(guān)、升降限位開關(guān)、接近開關(guān)、拉壓力傳感器、緊急停止按鈕、停止按鈕、指示燈、升降停止按鈕、開關(guān)電源、接線端子、五孔插座。其中，比較重要的元器件為：變頻器、變壓器、熔斷器、熱繼電器、接觸器、壓力傳感器、接近開關(guān)。以下是對(duì)這些主元器件工作原理和作用的介紹：(1)變頻器，其工作原理：主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分。變頻器的主電路大體上可分為兩類:一是電壓型，將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；二是電流型，將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。 圖34 acs800變頻器 圖35 acs800變頻器接線圖 本系統(tǒng)所選用的變頻器型號(hào)為：ACS800，其性能指標(biāo)如下：①相位、電壓、頻率：三相、380V、50/60Hz②過(guò)載電流：③額定頻率：50/60Hz④最高輸出頻率：500Hz(2)變壓器，其工作原理：當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓(或電流)，變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。 圖36 CXB150變壓器 圖37 變壓器原理圖 變壓器的作用：變壓器是一種利用電磁感應(yīng)變換交流電壓、電流和阻抗的器件，能將某一數(shù)值的交流電壓、電流和阻抗變?yōu)橥l率的另一數(shù)值，使電能得到傳輸、分配和使用，能夠做到既安全又經(jīng)濟(jì)。本系統(tǒng)選用的變壓器型號(hào)為CXB150，其性能指標(biāo)如下：①額定電壓：220V②視在功率：150VA③額定頻率：50Hz(3)熔斷器，其工作原理：利用金屬導(dǎo)體作為熔體串聯(lián)于電路中，當(dāng)過(guò)載或短路電流通過(guò)熔體時(shí)，因其自身發(fā)熱而熔斷，從而分?jǐn)嚯娐返囊环N電器。圖38 熔斷器（RT1832）熔斷器的作用：用來(lái)保護(hù)電氣設(shè)備免受過(guò)載和短路電流的損害。熔斷器的優(yōu)點(diǎn)：①選擇性好； ②限流特性好，分?jǐn)嗄芰Ω撸? ③相對(duì)尺寸較?。? ④價(jià)格較便宜。本系統(tǒng)所選用的熔斷器的型號(hào)為RT1832/4A：其性能指標(biāo)如下：①額定電壓：500V②額定電流：32(A)③額定分?jǐn)嚯娏鳎?00K(A)④外形尺寸：1038（mm） (4)熱繼電器,其工作原理：熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)使觸頭閉合和斷開的保護(hù)電器，它是由電阻絲做成的熱元件，其電阻值較小，工作時(shí)將它串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)的主電路中，電阻絲所圍繞的雙金屬片是由兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片壓合而成，左端與外殼固定，當(dāng)熱元件中通過(guò)的電流超過(guò)其額定值而過(guò)熱時(shí)，由于雙金屬片的上面一層熱膨脹系數(shù)小，而下面的大，是雙金屬片受熱后向上彎曲，導(dǎo)致扣板脫扣，扣板在彈簧的壓力下將常閉觸點(diǎn)斷開，觸點(diǎn)是串接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中，使得控制電路中的接觸器的動(dòng)作線圈斷電，從而切斷電動(dòng)機(jī)的主電路。圖39 熱繼電器結(jié)構(gòu)圖熱繼電器的作用：主要用來(lái)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，它的工作原理是過(guò)載電流通過(guò)熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，從而將電動(dòng)機(jī)控制電路斷開實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)斷電停車，起到過(guò)載保護(hù)的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過(guò)程中，熱量的傳遞需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過(guò)載保護(hù)。本系統(tǒng)所選用的熱繼電器的型號(hào)為L(zhǎng)R2D1305C，其性能指標(biāo)如下所示：①額定絕緣電壓：660V②額定工作電流：③額定頻率：50/60Hz④脫扣器電流：10A (5)接觸器，其工作原理：接觸器廣泛用于電力的開斷和控制電路，它利用主接點(diǎn)來(lái)開閉電路，用輔助接點(diǎn)來(lái)執(zhí)行控制指令，主接點(diǎn)一般只有常開接點(diǎn)