【文章內(nèi)容簡介】 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。（4） 充氣式減震器內(nèi)部的高壓氣體和油液被浮動活塞隔開，消除了油的乳化現(xiàn)象。 充氣式減震器的缺點：油封要求高，充氣工藝復(fù)雜，不易維修，當缸筒受外界較大沖擊而變化時則不能工作。減震器按其結(jié)構(gòu)，則分為單筒和雙筒兩種。可以進一步分為：；；。 （1）雙筒式　　 圖27 雙筒式減震器結(jié)構(gòu)圖減震器有內(nèi)外兩個筒，活塞在內(nèi)筒中運動，由于活塞桿的進入與抽出，內(nèi)筒中油的體積隨之增大與收縮，因此要通過與外筒進行交換來維持內(nèi)筒中油的平衡。所以雙筒減震器中要有四個閥，即除了上面提到的活塞上的兩個節(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償閥。 （2）單筒式與雙筒式相比，單筒式減震器結(jié)構(gòu)簡單，減少了一套閥門系統(tǒng)。它在缸筒的下部裝有一個浮動活塞，在浮動活塞的下面形成一個密閉的氣室，充有高壓氮氣，由于活塞桿進出油液而造成的液面高度變化主要通過浮動活塞的浮動來自動適應(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氣式減震器。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，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，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：當車架(或車身)和車橋間振動而出現(xiàn)相對運動時，減震器內(nèi)的活塞上下移動，減震器內(nèi)腔的油液便反復(fù)地從一個腔經(jīng)過不同的孔隙流入另一個腔內(nèi)。此時孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦對振動形成阻尼力，使振動產(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，阻尼力隨車架與車橋(或車輪)之間相對運動速度的增大（或減?。┒龃螅ɑ驕p?。遗c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(車橋和車架相互遠離)，減震器阻尼力較大，迅速減震。 　　(3)當車橋(或車輪)與車架間的相對速度過大時，要求減震器能自動加大液流量，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，其可通過傳感器檢測行駛狀態(tài)，由計算機計算出最佳阻尼力，使減震器上的阻尼力調(diào)整機構(gòu)自動工作，通過改變節(jié)流孔的大小等方式來調(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，但這兩個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是比較困難的。特別是在車輛進彎和出彎時，車身重量轉(zhuǎn)移的速度會影響操控的平衡性，這種影響會持續(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)汽車會采用阻尼較軟且價格相對便宜的減震器，以降低成本并獲得普通駕駛狀態(tài)下的柔軟舒適的感覺，但在劇烈駕駛狀態(tài)下，這類減震器就無法勝任。要想獲得高速駕駛的操控感覺，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。對于減震器改進與措施大致分為以下幾點：(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)，通過技術(shù)創(chuàng)新來提高企業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品的技術(shù)含量。(2)產(chǎn)品要實現(xiàn)系列化、多元化。如美國的蒙諾公司在產(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，每年有4000多萬支減震器出口到120多個國家和地區(qū)；而日本川崎工業(yè)株式會社則在產(chǎn)品的多元化方面造詣顯著，利用其在發(fā)動機方面的優(yōu)勢，涉足了船只、摩托車、火車、地鐵、電車、飛機等領(lǐng)域。因此，企業(yè)一方面要實現(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。國內(nèi)外企業(yè)都比較重視人才管理，強調(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)展的動力，所以企業(yè)要締造條件吸引人才、培養(yǎng)人才，最終實現(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)展趨勢等。從本章內(nèi)容中，可以對減震器有一定的了解，更能看出各減震器的優(yōu)缺點，為后文減震器性能測試做好基礎(chǔ)。第三章 硬件設(shè)計 減震器示功特性的計算機測試系統(tǒng)圖31是減震器示功特性計算機測試系統(tǒng)組成框圖。圖中機械部分由調(diào)速電機驅(qū)動，通過皮帶傳送將運動傳給曲柄滑塊機構(gòu)，曲柄連同連桿的一端做圓周運動，滑塊和減震器一端在導(dǎo)槽中做往復(fù)直線運動，當連桿的長度遠大于曲柄長度時，滑塊做近似簡諧運動。由于曲柄滑塊機構(gòu)在運動時存在曲柄旋轉(zhuǎn)時的離心慣圖31 減震器示功特性測試系統(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，儲存能量，增加整個轉(zhuǎn)動件的慣性矩，減少轉(zhuǎn)矩波動和慣性力的影響。試驗臺采用框架結(jié)構(gòu)，拉壓力傳感器裝在上面，試驗時拉壓力傳感器與減震器的活塞桿相連，用來檢測阻力的大小，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)行計算機的指令對拉壓力傳感器和減震器上升和下降過程的輸出進行采樣，檢測速度和位移，將力和位移的數(shù)值在數(shù)碼管上顯示出來，并通過串口將采集到的數(shù)據(jù)傳送到計算機上，由計算機經(jīng)過計算，得出減震器的示功圖，并通過示功圖的曲線形狀，對減震器的整體工作性能進行分析，判斷該減震器質(zhì)量是否合格，最后通過打印機打印出檢測報告。該試驗臺的運動振幅和頻率均可調(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。 電機控制柜設(shè)計圖32和圖33是減震器的電機控制柜接線圖。該電機控制柜是采用PLC控制系統(tǒng)控制。圖32 電機控制柜主電路圖圖33 電機控制柜控制電路圖T變壓器；FU熔斷器；FR熱繼電器；KM接觸器；其整個的控制過程如下：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，整個電路中由FUFUFU3和FU4這四個熔斷器對電路進行保護，防止控制電路因過載或短路而損壞；熱繼電器FR是對升降電機M2起到過載保護作用，KMKM2和KM3為M1和M2電動機啟動用接觸器?？刂齐娐罚ㄗ螅航油娫矗ㄟ^電源進線LL2和L3為整個控制電路引進電源，該控制電路運用了控制變壓器，對輸入電壓進行控制，保障電路的安全性和經(jīng)濟性。在此過程中，電路還用熔斷器FUFUFU3和FU4對電路進行保護，從而保護電路因過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，同時控制電路的接觸器KM得電，接觸器KM的常開輔助觸點閉合。按下行程開關(guān)SQ1，接觸器KM1通電，接觸器KM1的常開輔助觸點閉合形成自鎖，主電路中的常開輔助觸點KM1閉合，主電機（調(diào)速電機）開始運轉(zhuǎn)，此時電機指示因通電而發(fā)出光亮。按下起升按鈕，接觸器KM2通電，接觸器KM2的常開輔助觸點閉合形成自鎖，常閉輔助觸點斷開保證KM3不得電，主電路中的常開輔助觸點KM2閉合，升降電機開始正轉(zhuǎn)（即減震器活塞桿上升），需保證升降電機的持續(xù)運轉(zhuǎn)，保證信號采集時的連續(xù)性。減震器的活塞桿持續(xù)上升，當上升到一定程度時，起升限位開關(guān)1SQ斷開，接觸器KM2斷電，接觸器KM2的常開輔助觸點斷開，常閉輔助觸點閉合，主電路中接觸器KM2的常開輔助觸點斷開，升降電機停止運轉(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的常開輔助觸點閉合形成自鎖，接觸器KM3的常閉輔助觸點斷開，升降電機開始反轉(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，當下降到一定程度時，下降限位開關(guān)2SQ斷開，接觸器KM3斷電，接觸器KM3的常開輔助觸點斷開，常閉輔助觸點閉合，升降電機停止運轉(zhuǎn)，減震器的活塞桿停止下降，然后就開始進行減震器活塞桿的上升和下降的循環(huán)，當采集數(shù)據(jù)結(jié)束后，如果想停止整個控制系統(tǒng)，則按下總的停止按鈕SB即可。整個控制過程中，在減震器的活塞桿的上升和下降階段時，采用了互鎖這一操作，保證了接觸器KM2和接觸器KM3不能同時通電，保護電路不使其短路。在控制電路中，利用了變壓器、熔斷器和熱繼電器對整個控制電路進行了保護，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)和壓力傳感器進行信號的采集，并將其與電腦相連接，將采集到的信號傳給電腦，由專門的軟件對采集到的數(shù)據(jù)信號進行處理和分析，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控制柜，電機控制柜中又包括：1個電動機、1個升降電機、接觸器、熱繼電器、電源開關(guān)、變壓器、熔斷器、啟動開關(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機提供調(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為：ACS800，其性能指標如下：①相位、電壓、頻率：三相、380V、50/60Hz②過載電流：③額定頻率：50/60Hz④最高輸出頻率：500Hz(2)變壓器，其工作原理：當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓(或電流)，變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。 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。本系統(tǒng)選用的變壓器型號為CXB150，其性能指標如下：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，當過載或短路電流通過熔體時，因其自身發(fā)熱而熔斷，從而分斷電路的一種電器。圖38 熔斷器（RT1832）熔斷器的作用：用來保護電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。熔斷器的優(yōu)點：①選擇性好； ②限流特性好，分斷能力高； ③相對尺寸較小； ④價格較便宜。本系統(tǒng)所選用的熔斷器的型號為RT1832/4A：其性能指標如下：①額定電壓：500V②額定電流：32(A)③額定分斷電流：100K(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)來推動動作機構(gòu)使觸頭閉合和斷開的保護電器，它是由電阻絲做成的熱元件，其電阻值較小，工作時將它串聯(lián)在電動機的主電路中，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，當熱元件中通過的電流超過其額定值而過熱時，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斷開，觸點是串接在電動機的控制電路中，使得控制電路中的接觸器的動作線圈斷電，從而切斷電動機的主電路。圖39 熱繼電器結(jié)構(gòu)圖熱繼電器的作用：主要用來對異步電動機進行過載保護，它的工作原理是過載電流通過熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動動作機構(gòu)來帶動觸點動作，從而將電動機控制電路斷開實現(xiàn)電動機斷電停車，起到過載保護的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長的時間，因此，熱繼電器不能用作短路保護，而只能用作過載保護。本系統(tǒng)所選用的熱繼電器的型號為LR2D1305C，其性能指標如下所示：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，它利用主接點來開閉電路，用輔助接點來執(zhí)行控制指令，主接點一般只有常開接點