【文章內(nèi)容簡介】 素；當(dāng)油液中混有氣體時 , 油液壓縮性顯著增加 , 體積模量則相對減小。 （ 2） 粘性 液體在外力作用下流動（或有流動趨勢）時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子相對運動而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象叫做液體的粘性。 油液粘性可用運動粘度或動力粘度來表達(dá)，它們的關(guān)系為： t? ??? 其中， t? 為油液動力黏度， ? 為運動黏度， ? 為油液密度 第二章 油液節(jié)制及其流動 液體的粘度隨液體的壓力和溫度而變化。對液壓油液來說，壓力增大時，粘度增大。但在一般液壓系統(tǒng)使用的壓力范圍內(nèi)，增大的數(shù)值很小，可以忽略不計。液壓油液的粘度對溫度的變化十分敏感，溫度升高，粘度下降。 油液粘度受溫度和壓力影響，且對溫度影響特別敏感。油液粘度隨溫度和壓力的變化特性 , 分別稱為油液的粘溫特性和壓粘特性。油液粘度隨溫度和壓力的變化規(guī)律 , 可以利用指數(shù)形式表示為 0()0 p T Ttte???? ??? (21) 0t? 為溫度為 0T ，壓力為 0p? 使得油液黏度； t? 為溫度為 T ，壓力為 p 時的油液黏度； ? 為壓黏系數(shù)，通常情況下油液壓黏系數(shù) ~ ? ? ； ? 為黏溫系數(shù)，在通常情況下油液溫黏系數(shù) ~ ? ? 。 可知 , 溫度對油液粘度影響很大 , 而壓力對油液粘度影響很小。在工程設(shè)計計算中，當(dāng)壓力很小時，常不計壓力對油液黏度的影響。 （ 3）抗磨性 油液 抗磨性 與油液粘度無關(guān) , 是指油液中加入耐磨添加劑 , 在對偶表面成潤滑膜而減小磨損的一種性 能。在油液介質(zhì)中加入油性添加劑或耐磨抗磨損添加劑 , 可以提高油液的抗磨性。對于具有重載、交變而又高速滑動摩擦副的液壓系統(tǒng) , 常常對油液的抗磨性提出要求。 （ 4）氧化穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性 氧化穩(wěn)定性指油液抵抗與空氣中氧或其它含氧物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)能力。油液氧化可能導(dǎo)致油液形成固體沉淀物、膠狀物和酸性物質(zhì) , 使元件銹蝕、堵塞和加劇磨損。熱穩(wěn)定性指油液在高溫時抵抗化學(xué)反應(yīng)和分解能力。當(dāng)溫度達(dá)到某一溫度時 , 油液將會產(chǎn)生一些裂化或聚合作用 , 產(chǎn)生一些揮發(fā)性物質(zhì)、樹脂狀物質(zhì)、焦油甚至焦炭。因此 , 油液不宜在高于極限溫度條件 下工作。 （ 5）抗乳化和水解穩(wěn)定性 防止油液與水混合形成乳化液的能力稱為抗乳化性。油液抵抗與水起化學(xué)反應(yīng)的能力稱為水解穩(wěn)定性。水解變質(zhì)的油液將會降低油液粘度、增加腐蝕性。油液中存自由狀態(tài)的水往往會形成乳化液 , 從而對減振器特性產(chǎn)生影響。因此 , 在油液中加入適量的抗乳化劑 , 可提高油液抗乳化特性。 第二章 油液節(jié)制及其流動 （ 6）防銹蝕性 油液防止與其接觸的金屬材料生銹、受侵蝕的能力稱為防銹蝕性。減振器元件生銹會嚴(yán)重影響減振器特性和壽命。為了提高油液防腐蝕性 , 油液中添加 防銹蝕劑 , 使油液在金屬表面形成牢固的吸附膜或與金屬表面化合形 成鈍化膜 , 防止金屬銹蝕。 綜上所述，液壓油液對減振器的影響是很大的，所以對減振器用油的選擇必須根據(jù)減振器的具體要求再聯(lián)合液壓油液的性質(zhì)具體選擇液壓油液，只有這樣才能使減振器工作在最佳狀態(tài)， 本文所采有的液壓油液的性質(zhì)如表 所示。 表 減振器選用油樣的物理、化學(xué)特性指標(biāo) 物理特性 化學(xué)特性 特性 密度 3(kg/m) 動力粘度 ( sPa? ) 酸性 mgKOH/g 鹽性 mgKOH/g 數(shù)值 890 ?? 油液流動 油液流動公式 （ 1）細(xì)長孔管中流動 細(xì)長孔管中流動是液壓系統(tǒng)中最常見流動狀態(tài)，因此，研究它具有重要的實際意義，例如，活塞節(jié)流孔就屬于這種情況。當(dāng)動力黏度為 t? 油液，流經(jīng)直徑為 d ，長度為 L （等效長度）得圓管 ，由哈根 泊蕭葉（ Hagenpoiseiulle）定理，可得流量與節(jié)流壓力之間關(guān)系為： 4128 tdpQ L? ?? （ 22） 對減振器參數(shù)設(shè)計和仿真時，活塞節(jié)流孔的節(jié)流壓力就是利用該公式分析計算的。 （ 2）孔口出流 孔口出流是相對于薄壁小孔和厚壁小孔而言的。設(shè)孔的直徑為 d ，長度為 l ，當(dāng) 2/ ?dl 時，則為薄壁小孔；當(dāng) 4/2 ?? dl 時，否則為厚壁小孔。兩種孔口出流，雖然流量與節(jié)流壓力關(guān)系相同，但是孔口的流量系數(shù)不同，節(jié)流壓力與流第二章 油液節(jié)制及其流動 量之間關(guān)系為： ?? pAQ 20? （ 23） 其中， 0A 孔口的面積； ? 為孔口的流量系數(shù)。薄壁小孔的流量系數(shù)為 ?? 。 （ 3）縫隙流動 汽車筒式減振器的油液流動可能有三種縫隙流動，分別為平行平面縫隙流動、平行圓盤縫隙流動和偏心圓環(huán)縫隙流動，在減振器參數(shù)設(shè)計和特性分析中非常重要。 1. 平行平面縫隙流動 設(shè)平板為靜止，即 0 0V? ，當(dāng)油液流經(jīng)長度為 L ，寬度為 B ，高度為 ? 的平行縫隙時，其流量與節(jié)流壓力之間的關(guān)系為 312 tBpQ L??? （ 24） 2. 平行圓盤縫隙 假設(shè)油液流境內(nèi)半徑為 ar ，外半徑為 br ，高度為 ? 的平行圓盤時，其流量與節(jié)流壓力之間關(guān)系為 )/ln(63abt rrpQ ? ??? （ 25） 3. 偏心圓環(huán)縫隙 假設(shè)活塞運動速度為 V ，活塞長度為 L ，直徑為 hD ，平均縫隙為 ? ，偏心率 e ，則流經(jīng)偏心圓環(huán)縫隙得油液， 其流量與節(jié)流壓力之間關(guān)系為 32(1 1 .5 )12h tD e pQ L?? ??? （ 26） 油液流動分析 油液在流動過程中有兩種運動狀態(tài) , 分別為層流和紊流。液體流動時究竟是層流還是紊流，須用雷諾數(shù) Re 判別。 ?vd?Re 第二章 油液節(jié)制及其流動 v 為油液運動速度， d 為管道直徑， ? 為運動黏度。 在工程上常用雷諾數(shù) ecR 來判斷油液的流動狀態(tài)。當(dāng)雷諾數(shù) ece RR ? 時，油液流動狀態(tài)為層流；當(dāng)雷諾數(shù) ece RR ? 時，油液流動狀態(tài)即為紊流。對于非圓形油路，管路直徑可以用水力半徑 R 來計算。在工程中所使用油液一般為礦物油，粘度較大且管中油液流速不大（一般小于 6m/s），因 此多數(shù)為層流。當(dāng)油液流經(jīng)閥口或彎曲較大的節(jié)頭時才會形成紊流。 局部損失疊加原理 （ 1） 沿程阻力損失 層流狀態(tài)下，沿程阻力系數(shù)為 64Re?? 紊流狀態(tài)下，沿程阻力系數(shù)為 ?? （ 2）局部阻力損失 下面介紹減振器設(shè)計和仿真中，常見的幾種局部阻力系數(shù) ? 管道局部擴大，由包達(dá)定理得到理論公式為： 2121 )1( AA??? （ 27） 突然擴大局部阻力系數(shù)，經(jīng)過阿切爾（ Archer）精密儀器測試認(rèn)定，該局部擴大阻力系數(shù)是可靠的。 假設(shè)油液有大管道進(jìn)入小管道，形成一個過流斷面最小的收縮面，其面積為 1A ，令 21/AACc? （ 28） cC 稱為收縮數(shù)，突然縮小的局部阻力系數(shù) 2? 與收縮數(shù) cC 有關(guān)。在不同結(jié)構(gòu)下的 cC 和局部阻力系數(shù) 2? 的關(guān)系見下表 所示。 第二章 油液節(jié)制及其流動 表 突然縮小的收縮系數(shù) cC 與局部阻力系數(shù) 2? 折管的流動方向十分復(fù)雜。由于流動慣性，在折管的內(nèi)側(cè)，往往流線分離而形成渦流。有關(guān)學(xué)者通過實驗總結(jié)出了折 管在角度為 ? 的阻力系數(shù) )2(s )2(s 423 ??? ?? 可以將局部壓力損失換算成直管的等效長度： ???? dLe )( 321 ??? （ 29） 本章小結(jié) 本章主要對流體力學(xué)知識進(jìn)行了匯總，首先掌握了這些知識才能夠為以后計算和分析打下基礎(chǔ)。其中，包括： （ 1）對減振器的油液介質(zhì)的物理特性和技術(shù)性能指標(biāo)等知識進(jìn)行了分析，為油液的設(shè)計和選擇 提供了參考依據(jù)。 （ 2）對減振器油液的流動性質(zhì)和局部損失疊加原理進(jìn)行了介紹。A2/A1 cC ? 第三章 汽車筒式減振器阻尼構(gòu)件分析 第三章 汽車筒式減振器阻尼構(gòu)件分析 減振器通常由活塞及活塞桿、流通閥、壓縮室、復(fù)原室、補償室、底閥等組成。在對減振器進(jìn)行特性分析時，應(yīng)考慮常通節(jié)流孔、活塞孔、活塞縫隙，同時還要考慮局部節(jié)流損失。下面對節(jié)流閥的具體結(jié)構(gòu)及節(jié)流壓力與流量的關(guān)系進(jìn)行分析。 常通節(jié)流孔 常通節(jié)流孔是由節(jié)流閥片上的多個小矩形節(jié)流孔構(gòu)成的。常通節(jié)流孔可看作是小孔節(jié)流，因此，式（ 23）可知，其節(jié)流壓力與流量之間的關(guān)系可表示為 ?? /200 pAQ ? （ 31） 式中， ? 節(jié)流孔流量系數(shù)，由節(jié)流孔的類型所決定； 0p 為復(fù)原常通節(jié)流孔壓力； 0A 為常通節(jié)流孔總面積，是由帶孔閥片厚度和常通節(jié)流孔寬度和個數(shù)決定的，即 AAl nlhA ?0 ，其中， Al 為常通節(jié)流孔寬度， An 為節(jié)流孔的個數(shù)， lh 為帶孔節(jié)流閥片的厚度。 疊加閥片等效厚度與閥口開度 減振器節(jié)流閥片大都是利用多片節(jié)流閥片疊加，以滿足減振器不同特性要求。為精確、可靠地對減振器進(jìn)行特性分析，必須對節(jié)流閥片的彎曲變形以及在節(jié)流閥閥口位置的有效開度進(jìn)行研究，同時必須對疊加節(jié)流閥片以及等效厚度對節(jié)流閥開度的影響進(jìn)行研究。 疊加閥片等效厚度 減振器環(huán)形彈性節(jié)流閥片中間是固定約束，有效內(nèi)圓半徑為 ar (考慮安裝尺寸 )，外圓半徑為 br ，閥片的厚度為 ? ，所受的壓力為 q ，在半徑 r 處的彎曲變形量為 f ，如圖 1 所示。 圖 1 減振器節(jié)流閥結(jié)構(gòu)簡圖 第三章 汽車筒式減振器阻尼構(gòu)件分析 (1) n 片不同厚度閥片的疊加 對于 n 片不同厚度的節(jié) 流閥片疊加，可看作為長度相同，而彈性系數(shù)不同的彈簧并聯(lián)，因此，利用彎曲變形系數(shù)可得 33322311 erknnrkrkrk hpGhpGhpGhpG ?????? 因為 pppp n ?????? 21 ，由上式可得不同厚度疊加閥片的等效厚度 eh為 3 33231 ne hhhh ?????? (2) n 片相同厚度閥片的疊加 相同厚度疊加閥片可看作上述 n 片不同厚度閥片疊加的特殊，因此，由上式可得疊 加閥片等效閥片厚度為 ie hnh 3? (3) n 組不同厚度閥片疊加 設(shè)有 n 組閥片厚度和片數(shù)分別為 1h ， 1n ； 2h ， 2n ；??； nh ， n 。因 此，可看作上述兩種情況的組合，所以 n 組不同厚度疊加閥片等效厚度為 3 3333322311 nne hnhnhnhnh ??????? 通過上述對疊加閥片分析可知，疊加閥片等效厚度 eh 與 n 個疊加閥片厚度ih 之間具有如下關(guān)系： (a) 疊加閥片等效厚度為各個疊加閥片厚度 3 次方之和的 3次方根； (b) 疊加閥片等效厚度大于最厚彈性閥片的厚度，即 ? ?ie hh max? ； (c) 等效厚度遠(yuǎn)小于各疊加閥片的厚度之和，即 ????ni ie hh 1； (d) 兩片疊加閥片厚度相差很大，則可以直接用最厚閥片的厚度代替等效厚度。 閥口開度 汽車減振器正常工作速度比較低，節(jié)流壓力比較低，閥片變形可看作是小撓度彎曲變形。因此，根據(jù)閥片彎曲變形系數(shù)計算方法，閥片在閥口位置半徑 kr處的變形量，可表示為 第三章 汽車筒式減振器阻尼構(gòu)件分析 3hpGf frrkk ? （ 32） 式中，krG為節(jié)流閥片在閥口位置半徑 kr 處的彎曲變形系數(shù)； h 為疊加閥片的等效厚度； fp 為閥片所受均布壓力。 節(jié)流閥開度是由閥片在閥口半徑位置的總變形量krf和預(yù)變形量 0krf所決定的，即 0kkk rrr ff ??? 節(jié)流縫隙 當(dāng)減振器開閥后，節(jié)流閥片與閥片座端面之間形成平面環(huán)形節(jié)流縫隙 rk? ，因此，由式（ 25）可知，閥片節(jié)流縫隙的節(jié)流壓力與流量之間的關(guān)系可表達(dá)為 )/ln(63kbtfrf rrpQ k???? （ 33） 式中， t? 為油液動力粘度。 活塞縫隙 活塞縫隙大小是根據(jù)活塞和減振器