【正文】 圖 A 腔與 B 腔之間筒形阻尼器結構 圖 C 腔與 D 腔之間盤形阻尼器結構 設彈簧缸活塞上下運動的速 度為 ?x ，則 A、 B腔間油液的流量為： 越野車油氣懸架系統及其密封的設計 30 ?? xAq A1 式（ ） 式中： 1q —— A、 B兩腔間的油液流量（ sm/3 ）； C、 D腔間油液的流量為： ??? xAq C2 式（ ） 式中： 2q —— C、 D兩腔間的油液流量（ sm/3 ）； 圖 盤形阻尼器等效結構 (1)復原行程中，單向閥關閉，油液只經阻尼孔流動，根據實際液體的伯努利方程，經過節(jié)流孔的流 量公式 為： PCAq ??2? 式 () 復原行程的阻尼力 1Cf ，其表達式為 : CCDAABC APAPf ????1 式 () A腔與 B腔間的液壓差為； 2020222 AC xAP AAB??? ? 式 () 式中： C—— 流量系數，通常取 C=； 01A —— 阻尼孔總截面積 ( 2m )； 02A —— 單向閥有效過流面積 ( 2m )；。 它們的等效結構如圖 。正是在復原行程中產生了較大的阻尼力，抑制了復原運動，并迅速的衰減振動。 根據圖 ， A、 B兩腔之間和 C、 D兩腔之間都設有阻尼孔和單向閥等阻尼結構，當油氣彈簧處于壓縮狀態(tài)時，單向閥和阻尼孔中都有油液流過，油液的速率比較低，彈簧缸產生的阻尼力比較低。根據有關研究，完全忽略第三部分阻尼的影響是不合適的。若彈簧缸激勵的幅值大、頻率高，油液在管套內流動的速度就大，這部分阻尼力的影響就大些。由于彈簧缸經常處于振顫狀態(tài)，且潤滑良好，故摩擦力的數值很小，通常將其忽略不計；第三部分主要是油液在管道中流動產生的沿程壓力損失和局部壓力損失，蓄能器的出口處也有一定的局部壓力損失。對油氣懸掛的阻尼特性求導數可得其阻尼系數。 D腔內氣體狀態(tài)方程為 : rDDrDSDSrDD VPVPVP 00?? 式 () 式中 : DSP —— D腔氣體平衡位置時氣體壓力（ Pa）； DSV —— D腔氣體平衡位置時氣 體體積（ 3m ）； E腔內氣體狀態(tài)方程為： rEErESESrEE VPVPVP 00?? 式 () 式中 : ESP —— E 腔氣體平衡位置時氣體壓力（ Pa）； ESV —— E 腔氣體平衡位置時氣體體積（ 3m ）； 令彈簧缸活塞從靜平衡位置移動距離 x（正方向如圖 ），則 D、 E 兩腔氣體的工作體積 DV 、 EV 分別為： xAVV CDSD ?? 式 () xAVV AESE ?? 式 () 設懸掛質量為 M，靜平衡狀態(tài)蓄能器內的氣體壓力為 : AMgAA MgPP ACED ????? 式 () 綜合式 ()～ ()得： 0 0 0 00 0 0 0rrD D C E E ArrD D E ECAP V A P V AFP V A P V AA x A xM g M g????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? 式 () 對式 ()求導，則可以得到油氣彈簧的剛度 K，即： 越野車油氣懸架系統及其密封的設計 29 220 0 0 0110 0 0 0rrD D C E E ArrD D E ECAr P V A r P V AKP V A P V AA x A xM g M g??????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? 式 () 油氣彈簧系統阻尼特性分析 阻尼特性是油氣彈簧的另一個重要特性，它直接影響到車輛行駛的平順性。從前面分析可知，在蓄能器內氣體溫度變化不大時，溫度對懸架系統特性影響較小，為了計算方便，假設蓄能器內氣體按絕熱狀態(tài)變化，利用理想氣體狀態(tài)方程。 因為油液的體積彈性模量遠大于氣體體積的彈性模量，因此，在分析系統剛度特性時忽略油液壓縮性對系統剛度的影響。靜剛度特性是指活塞桿相對于液壓缸移動緩慢時，活塞桿上所受力與活塞相對于液壓缸行程之間的關系，這種情況下氣體的變化可看作等溫變化，氣體多變指數 r=1；動剛度特性是指活塞桿相對于液壓缸快速 移動時，活塞桿上所受力與活塞相對于液壓缸行程之間的關系，這種情況下氣體的變化過程比較復雜，因此綜合后取 r=。 油氣彈簧系統剛度特性 剛度 特性 是油氣彈簧系統的一個重要的性質，直接影響到車輛的平順性、安全性、懸架動行程以及輪胎動載荷。 (3)外部環(huán)境參數，包括外部環(huán)境溫度或工作溫度外界的激勵信號、溫差以及油液品質等因素都會影響到油氣彈簧的特性。因為彈簧缸除了通過液體壓力傳遞彈性力外，又起到了減振器的作用。油氣彈簧在工作過程中，充入蓄能器的惰性氣體起彈性作用，因而蓄能器的結構參數主要影響系統的剛度特性。如果蓄能器結構參數選擇不當，油氣彈簧中蓄能器吸收壓力波動的效果就不理想。蓄能器在液壓系統中是一種液壓能儲存裝置，是油氣懸架的主要元件，其作用相當于鋼板彈簧。同時分析和計算對影響油氣彈簧特性的參數，也可以預測和判斷其性能特性，對進一步實驗研究提供依據，也具有重要意義。油氣彈簧不僅具有剛度特性和阻尼特性，還具有位移特性和速度特性等主要特性。 在位移激勵為 x 時，對于 蓄能器 E，有 ?? ?? xAV AE ，將其帶入式 ()即可求得蓄能器 D、 E內氣體溫度隨位移激勵 s的變化。 氣體的定容比熱 vgc 可表示為隨溫度而變化的經驗 公式 ： ? ? m o lvg mRTaTaTaac /1332210 ????? 式（ ） 式中： ia —— 經驗常數（ i=1， 2， 3）對于氮氣： 0a = 310 ； 1a ＝ 610 ； 2a = 910 ； 3a = 1210 ； 1R —— 氣體常數， 310? KkmolJ ? ； mol —— 氮氣的摩爾質量， kmolkg 。以蓄能器內氣體為研究對象，根據熱力學第一 定律 有 : ??? ?? ggg UWQ 式 () 式中： ?gQ —— 蓄能器內氣體從外界接受的熱流量 (W)； ?gW —— 氣體對外做功的變化率 (W)； ?gU —— 蓄能器內氣體內能的變化 (W)。 設油氣彈簧缸開始工作時，蓄能器內氣體溫度為 gT 和環(huán)境溫度 eT 相同。 蓄能器溫度 越野車油氣懸架系統及其密封的設計 25 工作時，油氣彈簧缸的壓縮和復原過程導致了蓄能器內氣體儲存能量和釋放能量，同時阻尼孔和單向閥的阻尼作用也不斷的消耗能量，這個過程將引起油氣彈簧缸和蓄能器內溫度的改變，而溫度的高低直接影響著油液的動力粘度和氣體的狀態(tài)變化過程，進而 影響油氣彈簧缸剛度特性和阻尼特性，因此，研究油氣彈簧缸的油溫和蓄能器內壓縮氣體的溫度變化是非常必要的。 越野車油氣懸架系統及其密封的設計 24 同理，由圖 ， C腔與蓄能器 D相通，油液從 C腔流入蓄能器 D或是從蓄能器 D流入C腔，之間須通過阻尼孔和單向閥，而且由于斷面積突然變化，也會產生沿程壓力損失和局部壓力損失，則 C腔油液壓力 CP 與蓄能器 D腔內氣體壓力 DP 的關系為 : ?????????? ???????????????????????????????????????? 2 )(12 )(14)(42)(]2/))(1([2 2122 222 2204032 xs i g nxs i g ndqxs i g ndqdlxs i g nxs i g nAAC qPP DC ???????? 式（ ） 式中 C—— 流量系數，一般取 ； 03A —— C腔與 D腔間阻尼孔截面積（ 2m ）； 04A —— C腔與 D腔間單向閥有效過流面積（ 2m ）； l —— C腔與 D腔 間細長圓孔的長度（ m）； d —— C腔與 D腔間細長圓孔的直徑（ m）； 1? 、 2? —— 油管與蓄能器出口油液局部阻尼力系數，當油液從油管流向蓄能器時，取 1? =1；當油液由蓄能器向油管流動時，取 2? =； 2q —— 單位時間內 C、 D兩腔之間油液流量（ sm3 ），計算方式如下： ??? xAq C2 式（ ） λ —— 沿 程阻力損失系數 ]17[ ，理論上講 Re64?? ，實際計算時要留有余地，這里取 Re75?? 式（ ） 其中雷諾數 Re通過下式計算： ?vd?Re 式（ ） 式中， ? —— 液壓油運動粘度（ sm2 ）； v —— C腔與 D腔間細長圓孔內油液平均流速（ m/s），用下式計算： 42d xAv C??? 式（ ） 以上 ()～ ()式即可確定 C 腔內油液壓力 CP ，將求出的壓強 AP 、 CP 代入式()，即可得液壓缸的輸出力 F。 蓄能器 E與活塞桿腔 B間通過浮動活塞相隔，所以有： EB PP? 式 () 如圖 ， A、 B兩腔的油液通過單向閥和阻尼孔相互流動，根據節(jié)流小孔理論，建立 A、B兩腔內油液壓力關系 方程 ， 即 : )(]2/))(1([2202011 ?? ?????????????? xs ig nxs ig nAACqPPBA? 式（ ） 式中： AP —— A腔內油液壓力（ Pa）； BP —— B腔內油液壓力（ Pa）； C—— 液體流量系數，取值為 ； 01A —— 阻尼孔截面面積（ 2m ）； 02A —— 單向閥有效過流面積（ 2m ）； 越野車油氣懸架系統及其密封的設計 23 1q —— 單位時間內 A、 B兩腔之間油液流量（ sm3 ），計算方式如下： ?? xAq A1 式（ ） ?x —— 活塞相對于缸筒的運動速度，當缸筒固定時，此速度即為活塞的運動速度（設活塞相對于缸筒向上運動（復原行程）時，速度為正，反之，在壓縮行程 ，速度為負），（ m/s）； )(?xsign —— 符號 函數 ，定義為： 1 0 ( ) 0 01 0xsign x xx? ????????? ???? 式（ ） 由式 ()確定 A腔壓