主动悬架减震器
悬架及磁流变减振器概述

悬架及磁流变减振器概述newmaker1 悬架的构造悬架是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总成,它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力(支撑力),纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架(或承载式车身)上,以保证汽车的正常行驶。
现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式,但一般都有弹性元件、减振器和导向机构三部分组成。
弹性元件:使车架(或车身)与车桥(或车轮)之间做弹性联系,但弹性系统受到冲击后,将产生振动。
持续的振动容易是乘员感到不舒服和疲劳,故悬架还应当具有减振作用,使振动迅速衰减,为此,在许多结构型式的汽车悬架中都设有专门的减振器。
车轮和车架和车身跳动时,车轮(特别是转向轮)的运动轨迹应符合一定的要求,否则,汽车的某些性能(特别是操纵稳定型)有不利的影响。
因此,悬架中某些传力机构同时还承担着使车轮按一定的轨迹相对于车架和车身跳动的任务,因此这些传力机构还起导向作用,故称导向机构。
由此看这三者分别起着:缓冲,减振和导向的作用。
在多数的轿车和客车上,为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜,在悬架中还设有辅助弹性元件-----横向稳定器。
1.弹性元件;2.纵向推力杆;3.减振器;4.横向稳定器;5.横向推力杆图1汽车悬架结构示意图并非所有的悬架都设置上述这些单独的装置不可。
例如:常见的钢板弹簧,除了作为弹性元件起缓冲作用而外,当它在汽车上纵向安置,并且一端与车架作固定铰接连接时,既可负担起传递所有各向力和力矩,以及决定车轮运动轨迹的任务,因而就没有必要在另行设置导向机构。
此外,一般钢板弹簧是多片叠成的,它本身即具有一定的减振能力,因而在对减振的要求不高时,在采用钢板弹簧作为弹性元件的悬架中,也可以不装减振器。
由悬架的刚度和悬架弹簧支撑的质量(弹簧质量)所决定的车身自然振动频率(或称振动系统的固有频率)是影响汽车的行驶平顺性的悬架重要性能指标之一,人体所习惯的频率是步行身体上下运动的频率,约为1~6Hz。
浅析汽车底盘主动悬架控制方法

浅析汽车底盘主动悬架控制方法随着汽车技术的不断发展,汽车底盘主动悬架系统已经逐渐成为了一种常见的装备。
这种系统可以根据车辆当前的驾驶状态和路况来主动调节悬架硬度,提升行车舒适性和稳定性。
在本文中,我们将对汽车底盘主动悬架控制方法进行一个浅析。
一、主动悬架原理主动悬架是指车辆悬挂系统具备主动调节功能,通过传感器感知车身运动状态,再根据实时数据调节悬架系统的工作参数,实现对车身姿态和路面适应性的主动调节。
主动悬架主要包括主动减振和主动悬架控制两部分。
主动减振通过控制减振器的阻尼力来调节车辆的悬挂硬度;主动悬架控制则通过控制空气悬挂元件或电磁阻尼器来实现对车辆悬挂的主动调节。
二、主动悬架控制方法1. 传统悬架控制传统的悬架系统主要通过设置不同的弹簧和减振器来实现对车辆悬挂系统的调节。
这种悬架系统在工作过程中需要依靠车辆的行驶速度和路面情况来进行调节,无法实现主动的悬架控制。
因此在高速行驶和复杂路况下,传统悬架系统的性能会受到一定的限制。
主动悬架控制方法则是通过悬架系统内置的传感器和控制单元,实时感知车辆的运动状态和路面情况,并根据这些数据来主动调节悬架系统的工作参数。
目前主动悬架系统主要采用以下几种控制方法:(1)电子控制电子控制是主动悬架系统的核心技术之一,通过悬挂系统内置的控制单元收集和处理来自传感器的数据,并根据预设的悬架调节算法来控制悬挂系统的工作状态。
在电子控制技术的支持下,主动悬架系统可以根据车辆当前的行驶状态和路况主动调节悬架硬度,提升行车舒适性和稳定性。
(2)气动控制为了实现对悬架系统的精准控制,主动悬架系统还需要配备一套高效的控制算法。
主动悬架控制算法的设计主要考虑以下几点:姿态控制是主动悬架系统的重要功能之一,通过感知车辆的侧倾角和纵向加速度来调节悬架系统的工作状态,提升车辆的稳定性和操控性。
(2)路面适应(3)悬挂硬度调节主动悬架系统在汽车领域具有广泛的应用前景,目前已经成为了豪华车和高端车型的标配。
半主动及主动减震器需求趋势及技术路线

半主动及主动减震器需求趋势及技术路线本文介绍了半主动及主动减震器的概况和案例,分析了下未来的需求趋势以及举例了些主动及半主动减震器的技术路线。
半主动及主动减震器的概况减震器是整车上的一个重要功能件,在保证车辆的舒适性和操纵稳定性方面有着重要的用途。
减震器有被动和主动之分,被动减震器(传统减震器)是无法自发适应路况,其阻尼是固定的。
现实中,人们期望在保证驾驶车辆操作稳定性的同时,兼顾舒适性,要做到兼顾,就必须采用非传统的减震器,也就是主动或半主动的减震器。
但实际这种需求的实现是必须与悬架一同来考虑的。
所以谈主动及半主动减震器就得谈到汽车悬架。
减震器的主动及半主动实际与悬架的主动与否是关联的,或者说将二者的主动及半主动要区分开来谈。
被动悬架系统传统的悬架在设计过程中不可避免地要不断在乘坐舒适性和操纵稳定性之间寻求平衡。
最终设计的悬架参数(弹簧刚度和减震器阻尼等)是不可调节的,使得传统悬架只能保证汽车在一种特定的道路和速度条件下达到性能最优的匹配,并且只能被动地接受地面对车身的作用力,而不能根据道路、车速的不同而改变悬架参数,更不能主动地适应路况条件甚至控制地面对车身的作用力。
主动悬架系统采用电子等技术实现汽车悬架的自主控制,依据道路、车速的不同而改变悬架参数(弹簧刚度和减震器的阻尼等),悬架刚度和阻尼动态的自适应调节使悬架系统始终处于最佳运行状态,既能使汽车乘坐的舒适性达到令人满意的程度,又能使汽车的操纵稳定性达到极佳状态。
主动悬架、主动减震器有逐步向中低端车型上过渡的趋势主动悬架:诸如空气弹簧、液压弹簧、带路况预知探测装置的悬架系统,除了减震器阻尼可调,还可以实现悬架车身姿态的调节,以找到车身适应实时路况的最佳运行姿态。
半主动悬架:与被动悬架类似,只是悬架参数可以在一定范围内调节,多数是减震器阻尼或弹簧刚度在一定范围内可调。
减震器阻尼的可调也分多种可调选择方案。
主动减震器:可以自主调节阻尼的减震器。
汽车半主动悬架系统阻尼可调减振器AMESim模型参数辨识

汽车半主动悬架系统阻尼可调减振器AMESim模型参数辨识ZHAO Kai-xuan;CHEN Shuang【摘要】为了建立阻尼可调式减振器AMESim模型,通过对电磁阀式阻尼可调减振器的力学特性研究建立最初的减振器AMESim模型,然后通过实物测量得到AMESim模型的部分参数.然后利用遗传算法,并根据减振器示功特性实验数据对阻尼可调减振器模型复原阀、流通阀的阀口参数进行辨识.最后进行阻尼可调减振器实际特性实验和AMESim模型仿真特性实验,对比阻尼可调减振器AMESim模型力学特性与实际阻尼可调减振器的力学特性.结果表明所建模型可用于减振器控制算法的设计和估计减振器台架试验中难以测量到的动态数据,为汽车阻尼可调半主动悬架控制研究奠定基础.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)036【总页数】8页(P253-260)【关键词】电磁阀;阻尼可调;遗传算法;参数辨识【作者】ZHAO Kai-xuan;CHEN Shuang【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】U463.33汽车悬架减振器能够衰减由路面不平引起的振动,提高汽车乘坐舒适性,且随着电子技术的发展,阻尼可调减振器在汽车悬架系统中的应用日益广泛[1]。
目前,国内外诸多学者已经对传统减振器和阻尼可调减振器均进行了大量的分析和研究,如文献[2]根据筒式减振器内部油液流动建立了减振器数学模型,文献[3,4]都建立了筒式减振器的AMESim模型,用于估计减振器台架试验难以测量的动特性。
文献[5]对一种电磁阀控制的阻尼连续可变减振器进行了外特性的理论分析,通过试验验证该减振器的功能。
文献[6,7]以阻尼可调半主动悬架系统为研究对象,研制了一种电磁阀外置式阻尼连续可调减振器及其控制系统,建立SDVSS系统动力学仿真模型,进行了仿真与实车试验研究。
郭孔辉团队对阀控阻尼可调减振器进行了大量的控制算法研究[8]。
江苏大学杨柳青等对具有电磁阀减振器的1/4车辆半主动悬架非线性控制展开研究[9]。
电磁阀控制半主动悬架可调减振器的研制

De eo me t f nAdu tbeDa e nr l db oe odo vlp n j sa l mp rCo tol yS ln i f oa e
S mi a tv u p n i n S se e - c i eS s e so y t m
Lu We h Wa gZ o g a g C e h n j n, u o g e i i e z , n h n l n h nC a gi G oH n w n i , a
i dc t rts, p e h r ce si e c e ta e c rid o t fo w ih i dc tr da a a d s e d c a a trsi c r e n ia o t s e d c a a t r t b n h ts r are u , r m h c n ia o ig m n p e h r ce it u v e i c r c
( . b i r l ies y 2He e olg fId sr n e h ooy; .h n h iT W tmoieHodn sC r ) 1He e ma v ri ; . b iC l eo u t a dT c n lg 3S a g a R Auo t lig op No Un t e n y v
有 明显 的 区别 。 明基 本 达 到 了 阻尼 的软 、 可 调 。 说 硬
主 题词 : 半ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 动悬 架
减 振器 电磁 阀 阻尼调 整 文章编号 :00 3 0 (0 20 —0 0 0 10 —7 32 1 )9 0 3— 4
中图分 类号 :4 33 文献标 识码 m U 6. 3
车辆 稳 定 性 和 乘 坐 舒适 性 的影 响 。 研 制 了 电 磁 阀 控制 阻尼 可 调 减 振 器 . 进 行 了减 振 器 示 功 试 验 、 度 特 性 台架 试 并 速 验 , 出 被 动减 振 器 及 可 调 减振 器 的示 功 图 和速 度 特 性 曲 线 。结 果 表 明 . 可 调 减振 器 的软 、 阻 尼 力 随速 度 的变 化 得 该 硬
主动悬架系统

主动悬架系统主动悬架是用一个有自身能源的力发生器来代替被动悬架中的弹簧和减振器。
根据作动器响应带宽的不同,主动悬架又分为宽带主动悬架和有限带宽主动悬架,也被叫做全主动悬架和慢主动悬架。
全主动悬架系统所采用的作动器具有较宽的响应频带,以便对车轮的高频共振也加以控制。
作动器多采用电液或液气伺服系统,控制带宽一般应至少覆盖0〜15Hz,有的作动器响应带宽甚至高达100Hz。
结构示意图见上图。
从减少能量消耗的角度考虑,也可保留一个与作动器并联的传统弹簧,以用来支持车身静载。
主动悬架的一个重要特点就是,它要求作动器所产生的力能够很好地跟踪任何力控制信号。
因此,它为控制律的选择提供了一个广泛的设计空间,即如何确定控制律以使系统能够让车辆达到最佳的总体性能。
近二十年来,有大量关于主动悬架的研究论文及专题回顾文献发表。
研究结果表明,主动悬架能够在不同路面情况及行驶条件下显著地提高车辆性能。
主动悬架的研制工作起始于八十年代。
Lotus 制造了第一辆装有主动悬架的样车。
其系统的响应可达30Hz,它可使乘坐舒适性和转弯及制动时的车身姿态控制提高约35%还有一些主动悬架实施的例子,如Lotus Turbo Esprit 、Damlar Benz的试验样机系统、BMW和Ford等。
然而,由于这些主动悬架系统具有的高成本、高能耗、增加的重量及复杂程度,使主动悬架仅限于样车及一些赛车等有限的应用上。
结构上,有限带宽主动悬架通常由作动器与一个普通弹簧串联后,再与一个被动阻尼器并联构成,见上图。
这种系统在低频时(一般小于5 或6 赫兹)采用主动控制,而高于这个频率时,控制阀不再响应,系统特性相当于传统的被动悬架,而被动悬架在高频时的效果也比较好。
由于有限带宽主动悬架作动器仅需在一窄带频率范围内工作,所以它降低了系统的成本及复杂程度,比全主动悬架便宜得多。
尽管如此,它的主动控制仍然覆盖了主要的车身振动,包括纵向、俯仰、侧倾以及转向控制等要求的频率范围,改善了车身共振频率附近的行驶性能,提高了对车身姿态的控制,性能可达到与全主动系统很接近的程度。
《2024年连续可调阻尼减振器设计与半主动悬架的控制算法仿真》范文

《连续可调阻尼减振器设计与半主动悬架的控制算法仿真》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展,车辆行驶的平稳性和舒适性越来越受到人们的关注。
连续可调阻尼减振器作为一种新型的减振装置,在提高车辆行驶的平稳性和舒适性方面具有重要作用。
本文将介绍连续可调阻尼减振器的设计原理及其实现在半主动悬架系统中的应用,并对其控制算法进行仿真分析。
二、连续可调阻尼减振器设计2.1 设计原理连续可调阻尼减振器通过改变阻尼力的大小,实现对振动能量的有效吸收和耗散。
其设计原理主要依赖于阻尼材料的特性以及结构设计。
在阻尼材料的选择上,需要选择具有高能量吸收、高稳定性及耐久性的材料。
在结构设计上,要考虑到阻尼力的调节范围、调节速度以及结构的紧凑性等因素。
2.2 结构设计连续可调阻尼减振器的结构设计主要包括活塞、阻尼材料、油封等部分。
其中,活塞的设计要考虑到其运动轨迹的精确性和稳定性;阻尼材料的选择和布置要保证其在各种工况下都能发挥良好的减振效果;油封的设计要保证油液的密封性,防止油液泄漏。
三、半主动悬架系统设计与实现3.1 半主动悬架系统原理半主动悬架系统通过调整减振器的阻尼力,实现对车辆振动的有效控制。
与传统的被动悬架相比,半主动悬架具有更高的控制精度和适应性。
在半主动悬架系统中,减振器是核心部件,其性能直接影响整个系统的性能。
3.2 半主动悬架系统实现在半主动悬架系统中,通过传感器实时监测车辆的振动情况,并将数据传输给控制器。
控制器根据接收到的数据,通过控制算法调整减振器的阻尼力,从而实现对车辆振动的有效控制。
此外,还需要对传感器和控制器进行优化设计,以提高系统的稳定性和可靠性。
四、控制算法仿真分析4.1 仿真环境与模型建立为了对半主动悬架系统的控制算法进行仿真分析,需要建立相应的仿真环境和模型。
仿真环境应包括车辆的动力学模型、路面模型、传感器模型、减振器模型等。
在建立模型时,需要考虑到各种因素的影响,以保证仿真的准确性和可靠性。
主动减震原理

主动减震原理
主动减震是一种汽车悬挂系统,通过采用传感器和电动执行器来主动调节悬挂系统的阻尼,从而实现减震效果。
这种技术主要基于车身传感器感知车辆行驶和路面状况,然后通过电脑处理和控制算法,实时调整悬挂系统的阻尼。
主动减震系统由几个主要组成部分构成。
首先,传感器用于监测车辆的加速度、姿态和路面状况等数据。
这些传感器可以安装在车身各个位置,如前后悬挂系统、车轮或车身上。
其次,传感器将采集到的数据传输给电脑处理单元。
电脑处理单元通过分析和处理数据,判断车辆的运动状态和路面条件,并生成相应的控制信号。
最后,通过电动执行器,控制信号被传递到悬挂系统的阻尼调节器,调整阻尼的硬度或软度,从而改变悬挂系统的减震效果。
主动减震的原理是根据车辆行驶和路面情况的实时变化,通过调整悬挂系统的阻尼,使车辆始终保持最佳的悬挂效果。
例如,当车辆经过颠簸不平的路面时,系统会感知到这种情况,并通过增加阻尼来减缓车身的上下移动,提供更好的悬挂效果,从而提高驾驶舒适性和稳定性。
相反,当车辆行驶在平坦的高速公路上时,系统会降低阻尼,提高悬挂的柔软度,以提供更好的悬挂舒适性。
主动减震系统的优点是可以根据不同的驾驶条件和个人喜好进行调节,提供更加个性化的驾驶体验。
此外,它还可根据路面条件的实时变化,做出及时的调整,提供更好的悬挂效果和驾
驶稳定性。
然而,主动减震系统的成本较高,安装和维护也相对复杂,因此一般在较高级别的汽车上采用。
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3 三种主动悬架减震器3.1 电流变减震器3.1.1 电流变效应电流变效应是指某些特殊流体的表观粘度、剪切应力等在施加外电场以后随电场强度的变化而急剧变化,而且这种变化是可逆的。
电流变液是极性且易于极化的分散介质均匀分散在绝缘连续介质中形成的悬浮液或乳浊液, 其流变特性和物理状态随外加电场的变化而改变【9】。
由于电流变技术本身涉及多种学科,不同的研究学者采用不同的材料和配比得到不同的试验结果,但是绝大多数学者较为赞同场致极化理论【10】, 认为电流变流体在外加静电场的作用下, 均匀悬浮于其中的电介质粒子产生极化, 被极化的粒子相互吸引,按电场方向形成规则的键状结构, 破坏了未加电场时的布朗运动规律, 增加了液体的粘性,并使之产生屈服强度。
在电场的作用下,这类悬浮液的表观粘度在毫秒级的时间内, 原来可以流动的液体变稠、变硬, 直至停止流动, 达到固化, 此时的电流变液具有固体的特征,既保持一定的形状、表现出具有明显的屈服应力或体现固体特征的弹性模量有明显的变化。
电场撤消后,电流变液立即变稀, 恢复原来流动的液体状态。
这一现象称为电流变效应。
它是电流变液在电场作用下,从流动性能良好的牛顿流体变成为屈服应力很高的粘弹塑性体的结果。
3.1.2 流体性能分析电流变流体多为两相多组分的悬浮液,这种悬浮液一般由基础液、固体颗粒和使粒子表面活化和增加粒子悬浮稳定的添加剂组成【11】。
固体颗粒一般有无机非金属粒子、有机半导体材料粒子、高分子有机半导体材料粒子和复合材料粒子等形式。
各种电流变液体的组成成分各不相同,但从基本构成上来讲,绝大多数电流变液是由细微的固体颗粒均匀分散在非极性低粘度绝缘液体中制得的悬浮体,为了进一步改善电流变液的性能,还适当加一些添加剂【12】。
优秀的电流变液体一般都具备以下特性:(1)高沸点、低凝点,以便应对长时间处于工况的要求;粘度低,以便于在没有施加电场时液体粘度低阻尼小,一般在没有施加电场时液体可以当做牛顿流体处理;(2)应有足够宽的工作温度,并能保证在此温度范围内有有效稳定的电流变效应;(3)固体颗粒具有较高的相对介电常数和较强的极性,与基础液的比重适当防止沉淀,适当的颗粒大小和适当的形状;(4)基础液一般需要高电阻和低电阻率,即绝缘性良好,密度尽可能的大并且化学性能稳定;(5)电流变效应明显,在没有施加电场时具有低的抗剪切应力和表观粘度,当施加了电场后能够快速响应没有迟滞现象并且具有较高的抗剪切应力和表观粘度;(6)对达到固化状态的电场强度要求不大,过高的电场强度增加电能的消耗,电场过高还可能击穿电流变流体,使得流体变质减少使用寿命;(7)对外界的条件如温度、湿度的变化以及长期存储等都不敏感,使得在长期的使用和存储过程中性能保持稳定,不会退化或变质。
3.1.3 电流变减震器工作模式电流变减震器按其工作流体的流动形态可以分为三类【13】:流动模式、剪切模式和复合模式。
图1.1 电流变阻尼器工作原理图(1)流动模式正负极板保持不动(如图1.1),电流变液流过极板间隙,通过改变施加于极板的电场强度,可以改变流过极板的电流变液的粘度,从而导致进出口两端的压差发生变化,从而可以调节阻尼器的阻尼。
流动模式的阻尼器主要由活塞杆、活塞体、工作电极和蓄能器组成,它与剪切模式的阻尼器结构上最大的差别就是活塞体与工作电极正极是分离的。
这种阻尼器极板的面积可以设计的很大,提供较大的阻尼,对于重工的选择比较合适,如果阻尼器由旁通则阻尼器的体积就相对比较大【12】,另外这种阻尼器的零电场的阻尼都相对比较大,阻尼可控的范围就窄了。
流动模式的优点就是正负极板之间没有相对运动,极板定位要求也比较低,极板之间的间距可以设计的很小,可以获得较高的电场强度易于加工。
(2)剪切模式剪切模式的电流变减震器是利用活塞壁与筒壁的相对运动剪切电流变液体而获得阻尼的【14】。
剪切模式阻尼器是由活塞杆、活塞体、电极和工作缸组成的,活塞沿垂直于电场方向运动,利用电流变液与电极表面的摩擦产生阻尼,通过电场控制电压改变电流变液的粘度和屈服应力来控制阻尼力的大小。
剪切模式的阻尼器结构简单,加工方便,零电场时阻尼力和屈服应力都相对较小,阻尼可控的范围较大。
由于极板是运动的,一般极板的结构尺寸都比较小,相对运动的极板面积有限,因此阻尼力的绝对值较小。
(3)复合模式复合模式综合了剪切和流动模式的特点, 阻尼力一部分来自活塞体对电流变液的剪切作用, 一部分来自活塞体与工作缸间隙对流体的节流作用(如图1.1)。
复合模式阻尼器也是有活塞杆、活塞体、工作缸和蓄能器组成。
通过控制电极之间的电压从而改变电场强度,这样流过电极的液体状态发生改变从而控制阻尼力的大小。
复合模式的阻尼器结构简单、加工方便,综合了流动模式与剪切模式的优缺点,是一种理想的工作模式。
3.1.4 电流变减震器结构设计分析由于电流变减震器设计的指导思想是应用电流变技术改进现有的液力减震器,使之成为阻尼力可调的主动式减震器,根据其工作原理以及结构可知,在进行设计时应注意一下几方面的要求:电极的面积足够大,减震器要实现宽范围的阻尼调节度就必须在结构基础上保证足够大的电极面积,在同样的电场度下课调节的阻尼力相对要大。
电极间的间隙【9】要慎重选择,在电压一定的情况下,较大的间隙会使得电场强度减小,为了弥补只能增大减震器外部尺寸增加极板面积,如果极板较小在高电压加上时很可能将极板击穿,导致极板失效,因此合适的极板间隙非常重要。
极板绝缘,正负极板的电压在工作时相当高,保证两极板之间绝缘以避免极板击穿或者电晕失效。
散热,高温不利于电流变减震器的正常工作,高温下流体的饱和气压将降低,流体容易产生乳化作用,在减震器回弹的过程中高温和负压将使流体产生气泡并且流体粘度降低,减震器通过电压来调节阻尼力,由于流体受高温影响将会大大降低阻尼力的产生而使减震器失效。
为了保证电压调节阻尼力的大小,在减震器的结构上尽可能的让大部分的电流变液体通过极板间隙,保证电流变液发挥最大的效能。
结构上保证无论是压缩行程还是回复行程都不要出现空行程,同时控制压缩行程的阻尼力要小于回复行程的阻尼力。
极板加工要平整,不得带有毛刺,防止尖端放电。
兼有液力减震器与电流变减震器的结构,这样在电路出现问题时减震器还能够发挥液力减震器的作用不至于完全失效。
3.1.5 电流变减震器实例结构分析根据电流变减震器的工作模式,研究学者在对其进行结构上设计的时候也有偏向,大部分的研究还是针对筒式电流变减震器【9 15 16】上。
筒式电流变减振器是人们研究得比较多的电流变装置, 它是利用电流变液的屈服后性质, 即屈服应力的可控性, 可以制成各种电流变液的可控器件, 电流变减振器可以实时调整阻尼参数, 而又不施加能量给被隔振系统, 能耗极低, 具有一般被动或主动阻尼器无法企及的优点。
而筒式电流变减震器也有流动、剪切、复合模式。
其中流动模式主要是通过调节流体流过电极间隙时的抗剪切应力和表观粘度来控制电流变减震器的阻尼。
充气式电流变减震器由活塞杆、活塞、浮动活塞、电流变液体、工作缸和环形筒组成。
减震器内外筒之间有一定的间隙,高压电源的正极与内筒壁相连,负极与外筒壁相连,在间隙中行程电场。
浮动活塞下充满高压氮气,来补偿活塞杆运动造成的工作缸体积的变化。
当减震器的活塞上下运动时,活塞上下腔的电流变液通过内筒壁的上下小孔经过内外筒之间的环形间隙,使得活塞上下的电流变液进行交换。
流体通过环形间隙产生阻尼力,同时通过改变施加在内外筒壁上的电压改变流经内外筒壁间隙流体的表观粘度和抗剪切应力来改变流体阻尼力的大小实现调节。
在压缩行程中, 液体由下腔经过间隙流入上腔, 下腔压力大于上腔压力, 使活塞向下的运动受阻; 在复原行程中, 液体由上腔经过间隙流入下腔, 上腔压力大于下腔压力, 使活塞向上的运动受阻。
因此, 活塞上下运动都将消耗很大的振动能量, 使振动消失, 并且这种耗散振动能量的能力随着外加电场强度的变化而变化。
3.2 磁流变减震器3.2.1 磁流变液及特性磁流变液英文名称Magnetorheological Fluids,简称MRF【17】。
磁流变液体一般由三部分组成:基液、可极化的磁性微粒和稳定剂。
基液是磁流变液的基体,要求极为严格,一般可以是硅油、变压器油、矿物油、合成油、水、优质煤油、辛烷、甲烷脂类等等,通常以硅油应用最多【17】。
磁性微粒的粒径一般在1—10微米范围内,通常采用铁、钴、镍等磁性材料,或者是以上的磁性材料的复合再加上一些硅、硼等少量元素组成的具有明显磁流效应的材料。
稳定剂是用来保证磁性微粒在基液中的团聚稳定性和沉降稳定性的,通常稳定剂具有特殊的分子结构:一端对磁性颗粒界面能够产生较高的亲和力,吸附于磁性颗粒的表面;另一端为极易分散于基液中的具有适当长度的弹性基团。
一般采用氧化硅胶添加剂或者其他表面活化剂。
磁流变液主要应用于各个领域的主动半主动阻尼器,为了满足要求磁流变液必须有以下的特性【21】:(1)汽车减震器工作温度一般范围较宽,且长时间工作,要求磁流变液体工作范围要广,避免温度太高或者太低失去磁流变效应而失效。
(2)磁性微粒要求要有较高磁饱和度、高磁导率、低矫顽力。
磁饱和度越高所能提供的屈服应力也就越高,综合价格与效果铁粉的选择更加合适;磁导率高的磁性颗粒能在较小的磁场下就能形成较大的磁性颗粒,较大的磁性颗粒能产生大的屈服应力,能满足低能耗的要求;较低的矫顽力可以使磁性液体具有很好的退磁效果,在没有磁场施加时磁场能够很快恢复到零磁场的状况下。
(3)基液要求低粘度、高沸点、低凝点,粘度低在零磁场的时候剪切屈服应力较低,可调阻尼范围也增加;沸点高凝点低则磁流变减震器的工作范围广,在极端天气的状况下也能稳定工作不罢工。
(4)基液磁导率比较高,化学性能稳定;为保证在控制磁场的过程中基液不会被高磁场击穿要求基液的磁导率要高;无论是高温、高压、湿度不同的情况下,基液都不能与磁性颗粒或者稳定剂发生任何物理或者化学反应。
(5)沉降稳定性,磁流变液中的磁性颗粒体积比较小,进入基液以后容易吸附在大粒子上,使得液体容易沉降、结团;基液与磁性颗粒的密度差别比较大,在稳定状况下容易形成沉淀分层,使得液体失效。
针对磁性颗粒的吸附性,可以添加稳定剂或者表面活性剂;基液选择最好使用密度比较大的,磁性颗粒的直径也可以适当的减小。
(6)无毒无异味价格低廉(7)磁流变液随着磁场的增强,其剪切屈服应力也增强,才能满足阻尼力变化的需求。
同时响应时间短,控制在几毫秒以内,使得磁流变液能够跟的上控制系统的响应速度。
(8)磁流变性能长期有效,以保证磁流变器件长期可靠的工作,外界环境的变化,特别热循环、工作压力、摩擦产生的微粒等可能引起磁流变体的性能发生变化,严重影响磁流变器件的正常工作。