Влияние текстуры поршня в условиях наклона и эксцентриситета работы на демпфирующие характеристики гидравлического амортизатора

Nov 29, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 9807 (2022) Цитировать эту статью

719 Доступов

Подробности о метриках

Для точного прогнозирования демпфирующих характеристик гидравлического амортизатора в условиях наклона поршня и эксцентриситета, особенно с учетом влияния конструкции поверхности поршня. В настоящей работе с учетом незначительного наклона и эксцентриситета поршня разработана более детальная математическая модель для оценки влияния текстуры поршня на характеристики демпфирования. На основе математических моделей резервуара и хода сжатия в сочетании с уравнением Рейнольдса была разработана новая модель демпфирующей силы, которая анализировала влияние конструкции поршня на характеристики демпфирования. Математические модели текстуры поршня, небольшого наклона поршня, эксцентриситета поршня и комбинации трех случаев разработаны для детального анализа влияния текстуры поршня в различных условиях работы на характеристики демпфирования. Результаты показали, что сила трения поршня увеличивается параболически с увеличением глубины, а сила трения поршня увеличивается линейно с увеличением площади. Текстуры поршня мало влияют на характеристики демпфирования в условиях определенных конструктивных параметров при нормальной работе поршня, однако текстуры слегка наклоненного и эксцентричного поршня оказывают большое влияние. В результате текстура поршня может привести к увеличению силы демпфирования, нарушению комфорта и безопасности. Поэтому необходимо, чтобы влияние конструкции поверхности поршня было точно предсказано на характеристики демпфирования в различных условиях работы. Результаты могут дать новое представление о конструкции гидравлического амортизатора и исследовании динамики систем автомобиля.

Двухтрубный гидравлический амортизатор широко используется в подвесках автомобилей и железнодорожных транспортных средств1,2 благодаря развитой технологии и умеренной стоимости. В современную эпоху, когда речь идет об автомобильном и железнодорожном транспорте, при стремлении к более высокой скорости особое внимание уделяется комфорту и безопасности. Динамические характеристики демпфирования гидравлического амортизатора оказывают большое влияние на динамические характеристики транспортных средств3,4. Динамические характеристики демпфирования зависят от конструкции амортизатора. Однако конструкции проектируются традиционным методом проектирования, включая опыт, а затем пересматриваются и корректируются путем повторения экспериментов. Это займет много времени и потребует больших затрат. Конструкции также проектируются методом численного моделирования. Это точно, быстро и удобно. Однако амортизатор обычно работает в сложных условиях. Трудно добиться точных характеристик демпфирования в различных сложных условиях работы. Поэтому важным направлением исследований является точное прогнозирование характеристик амортизатора с помощью метода численного моделирования для разработки оптимальных конструкций, подходящих для сложных условий работы.

Конструкция амортизатора оказывает большое влияние на динамические характеристики демпфирования. Дуйм5,6 и Юнг7 разработали детальное моделирование, включая внутреннюю структуру и процесс работы, проанализировали эффективность амортизации внутренней структуры. Безингер8, Бергер9 и Лион10 создали реологическую модель, включающую буфер, пружину и трение, и проанализировали влияние структурных параметров на характеристики демпфирования. Czop11 сформулировал, вывел и утвердил нелинейную модель из первых принципов, исследовал структурные вибрации при динамическом взаимодействии между монтажными элементами, клапанными системами и гидравлическим приводом амортизатора, а также зафиксировал динамические характеристики в широком рабочем диапазоне. Чжан12 разработал принцип работы мембранного двухполостного демпфера на основе амплитудно-чувствительного демпфера (MASD), его динамическая модель была получена путем объединения первопринципного моделирования гидравлических компонентов и эмпирического моделирования мембранного клапана. При этом было проанализировано влияние конструкции поршня и гидрораспределителя на динамическое демпфирование. Алиреза Фарджуд13 представил нелинейную модель однотрубных гидравлических демпферов, уделив особое внимание детальной структуре набора прокладок и их влиянию на общую производительность демпфера. Чжоу14 разработал механическую модель гибкого кольца-дросселя, основанную на принципах упругой механики. Подробно исследовано влияние толщины наложенных дроссельных срезов на размер дроссельного отверстия. Ван15 создал новую полнопараметрическую модель и выявил нелинейные характеристики демпферов пантографа высокоскоростных железных дорог, зависящие от смещения. Характеристики демпфирования анализируются по внутренним сечениям и размерам отверстий в стержне с помощью полнопараметрической модели. Фарфан-Кабрера16 представил обзор текущего состояния и будущих тенденций улучшения оптимизации критических трибологических компонентов, используемых в транспортных средствах, дал понимание самых последних достижений с точки зрения трибологических решений, применяемых к критическим компонентам. Трение между поршнем и цилиндром гидравлического амортизатора оказывает решающее влияние на демпфирующие характеристики амортизатора, что дает важное направление для более тонкого и комплексного моделирования амортизатора. Цзи17 и Чжан18 создали модель демпфирующей силы, которая учитывает трение между поршнем и цилиндром и анализирует демпфирующие характеристики амортизатора. Но трение рассчитывалось по постоянной или эмпирической формуле, которая не могла полностью отразить влияние конструкции поршня (в том числе морфологии поверхности поршня) на демпфирующие характеристики амортизатора.