基于两级蓄能器结构油气悬架的特性研究
8 论油气悬挂的性能特点及研究现状
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较 为准 确 地 描 述 悬 挂 缸 工 作 时 的 内 特 性 清 楚 地 分 析 相 关 因 素 对 系 统 外 特性 的 影 响 规 律 从 而 为 油 气 弹 赞
悬 挂 闭锁 文 章编 号
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型 越 野 车 辆 以 及 载 货 汽 车 都 具 有 很 好 的 匹 配效 果 同 时 储 能 比 很 大 约 为 ! # # # 1 2 3 4 5 −以 % 6 7 氮 气 充 8 气 压 力 为 例 / 重 量 比 钢 板 弹 簧 轻 0 9 比扭 杆 弹 簧轻 #
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其 机 动 性 例如 安 装 油 气 悬 挂 与 安 装 扭 杆 悬 挂 的 6 % Χ 坦 克 在 美 国 阿 伯 丁 试 验场 第 三 号 越 野 跑道 −地 面 不 平 度 为 , # 2 2 /上 进 行 对 比 试 验 前 者 平 均 时 速 达 到 了
油气悬架在工程车辆的应用与研究
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油气 悬架 在工程 车辆 的应 用与
研 究
文 ／ 吴仁 智 杨学 良
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由蓄能 器（ 当于气体 弹簧） 相 和具 有减 振
的重 要 地 位
悬架是 连接 车架和车 轴（ ） 间的 桥 之 所有 元件的总成 ，通常意 义上是 由弹 簧 装 置、减振器和 导 向机构 等三部分元 件 组成 虽然在车辆 的结构 实现 上 ，组成 悬 架 的各 元件 未必 都以 独立 的形 式 出现 。 但所体 现的功能是 各环节需要 实现的 。 在表 １ 的悬架一 般分类 与表 ２的悬
地位 。
年 代 末 ， ｕｔｎＤｅ ｅ ｐ ｎ ｔ Ａ， Ｍｏ ｌ ｖ ｌ ｍｅ ｔ ｄ的 ｏ ｏ Ｌ
Ｅ， ｕｔｎ Ａ ・ ｅｔ １７ 进行 了油 Ｍｏ ｌ 和 ｏ Ｂ ｓ在 ９ ９ 气 悬架的工程 应用和分析 ，并注册 了商 标 “ ｙａ ａ”油气） Ｈ ｒｇ ｓ （ 。对 油气液体 内连 工 悬架进行 了性能 、重量 、成本和安装 方 面的详细研 究分析 ，为 油气悬架研 究
根据 收集的有 关资料 ，油气悬架 已
应用的主要 领域有 以下几方面 ：
油气悬架在 车辆悬架 系统
吴 仁智 杨学 良： 徐州 工程机械研究所
军事特种车辆
表 １ 悬架 的一般分类
按车身和车辆 （ ） 桥 之间 有无悬架 的方 式 刚性悬 架 弹性悬 架 按连接方式 按结构特点 有轮 胎减振 无轮胎减振 有轮 胎减振 独 立悬架非独 立悬 架
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阻尼
等需要外部 能量输入 ） 小能量输入 闭环控 制或 开关控制控制 系统 应用
，
（ 油气悬 架能实现的性 能 要求与部分功能 ） 较复 杂，成本较高 ．能量消耗 低，
油气悬架技术研究现状及原理介绍
油气悬挂技术研究现状及原理介绍摘要：本文介绍了国内外在油气悬挂领域的研究现状，指出了目前国内技术水平与国外先进技术水平的差距。
详细论述了单气室油气悬挂系统的工作原理，并分析了油气悬挂结构参数对性能的影响规律，为油气悬挂结构设计提供了参考。
最后提出了今后国内在油气悬挂技术领域的研究方式和思路。
关键词：油气悬挂；工作原理；结构参数1 概述油气悬挂以气体（一般为惰性气体氮）作为弹性介质，而用油液作为传力介质。
它一般是由气体弹簧和相当于液力减震器的液压缸组成。
与传统悬挂相比，它具有良好的非线性刚度特性和非线性阻尼特性，能够最大限度满足车辆的平顺性要求。
同时储能比很大约为330000Nm/kg(以6Mpa氮气充气压力为例)，重量比钢板弹簧轻50%，比扭杆弹簧轻20%，从而使它拥有了广阔的发展前景。
2 国内外研究现状[1]油气悬挂技术始于20世纪60年代后期Karnopp发明的油气减震器，它最先应用在德国和日本的重型车辆上，以后逐步推广应用到军用特种车辆及工程车辆上。
20世纪80年代，国外出现大量有关油气悬挂方面的发明专利，说明国外对油气悬挂技术的应用早已进入成熟阶段。
在理论方面，国外定性定量的研究工作已经开展得比较全面，对于如何进行结构参数的设计以及结构参数的变化如何影响油气悬挂的性能，应该说都有较好的研究成果，但由于涉及结构设计的关键环节，属于企业核心技术，所以很难看到相关的资料。
国内在油气悬挂技术研究方面起步较晚，直到80年代初期才真正有实际产品出现。
1984年上海重型汽车制造厂通过参考美国样机设计的油气悬挂应用到该厂的SH380、SH382矿用自卸车上，但使用效果较差；1992年徐州工程机械集团有限公司从德国利勃海尔公司引进了LTM1025、LTM1032、LTM1050全地面起重机，促进了油气悬挂技术的推广应用。
随后一些高校也开始进行油气悬挂技术的研究，北京理工大学、同济大学、大连理工大学、浙江大学、吉林大学等都从不同角度对油气悬挂进行研究分析。
登高平台消防车油气悬架系统匹配及建模
尼， 车辆动态性能受路面条件和载荷等环境 因素影响
小， 使 车 辆具有 较好 的平 顺性 和稳 定性 。 目前 国内外市 场上 的 消防车 主要 是采 用通 用汽 车
弹性元件和阻尼元件组成 的传统悬架 ， 而传统悬架 系 统 由于其 刚度 和阻 尼 的 固有 线 性 特 性 ， 对 于 不 平 坦路 面适应 性 较差 ， 难 以满足 人们 对车 辆行 驶平 顺性 、 安 全 性和操纵稳定性 的要求。油气悬架指的是以油液传递 压力 ， 用惰 性气 体作 为 弹性介 质 ， 由蓄 能器 和悬 架液 压
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ — ｐ ｎ ｅ ｕ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃｌ ｉ ｍｂ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ Ｆ ｉ ｒ ｅ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｓ
学 出版 社 ， １ ９ ８ ０： ２ ６ ６— ２ ９ ３ ．
［ ４ ］ 彭先勇 ， 陆 中良， 李受人 ， 等． Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ的液压 油
缸多 目标 优 化 设计 ［ Ｊ ］ ． 湖北工 业大学学报， ２ ０ １ １ ， ２ ６
（ ４ ） ： ７ ９—８ １ ．
版社 ， １ ９ ７ ８ ： ７ ７—７ ８ ．
［ ３ ］ 汪宇， 王东方． 基于 Ａ ＷＥ的立式 加工 中心床身 优化设 计 ［ Ｊ ］ ． 微计算机信息 ， ２ ０ １ ０ ， （ １ ） ： １ ３ ０—１ ３ １ ， １ ７ ８ ．
［ ８ ］ Leabharlann 中利夫 ， 浦 田哄三 （日） ． 液 压流 体力 学 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 科
关键 词 ： 油 气悬 架 ； 消防车 ； 刚度 ； 阻尼 中图分 类号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ７ ； Ｔ Ｈ ２ ３ １ 文 献标 志码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ０ － ４ ８ ５ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ － ０ ０ ３ ６ － ０ ４
车辆油气悬架性能研究及现状分析
车辆油气悬架性能研究及现状分析许路;苏铁熊;侯军海;史小航【摘要】阐述了油气悬架的结构及其工作原理,研究了油气悬架的刚度特性、阻尼特性、高度可调性、减震性、单位储能比.概述了油气悬架技术的国内外研究现状,并对国内外技术状况做了对比分析,指出了口前国内油气悬架技术研究和产品开发中亟待解决的问题及解决方法.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】2页(P87-88)【关键词】油气悬架;性能研究;现状分析【作者】许路;苏铁熊;侯军海;史小航【作者单位】中北大学机电工程学院,山西太原030051;中北大学机电工程学院,山西太原030051;中北大学机电工程学院,山西太原030051;中北大学机电工程学院,山西太原030051【正文语种】中文0 引言油气悬架指的是以油液传递压力，用惰性气体 (通常为氮气，其化学符号为N2)作为弹性介质，由蓄能器 (相当于气体弹簧)和具有减振器功能的悬架缸组成。
悬架缸内部的节流孔、单向阀等，代替了通常的减振器元件，构成的油气悬架集弹性元件和减振器功能于一体，形成一种独特的悬架系统。
1 油气悬架结构及工作原理(1)单气室悬架液压缸图1 单气室悬架液压缸的结构图1为单气室悬架液压缸的结构，在活塞杆的内部有一个空腔，该腔通过数个阻尼孔和单向阀将液压缸的A、B腔沟通，蓄能器通过管路与液压缸的A腔相通。
车辆受到不平路面激励时，活塞及活塞杆组件相对于缸筒作往复运动，若活塞及活塞杆相对缸筒收缩，则A腔的油液受到压缩而向两个方向移动:一是进一步压缩蓄能器内部的气体而进入蓄能器;二是通过阻尼孔和单向阀而进入B腔。
若活塞及活塞杆相对缸筒伸张，则B腔的油液受到压缩，迫使B腔的油液通过阻尼孔向A腔流动 (此时单向阀处于关闭状态)，同时因A腔增大的体积大于B腔缩小的体积，结果会导致蓄能器的部分油液在气体压力作用下进入 A 腔［1］。
(2)双气室悬架液压缸图2所示的油气悬架液压缸结构是双气室结构，液压缸的内部有A、B、C三个油腔，C腔一方面通过数个阻尼孔和单向阀与B腔相通，另一方面还通过管路与左蓄能器相通，A腔通过管路仅与右蓄能器相通。
工程车辆油气悬架系统的研究现状及发展趋势
和油气不分隔式 （ 或称之油气混合式） ，而油气分 隔式又分为活塞隔离式和气囊 隔离式 。由于隔离
建筑 机械 ２０．３（ ０７０ 上半月刊）
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的开 和闭 ，使 悬 架 压 缩 行 程 中阻 尼 力 比较 小 ，以
（ ｉ ｈｒ）公 司 的 Ｌ Ｍ 系列汽 车起重 机 、 日本神 Ｌｅ ｅｒ ｂ Ｔ 户 （ Ｂ Ｌ Ｏ）钢 铁株 式会社 生 产 的 Ｒ 系 列越 ＫＯ Ｅ Ｃ Ｋ 野 轮胎起 重机 。 （）铲 运 机 械 ，如 美 国 卡 特 彼 勒 （ ａｅｐｌ ３ Ｃ ｔｒｉ — ｌｒ ａ）公 司生产 的 Ｔ Ｓ一２ Ｂ自行 式铲运 机 。 ４ （） 自卸 车 ，如 美 国卡 特 彼 勒 （ ａｅｐｌ ｒ ４ Ｃ ｔｒｉａ） ｌ
［ 收稿 Ｅ期］２ ０ —０ —０ ｌ ０６ ９ ４ ［ 通讯地址］ 孙建 民，北 京建筑 工程 学院 机 电与汽 车工 程
学院
桥的轴荷 ，这种形式油气悬架系统常用于汽车起 重机 ，而 自卸汽 车则较 多采用独 立式油 气悬架 。
按 油气 是 否 分 隔 ，油 气悬 架 分 为 油 气分 隔 式
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专题论述
ＳＵＲＶＥＹＩ ＮＧ
工程 车辆 油气 悬架 系统 的研 究 现状 及 发展 趋 势
孙建 民
（ 建筑 工程 学院 北京 机 电与汽 车工程学 院 ， 京 北 １０ ４ １ ００４
［ 摘要］ 油气悬架具有 良好的非线性刚度和阻尼特性，能够较大限度地满足工程车辆平顺性和操纵稳
得到应用 。在各种形式 的悬架 系统 中，油气悬架 系统具有优越的非线性渐增性可变刚度特性 和 良 好的减振性能，能够满足轮式工程 车辆在各种复 杂 和恶劣 的非 公路 路 面 下 正 常行 驶 的需 要 ，使 车
油气悬架的应用及性能控制研究进展
有传 统悬 架技 术 的基本 性 能 ，又 符合 现代 悬架 技术 的特 点 和发展 方 向 。
６ 结束语
采 用起 重机 吊装 预制 梁 的施工方 法 ，具有 施 工 机具 简单 、易于操 作 、成本 低 、工期 短 、质量 安全 易于保 证 等优 点 。但 由于 受 起 重机 的起 重 量 限 制 ， 难 以实现对 重量与 长度 大 的预制 梁 。
工程 车辆 上采 用 的油气悬 架 系统 主要 有独立 式 和互 联式 ２种结 构形 式 ，如 图 １ 所示 。互 联 式油 气 悬架 各悬 架缸 的油液通 过液 压软 管相 连 ，气腔气 体 压强 基本 不变 ，能够 自动平衡 各 车桥 的轴荷 ，这 种 形 式 的油气 悬架 系统 常 用于汽 车起 重机 ，而 自卸 汽 车多 采用独 立式 油气 悬架 。 目前 ，油气 悬架 应用 的 主要领 域有 ＿ Ｊ ２ ：
系统性 能控制的研究进展 ，并进行相应 的评 价。 关键词 ：油气悬架 ；控制技术 ；研究进展
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ Ｈｙ ｒ ｓｒ ｃ ： ｈ ｄ ｏ— ｐ ｅ ｍａｉ ｓ ｓ ｅ ｓｏ ａ ｏ ｎｙ ｔ ｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｆｔｅ ｔ ｄ ｔ ｎ ｌｐ ｓ ｉｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｎ ｂ ｔａｓ ｎ ｕ ｔ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ｈ ｓ ｎ ｔｏ ｌ ｈ ｅ ｆ ｍａ ｃ ｓ ｏ ｒ ｉ ｏ ａ ａｓｖ ｕ ｐ ｎ ｉ ｕ ｌ ｃ ｏ ｈ ａ ｉ ｏ ｏ ｃ ｍｐｅ ｅ ｓ ｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｆｓ ｗ ａ ｔ ｅ ｓｓ ｅ ｓｏ ． Ｉ Ｃ ｌ ｍｅ ｔｔｅ ｄ ｍ ｎ ｓ ｏ ｏｈ ｅ ｓ ａ ｄ ｓ ｂｌ ｙ ｏ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｖ ｈ － ｏ ｒｈ ｎ ｉ ｅｆ ｍａ ｃ ｓ ｏ ｌ ｃ ｖ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ｔ ａｌ ｅ ｈ ｅ ａ ｄ ｆ ｍｏ ｔｎ ｓ ｎ ｔ ｉ ｔ ｆｅ ｇｎ ｅ ｎ ｅ ｉ ｖ ｏ ｏ ｉ ｓ ａ ｉ ｉ ｄｅ ． １ ｓ ｐ ｐ ｒｃ ｖ ｌ ｔｅ ｌｔｓ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｈ ｄ ｏ ｐ ｅ ｍａｉ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｃ ｎ ｏ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｖ ｌ ａｅ ． ｓ Ｉｌ ａ ｅ ｏ ｅ ｈ ｅ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｙ ｒ — ｎ ｕ ｔ ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｅｆ ｍａ ｃ ｏ ｔ ｌ ｅ ｈ ｏ ｙ ａ ｄ ｅ ａｕ ｔ ｉ ｉ ￣ ａ ｃ ｏ ｒ ｏ ｓｔ Ｋｅ ｗｏ ｔ ： ｈ ｄ ｏ ｐ ｅ ｍａ ｃ ｓｓ ｅ ｓ ｎ ｃ ｎ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｙ ｒｓ ｌ ｙ ｒ — ｎ ｕ ｔ ｕ ｐ ｎ ｉ ； ｏ ｔ ｌｔ ｎ ｌｇ ；ｄ ｖ ｌｐ ｅ ｔｔ ｎ ｉ ｏ ｒ ｃ ｅ ｅｏ ｍ ｎ ｒ ｄ ｅ
油气悬挂的性能特点及研究现状
油气悬挂的性能特点及研究现状油气悬挂一般是以惰性气体（氮）作为弹性介质，以油液作为传力介质，呈现出很好的非线性特性，对重型越野车辆以及载货汽车都具有很好的匹配效果，同时储能比很大，约为330000Nm/kg（以6MPa氮气充气压力为例），重量比钢板弹簧轻50%，比扭杆弹簧轻2O%，从而使它拥有了广阔的发展前景。
1、油气悬挂性能特点及其研究的必要性油气悬挂主要由油气弹簧组成，集弹性和阻尼元件于一身，同时缸体具有一定的导向作用，所需车体布置空间较小，以其优越的非线性弹性特性和良好的减振功能，能够最大限度地满足工程车辆的平顺性要求。
从其整体结构看，目前工程车辆上应用的油气悬挂系统主要有独立式和互连式两种类型；从油气弹簧的形式看，则分为单气室油气分离式、双气室油气分离式、多级压力式和油气混合式等。
与其他悬挂系统相比，油气悬挂具有如下特点。
1）非线性变刚度特性，油气悬挂具有非线性变刚度、渐增性的特点。
当车辆在平坦路面行驶时，悬挂动行程较小，弹性介质承受瞬时压力所产生的刚度也就小，能够满足平顺性的要求；当车辆在起伏地行驶时，弹性力呈非线性变化且幅值增加，可以吸收较多的冲击能量，发挥出气体单位质量储能比大的特点，有效起到缓冲作用，避免了能量直接传递到车身以及“悬挂击穿”现象的出现，从而提高车辆的越野速度，改善其机动性。
例如安装油气悬挂与安装扭杆悬挂的M60坦克在美国阿伯丁试验场第三号越野跑道（地面不平度为90mm）上进行对比试验，前者平均时速达到了38.62km/h，而后者仅为14.48km /h。
另外，对于载荷变化较大的车辆，其必要性也很明显。
若悬置质量变化，刚度不变，则固有频率会随着载荷发生改变。
例如解放牌汽车满载时，后悬挂质量约为空车的四倍多，倘若使用线性悬挂系统，则满载与空载的车身振动频率分别为1.6HZ和3.2HZ。
固有频率的大范围变化会导致车辆行驶性能变差；而油气悬挂的非线性刚度特性能够有效克服这一缺点，将车身固有频率保持在一个相对稳定的范围，这对载重型车辆是至关重要的。
论油气悬挂的性能特点及研究现状
文 献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ０— ９ ８ ２ ０ ）０— ０ ９— ４ １０ ４ ９ （０ ８ １ ０ ５ ０ 置 空 间 较 小 ， 其 优 越 的 非 线 性 弹 性 特 性 和 良好 的 减 以 振 性 能 ， 够 最 大 限 度 地 满 足 工 程 车 辆 的平 顺 性 要 求 。 能 从 其 整 体 结 构 看 ， 前 ５ 程 车 辆 上 应 用 的 油 气 悬 挂 系 目 １ ２
分析 了 国 内已 有 的技 术 积 累 ， 别 归 纳 了所存 在 的 问 题 和 不 足 ， 出 了该领 域 急 需 开展 的 研 究 方 向 ， 油 气 悬挂 的 开发 和 特 提 为 完善 提 供 了参 考 。
关键词 ： 油气 悬 挂 刚 度 特性 阻 尼特 性 悬 挂 闭锁
中 图分 类 号 ：Ｈ ０ ． ３ Ｔ ７ ３６
４ 结 束 语
纵剪 机 一 直 被视 为不 易 装 配 ， 调整 ， 变化 ， 难 宜 剪
４ 鹏建声编著． 冲压加工质量控制与故 障检修 【 ． Ｍ］北京 ： 机械
工 业 出 版 社 ，０７ ２０．
切 精 度 不 宜 保 证 ， 经 过 上 述 对 纵 剪 机 左 立 柱 导 向 的 但 改进 和 采 用 右立 柱 （ 立 柱 ） 承 间 隙新 的测 量 方法 ， 双 轴 使 纵 剪 机 不 但 提 高 了 部 件 本 身 的 各 项 精 度 ， 工 出 的 加
油气 悬 挂 一 般 是 以 惰性 气 体 （ ） 为 弹性 介 质 ， 氮 作 以油液作 为传 力介 质 ， 现 出很 好 的非线 性特 性 ， 重 呈 对
型 越 野车 辆 以及 载 货 汽 车 都具 有 很 好 的匹配 效 果 ， 同
油气悬挂技术在矿用胶轮车上的应用
３）油缸 直径 ＤＨ 的计 算 （ 两个 油缸） 每 个 油缸 受 力 Ｆ Ｉ ２ ＝ ／Ｆ
已矢 Ｐ １ Ｍ ａ １ ０ ｇ ｃ 口 ＝ ８Ｐ ＝８ ｋ ／ｍ （） ４
为 了开 发 市场 ，我去 年在 某 公司 ，参考 成 熟机 型结 构， 以本 人为 主 设计 并制作 了一 台 ｗ ５型 防爆 柴油机 无 ｅ
分可 选 １ ０ｕ。 ２ｎ ｎ 可 得 Ｓ８ ＋２ ＝ ０ （ １ ＝ ０ ｌ０２ ０ ｎ ） ｍ （） ６
阎 选用 直径 １ ０ ｍ 行 程 ２ ０ ｍ 耐 压 ２ Ｍ ａ的工 ０ｍ ： ０ｍ ： ０Ｐ 程用 后 转耳 液压 油缸 为 宜 。 ３２ 囊式 蓄 能器 的确 定嘲 ．
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面 的距 离 变长 ， 要保 证 工 作人 员和采 掘 物质 及 时 、 快捷
２） 计算 油缸 的 受 力 Ｆ各作 用 力分 别对 后 悬 架 ０ 点
的运 送 ， 轨 胶轮运 输 车 是… 个重 要 的手段 。由于井 下 取 力矩 列 平衡 方程 ： ＝ ｗｈ ｄ 无 ｅ ｄ 十 Ｇｈ Ｆ
到 不再 上升 后放 开手 柄 。
Ｖ＝Ａｖ ［Ｐ／ 。Ｉ． （ 。 。 。 ｏ ／ （。Ｐ）／４ Ｐ／ ） 。 １ Ｐ ］
将 （ ）（ ） （） １ ） 代入 上式 ７ ８ ９ （０ 式
ｖ－ ． ２ ／ （／ ） １ ３ １ ） １ － ． ７ Ｌ 。０ ６ ８ ［３ ４ ４（／ ８ ７ｊ １ １ （） ７ ４
ａ３０ ＝ ３０ ｂ３０ ＝ ２０ ｃ１０ ； ０ ４ ｄ ６０ ＝９ ｅ４ ＝ ５ ０ １）状 态 参 数 的 定 义 及 计 算
图３ ＷＣ ５无轨胶轮车油气悬挂布置图
Ｐ－ － 充 力 ； ｏ－ 预
油气悬架用双气室活塞式蓄能器[发明专利]
![油气悬架用双气室活塞式蓄能器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/418babddf9c75fbfc77da26925c52cc58bd6909a.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810970334.X(22)申请日 2018.08.24(71)申请人 山东万通液压股份有限公司地址 262300 山东省日照市五莲县高泽镇(五莲县火车站附近)(72)发明人 王刚 于善利 冯绪良 (74)专利代理机构 青岛智地领创专利代理有限公司 37252代理人 黄钰(51)Int.Cl.F16F 9/06(2006.01)F16F 9/32(2006.01)(54)发明名称油气悬架用双气室活塞式蓄能器(57)摘要本发明提出一种油气悬架用双气室活塞式蓄能器，属于油气悬架技术领域。
本油气悬架用双气室活塞式蓄能器包括上缸体和下缸体，上缸体的内横截面积与下缸体的内横截面积不相等，上缸体的下端与下缸体的上端密封连接使上缸体和下缸体连通，上缸体内设置上浮动活塞，下缸体内设置下浮动活塞，在上浮动活塞和下浮动活塞之间于上缸体或下缸体设置限位块，限位块的中间位置开设上下贯通的油孔，在上浮动活塞和下浮动活塞之间于上缸体或下缸体连接油嘴，上缸体经气道连接上注气嘴，下缸体经气道连接下注气嘴。
本发明的有益效果：两气室的有效工作面积不同，其阻尼推力不同，可以保证油气悬架提供的缓冲减振同时满足车辆在空载、满载的要求。
权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 108757806 A 2018.11.06C N 108757806A1.一种油气悬架用双气室活塞式蓄能器，其特征在于：油气悬架用双气室活塞式蓄能器包括上缸体和下缸体，上缸体的内横截面积与下缸体的内横截面积不相等，上缸体的下端与下缸体的上端密封连接使上缸体和下缸体连通，上缸体内设置有可沿上缸体的轴线作直线往复运动的上浮动活塞，下缸体内设置有可沿下缸体的轴线作直线往复运动的下浮动活塞，在上浮动活塞和下浮动活塞之间于上缸体或下缸体设置有限位块，限位块的中间位置开设有上下贯通的油孔，在上浮动活塞和下浮动活塞之间于上缸体或下缸体连接有油嘴，上缸体经气道连接有上注气嘴，下缸体经气道连接有下注气嘴。
矿用汽车油气悬架系统动力学性能研究.
太原理工大学硕士学位论文矿用汽车油气悬架系统动力学性能研究姓名：曹瑞元申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：熊诗波20100501矿用汽车油气悬架系统动力学性能研究摘要车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性与整车本身的振动特性有关，而整车的振动特性又取决于悬架的固有特性，因此悬架的固有特性直接决定了整车的行驶平顺性和乘坐舒适性。
悬架的特性主要是刚度特性和阻尼特性。
传统悬架的刚度和阻尼都是固定不变的，整车振动的固有频率会随着簧载质量的变化而变化，因此采用传统悬架的车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性较差。
油气悬架作为一种新型的悬架系统，它是以油液为传递介质，以惰性气体（通常是氮气）作为弹性介质，具有良好的非线性刚度和阻尼特性，可以保证车辆在行驶过程中平稳运行、减小路面激励带来的颠簸、减轻驾驶疲劳、提高整车的行驶平顺性和乘坐舒适性。
因此，对油气悬架系统性能的研究对于改善整车的行驶平顺性和乘坐舒适性具有重要的现实意义。
矿用汽车在实际使用过程中，由于油气悬架系统经常出现损坏，导致了整车的乘坐舒适性较差，影响了工人的工作效率。
基于以上问题，本文以WC5型矿用汽车（无轨胶轮车）为研究对象，对油气悬架系统进行动力学性能研究，通过对矿用汽车油气悬架系统分析，寻求问题的根源。
首先，对结构进行了相应的优化改进，增加单向阀、阻尼孔充当减振元件以缓解不平路面对矿用汽车带来的冲击；将原结构中的机械式三位三通换向阀替换为电磁换向阀，以消除机械式随动臂对阀带来的冲击力；这在一定程度上，提高了矿用汽车行驶平顺性和乘坐舒适性，为油气悬架结构参数优化、合理选择和确定以及对矿用汽车油气悬架系统的自主研发设计提供了一定的理论基础和参考依据。
其次，利用流体动力学和非线性振动理论，建立了考虑油液非线性刚度、活塞与液压缸壁之间的动摩擦力、蓄能器结构参数等因素的油气悬架非线性数学模型。
采用液压仿真软件AMESim ，通过对仿真模型进行DOE 试验仿真分析，不仅获取了影响油气悬架系统性能的结构参数，而且也相应验证了油气悬架非线性数学模型的正确性；区别于现阶段的半主动油气悬架研究主要集中在对阻尼系数的控制上，采用三位三通电磁换向阀，通过对油气悬架系统的充放油控制减轻了路面对车身的冲击振动；并通过参数化优化设计对影响油气悬架系统性能的结构参数进行了改进，减小了车身的垂直加速度，并得到了油气悬架最优化刚度特性曲线。
油气悬架的特征及其结构原理分析
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油气悬架的应用领域
!军 事 车 辆
意大利生产的“ 半人马座” 轮式
装甲车、 法国生产的 !"#$%&’( 轮式输送车、 瑞士 生产的“ 锯脂鲤” 轮式装甲车等。
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油气悬架的结构、 原理及影响因素分析
悬架液压缸的结构 （ 单气室悬架液压缸结构 %） 图 % 为单气室悬架液压缸的结构，在活塞杆的
（ 双气室悬架液压缸结构 !） 图 ! 所示的油气悬架缸结构是双气室结构， 液 压缸的内部有 "、 #、 $ 三个油腔， $ 腔一方面通过数 个阻尼孔和单向阀与 # 腔相通， 另一方面还通过管 路与左蓄能器相通， " 腔通过管路仅与右蓄能器相 通。 当活塞及活塞杆相对缸筒收缩时， " 腔的油液会 受到压缩而进入右蓄能器， $ 腔的油液因 # 腔容积 增大而受到左蓄能器气体压缩进而通过阻尼孔和单 向阀进入 # 腔； 相反地当活塞及活塞杆相对缸筒伸 张时， # 腔的油液因受到压缩而通过阻尼孔进入左 蓄能器， 右蓄能器的油液因 " 腔容积增大而受到右 蓄能器气体压缩进而进入 " 腔。 与单气室悬架液压缸情形类似，在前一种情形 下， 因单向阀开启， 活塞及活塞杆组件相对缸筒运动 时受到的阻尼力较小； 在后一种情形下， 因单向阀关 闭，活塞及活塞杆组件相对缸筒运动时受到的阻尼 力较大。 沟通， 且与各自的蓄能器相连接。 在这种条件下路面 的激励产生的冲击可通过悬架缸的液压油传递给存 有一定压力气体的蓄能器，从而起到缓冲和吸收振 动的作用， 此外， 该种连接还可减小起重机转弯时的 侧倾角， 从而改善了起重机的行驶稳定性。 （ 整车升降 %） 在四个气动阀接通的前提下，同时接通 ’!、 ’( （ 或 ’&、 ’%） 可实现车架的整体升高（ 或降低） ， 从而 提高整车的通过性能。 （ 单侧升降 (） 在四个气动阀接通的前提下，单独接通一侧的 电磁阀可使该侧的车架升高 ) 如接通 ’!* 或降低 ) 如 接 通 ’ &* ， 而另一侧的车架会有较小幅度的升高或 降低。
新型轨道车辆双蓄能器式油气悬架特性研究
新型轨道车辆双蓄能器式油气悬架特性研究
肖启瑞;黄学翾;石本改;唐拥林;王波群
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2012(000)005
【摘要】为准确描述双蓄能器式油气悬架力学特性,基于流体力学原理,完整建立了某型城市客运车辆双蓄能器式油气悬架的力学模型,仿真得到了该型油气悬架的速度特性与位移特性；详细介绍了不同于一般车辆液压悬架阀片式的实体式阻尼阀；讨论了油气悬架关键参数对其外特性的影响,发现振动速度、蓄能器气压等因素对油气悬架外特性影响较大.双蓄能器式油气悬架是一类集变刚度特性与非线性阻尼力的气、液耦合体,适合载重量变化较大的城市客运车辆,有利于改善车辆平顺性.【总页数】4页(P29-32)
【作者】肖启瑞;黄学翾;石本改;唐拥林;王波群
【作者单位】广东机电职业技术学院汽车学院,广东广州510515;广州地铁集团运营事业总部车辆中心,广东广州510000;广东机电职业技术学院汽车学院,广东广州510515;广东机电职业技术学院汽车学院,广东广州510515;广东机电职业技术学院汽车学院,广东广州510515
【正文语种】中文
【中图分类】U469.3
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浅谈双极蓄能器油气平衡悬架性能及重量优势
浅谈双极蓄能器油气平衡悬架性能及重量优势张恩; 刘勇; 李治宝; 范学琼; 刘洋; 李广耀【期刊名称】《《汽车实用技术》》【年(卷),期】2019(000)020【总页数】3页(P107-109)【关键词】油气平衡悬架; 单极蓄能器; 双极蓄能器; 压力特性; 轻量化【作者】张恩; 刘勇; 李治宝; 范学琼; 刘洋; 李广耀【作者单位】三一集团有限公司湖南长沙 410100; 陕西重型汽车有限公司陕西西安 710200【正文语种】中文【中图分类】U463.33引言油气弹簧因为有较大的储能比，在重型汽车上应用较多。
经典的平衡悬架形式是油气分离式，悬架结构简图如图1 所示。
油气弹簧全部充满液压油，液压油作为承载介质，同时弹簧油气弹簧内部设计有阻尼孔及单向阀，集成减振器的功能，蓄能器气体腔充满氮气，通过气体压缩来吸收路面冲击，上下推力杆及横推力杆实现车桥导向。
在悬架设计时，通常以满载状态的轴荷参数作为设计输入，同时兼顾空载状态车身高度等作为边界限定条件。
空载状态和满载状态轴荷差异非常大，一般差异可达到5 倍以上，这就导致空满载状态悬架油液压力的差异也较大。
以瞬时平衡状态进行研究，此时悬架油液压力与蓄能器气体压力达到瞬时平衡，压力相等。
图1 油气平衡悬架结构简图单极蓄能器结构简图如图2 所示，路面的冲击使油腔油液压力产生变化，进而活塞移动压缩气室气体，吸收路面冲击。
图2 单极蓄能器结构简图若油气平衡悬架蓄能器为常规单极蓄能器，由理想气态方程可知：式（1）中：P1——满载状态蓄能器气体压力；V1——满载状态蓄能器气体体积；P2——空载状态蓄能器气体压力；V2——空载状态蓄能器气体体积。
假设P1=5P2，则容易得出V2=5V1。
例如某款重型汽车设计的满载气体容积为10L，因此空载状态下蓄能器的气体体积需要达到50L。
在悬架设计时，因为车轮、上装等的限制，很难进行如此大体积的蓄能器布置。
若蓄能器体积小于空载状态的体积要求，为满足满载状态悬架的承载，必然需要较大的充气压力，导致的结果就是空载状态悬架液体压力小于蓄能器气体压力，不能达到瞬时平衡，此时相当于蓄能器气体不能有效压缩，不能吸收路面的冲击载荷。
论油气悬挂的性能特点及研究现状
论油气悬挂的性能特点及研究现状
李春艳;谢东升;陈轶杰;李彪;王亚军
【期刊名称】《机械制造》
【年(卷),期】2008(046)010
【摘要】分析了油气悬挂相比于传统悬挂的性能特点,介绍了国内外在该领域的研究现状及其应用成果,指出发达国家在理论探讨和设计方面的多样化,并且具有成熟的计算方法和手段,同时列举了装配有油气悬挂系统的不同类车辆.分析了国内已有的技术积累,特别归纳了所存在的问题和不足,提出了该领域急需开展的研究方向,为油气悬挂的开发和完善提供了参考.
【总页数】4页(P59-62)
【作者】李春艳;谢东升;陈轶杰;李彪;王亚军
【作者单位】中国北方车辆研究所,北京,100072;南京军区司令部兵种训练基地,南京,210016;中国北方车辆研究所,北京,100072;北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081;中国北方车辆研究所,北京,100072;中国北方车辆研究所,北
京,100072
【正文语种】中文
【中图分类】TH703.63
【相关文献】
1.锌银电池银电极的性能特点和研究现状 [J], 张瑞阁;刘孟峰;李海伟
2.离子交换纤维吸附净化有害气体的性能特点及研究现状 [J], 王新泉
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油气悬挂系统特性
油气悬挂系统特性吴永闯;游明琳【期刊名称】《起重运输机械》【年(卷),期】2015(0)12【摘要】Based on analysis of the structural type and hydraulic principle of the oil-gas suspension system,the paper uses the mechanical vibration theory to calculate the rigidity of the energy accumulator and develop the mathematical model for displacement,speed,and load characteristics of the suspension hydraulic cylinder,performs equivalent analysis on the application system structural drawing,and draws conclusions based on the characteristics of the suspension system by analy-zing the speed and load change of the suspension hydraulic cylinder,providing theoretic basis for further study of the oil-gas suspension system.%在分析油气悬挂系统机构形式及液压原理的基础上，运用机械振动理论，计算蓄能器的刚度，建立悬挂液压缸位移、速度与载荷特性数学模型，并应用系统结构图进行等价分析，最后通过悬挂液压缸的速度与负载变化分析悬挂系统的特性，得出相应的结论，为进一步研究油气悬挂系统提供理论依据。
【总页数】3页(P61-63)【作者】吴永闯;游明琳【作者单位】三一汽车起重机械有限公司研究院长沙 410600;贵州师范大学机械与电气工程学院贵阳 550001【正文语种】中文【中图分类】U463.33【相关文献】1.油气悬挂系统特性研究2.油气悬挂系统特性分析及其动态仿真研究3.基于Simulink气体溶解对油气悬挂输出特性影响分析4.汽车起重机连通式油气悬挂系统仿真分析5.油气状态对车辆油气悬挂特性影响建模分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
油气悬挂系统的结构特点及分类
油气悬挂系统的结构特点及分类
赵力航;陈轶杰;管继富;王亚军;张中生
【期刊名称】《农业装备与车辆工程》
【年(卷),期】2009(000)003
【摘要】分析了悬挂系统的作用及构造特点,对不同种类的悬挂形式进行了分析,并指出了气体作为弹性介质的优越性.系统地阐述了各种形式油气悬挂的安装形式及其工作原理,分析了国内已有的技术积累以及与国外先进水平的差距,给出了提升国内在该领域发展的思路,为油气悬挂系统的开发和成熟提供了参考.
【总页数】4页(P12-14,18)
【作者】赵力航;陈轶杰;管继富;王亚军;张中生
【作者单位】北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081;北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081;中国北方车辆研究所底盘部件技术部,北京,100072;北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081;中国北方车辆研究所底盘部件技术部,北京,100072;中国北方车辆研究所底盘部件技术部,北京,100072
【正文语种】中文
【中图分类】TH703.63
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(Beijing Institute of Space Launch Technology, Beijing 100076,China)
Abstract： According to the characteristics of heavy duty vehicle in the full load and unload condition, the gap is large, based on the traditional hydraulic spring suspension; a two-stage accumulator suspension is designed, which is suitable for requirement of vehicle operation. The mathematical model of the hydraulic spring suspension and the two-stage accumulator hydro-pneumatic suspension stiffness and damping are established, and the vibration model of the single suspension is established. The vibration characteristics of the suspension under the condition of full load and unload are compared and analyzed. The results show that the reasonable matching for the parameters of the two-stage accumulator, the inherent frequency of the suspension system is basically the same under the two conditions, and the two-stage accumulator suspension has obvious effect on improving the ride comfort and stability of the vehicle. Key words： heavy duty vehicle; suspension system; two-stage accumulator; the inherent frequency
基金项目： 国家自然科学基金项目 （51605020） 为重型车辆电液控制系统的研究。
图 1 1/4 车两级蓄能器油气悬架原理图
作者简介： 程斐 （1983-） ， 男， 陕西镇安人， 工程师， 博士。主要研究方向
该油气悬架系统的工作原理是： 当悬架上跳运动 时， 一部分油液从油气弹簧无杆腔进入两级蓄能器， 压
0 引言
一种两级蓄能器结构的油气悬架系统， 并建立该两级 蓄能器结构悬架系统刚度与阻尼的非线性数学模型， 通过仿真分析与试验分析验证其有效性。
承载车身整备质量的悬架系统是重型车辆最重要
的分系统之一， 是车辆行驶平顺性、 操作稳定性和行进 速度的决定性因素， 之前针对重型车辆悬架系统的研 究相对较少。文献[1]对单级蓄能器结构油气悬架刚度 的刚度与弯道侧倾力越小。文献[2]量化分析了一种履 的平顺性进行了仿真优化研究。文献[4]研究了一种液 系统的工作特性。 传统液压弹簧悬架能够满足工程车辆低车速的行 驶要求， 对于行驶车速较高的重型车辆而言， 大刚度的 液压弹簧悬架在提高车辆舒适性和操作稳定性是有限 的[5]， 独立液压弹簧悬架的使用局限性很大。本文设计
Hydraulics Pneumatics & Seals/No.02.2017
doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2017.02.019
基于两级蓄能器结构油气悬架的特性研究
（北京航天发射技术研究所， 北京 100076）
摘 要： 针对重型车辆在空载和满载工况下载荷差距较大的特点， 在传统液压弹簧悬架基础上设计了适合车辆作业要求的两级蓄能器 结构的油气悬架系统， 建立了液压弹簧悬架与两级蓄能器结构油气悬架刚度和阻尼的数学模型以及单悬架的振动模型， 对比分析了 在模拟随机路面输入下， 悬架在空载与满载工况下的振动特性。仿真与试验结果表明： 通过对两级蓄能器参数的合理匹配， 能够使悬 架系统的固有频率在两种不同工况下基本一致， 验证了改进后的两级蓄能器油气悬架在改善车辆行驶的平顺性和稳定性效果显著。 关键词： 重型车辆； 悬架系统； 两级蓄能器； 固有频率 中图分类号： TH137
收稿日期： 2Байду номын сангаас16-09-14
1 两级蓄能器结构油气悬架建模
1.1 两级蓄能器结构油气悬架 示， 1/4 车悬架系统由高压气室、 低压气室、 油气弹簧、 变阻尼调节器、 管路系统以及工作介质液压油组成。 1/4 车两级蓄能器结构油气悬架原理如图 1 中所
与侧倾特性进行了研究， 结果表明预充压力越大悬架 带车辆臂式油气悬架在四种不同动态模式下的阻尼特 性。文献[3]对大型轮式工程车辆连通式油气悬架系统 压惯性摩擦减震器， 这些研究成果都有效改善了悬架
文献标志码： A 文章编号： 1008-0813 （2017） 02-0067-06
程
斐， 郭建伟， 谢文建， 张军伟
Characteristic Research of Hydro-pneumatic Suspension with Two-stage Accumulator
CHENG Fei, GUO Jian-wei, XIE Wen-jian, ZHANG Jun-wei
67
液压气动与密封/2017 年第 02 期
缩气体起到缓冲作用； 另一部分油液由油气弹簧无杆 腔流经变阻尼调节器中的单向阀和节流孔进入有杆 腔， 压缩过程中变阻尼调节器中的单向阀是开启的， 因 此在压缩过程中油气弹簧表现出较小的阻尼特性， 以 便于来自地面的冲击更好的被蓄能器中的弹性气体吸 收。当悬架在下跳运动时， 变阻尼调节器中的单向阀 是封闭的， 油液仅能通过节流孔从油气弹簧有杆腔进 入无杆腔。同时， 在气室压力作用下蓄能器内油液返 回无杆腔， 在油气弹簧伸出过程中受到较大的阻尼力， 能够有效衰减振动。 1.2 数学模型 1.2.1 振动模型 单悬架质量-弹簧-阻尼二自由度振动系统如图 1 式中