液压悬置性能与结构调整的关系

产品结构和液压特性之间关系
4/10/2021 9
以上几个产品结构特性，一般会通过第2,3,4,5条结构的改变来改善产品液 压特性，以满足期望值。其中第4，5条最为常用，效果也最为明显。
以下将着重针对这几条来阐述产品结构与液压特性之间的关系，以便用 于指导改进液压性能。
上液腔体积刚度
4/10/2021 10
橡胶主簧在泵吸液体的过程中，有一定的膨胀变形，橡胶主簧的这种膨胀特性用 上液室体积刚度K1来表示，定义为 P / V，即压力变化与体积变化的关系。
下图是上液腔体积刚度与液压特性之间的关系。
上液腔体积刚度
4/10/2021 11
由上图可见，当上液室的体积刚度增加时，动刚度、滞后角均增加 ，滞后角出现峰值时的频率也增加。
• 在实际调整液压悬置性能过程中，目前可以做到定性，还未能做到定量 。
4/10/2021 23
• THANK YOU
• ANY QUESTION?
• 解耦膜厚度增加，则动刚度和滞后角均增加，峰值频率基本不变。
总结
4/10/2021 22
• 液压悬置在汽车上的应用比较广泛，一般高档汽车都使用液压悬置，在 个别豪华轿车上，甚至使用主动式液压悬置。所以掌握液压悬置性能的 规律变化比较重要。
• 虽然液压悬置性能的调整相比橡胶悬置比较复杂，但也有规律可循。液 压性能与结构之间的关系，以作规律性总结，可作为液压悬置性能调整 的方向性参考。
• 从上图可以看出，增加预压量（倒吸越多），动刚度降低而滞后角增加 ，滞后角峰值频率降低
• 皮碗倒吸是一个能有效改善液压特性的手段，对液压产品而言，一般都 要求皮碗倒吸。
其他因素与液压特性之间的关系
4/10/2021 21
• 2.改变解耦膜厚度
• 带解耦膜的液压悬置与不带解耦膜的相比，主要优势是能够降低高频区 域的动刚度。
4/10/2021 3
9 螺栓 8 支臂 7 限位块 6 液腔 5 橡胶衬
套 4 液压衬
套 3 铝芯子 2 骨架 1 支架
典型液压悬置产品
梯形液压悬置（惯性通道—解耦膜式）
4/10/2021 4
12 上液腔 10 底座 9 皮碗 8 流道盖
板 7 解耦片 6 上流道
板 5 骨架 4 主簧 3 支臂 2 骨架 1 上支架
惯性通道的横截面积
• 惯性通道横截面积即流道的横截面积，用A1表示。 • 惯性通道的横截面积与与液压特性之间的关系如下图。
4/10/2021 14
惯性通道的横截面积
4/10/2021 15
• 由上图可见，当惯性通道的横截面积增加时，动刚度、滞后角均下降，当 滞后角出现峰值时的频率增加。
• 这种结构改动由于改动比较简单，也不涉及橡胶主簧的改动，所以常被采 用来调整液压特性。
液压悬置的液压特性
4/10/2021 7
高频，小振幅（PP02）液压曲线
500 K* N/mm
400
300
200
100
0
0
50
100
150
200 Hz
Loss Angle
45
40
35
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ30
25
20
15
10
5
0
0
50
1.用于改善动力总成振动对车身的传递。 2.主要关注动刚度，高频段动刚度尽量低。
100
• 惯性通道的长度变更也是调整液压特性的常用手段。
橡胶主簧刚度，液体比重，流量阻尼系数
4/10/2021 18
• 橡胶主簧刚度，液体比重，流量阻尼系数这3种调整与液压特性之间关系 如下。
• 增加橡胶主簧刚度，液阻悬置的动刚度增加而滞后角减少，滞后角出现峰值的频率增加。 • 当液体比重增加时，动刚度、滞后角均增加，当滞后角出现峰值时的频率下降。 • 当流量阻尼系数增加时，动刚度、滞后角均减少。流量系数的变化不影响滞后角出现峰值
下图是等效活塞面积与液压特性之间的关系。
橡胶主簧的等效活塞面积
4/10/2021 13
• 由上图可见，橡胶主簧的等效活塞面积增大时，液阻悬置的动刚度， 滞后角均增加，但滞后角出现峰值时的频率下降。
• 这种结构改动相对体积刚度需要地改动小一些，对零件三向静刚度和 疲劳影响也相对较小，但准确定量也是比较困难。
典型液压悬置产品
方形液压悬置（惯性通道—解耦膜式）
4/10/2021 5
8 解耦膜 7 下流道
板 6 底板 5 皮碗 4 螺栓 3 上流道
板 2 限位杆 1 橡胶主
簧
液压悬置的液压特性
4/10/2021 6
K* (N/mm)
Loss Angle
低频，大振幅（PP2）液压曲线
400
350 300
250 200
150 100
50
0
Axial Frequency (Hz)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
50 45 40 35 30 25 20 15 10
5 0
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Axial Frequency (Hz)
1.用于改善路面振动对动力总成的传递。 2.主要关注滞后角峰值和对应的频率，峰值一般在30~70deg，峰值频 率在8~12Hz
但这种结构改进方案由于需要对主簧结构进行较大改动，会导致产 品静刚度和疲劳发生变化，所以风险较大，且难以准确定量。一般情况 下采用不多。
橡胶主簧的等效活塞面积
4/10/2021 12
橡胶主簧的作用有二个，一是承受动力总成的静、动态载荷，因此具有刚度 和 阻尼 ，二是起到类似活塞的作用，使液体在上、下液室之间来回流动，用等效 活塞面积 来表示其特性，用Ap表示。
150
200 Hz
产品结构和液压特性之间关系
4/10/2021 8
液压特性评价指标一般有动刚度，损耗角（也称为阻尼角，滞后角）和 以及相关联的频率。
产品结构特性的改进能使这些评价指标发生相应变化，且有规律性。产 品结构特性主要有：
1.橡胶主簧的刚度； 2.上液腔的体积刚度； 3.橡胶主簧的等效活塞面积； 4.惯性通道的横截面积 5.惯性通道的长度 6.液体的比重 7.流量阻尼系数
4/10/2021 1
液压悬置性能与结构调整的关系
龚碧峰 2011/3/19
典型液压悬置产品
圆锥形液压悬置（惯性通道—解耦膜式）
4/10/2021 2
10 上液腔 9 解耦膜 8 皮碗 7 下流道
板 6 上流道
板 5 节流盘 4 主簧 3 上罩 2 铝芯子 1 螺栓
典型液压悬置产品
衬套形液压悬置（仅惯性通道）
K*(N/mm) Phase Angle(Deg)
600
90
80
500
70
400
60
50
300
40
200
30
20
100
10
0
0
10
20
30
40
50
0
0
10 Freq20uency(H30z)
40
50
Frequency（Hz） ——主簧预压10mm
——主簧预压6mm
其他因素与液压特性之间的关系
4/10/2021 20
惯性通道的长度
• 惯性通道的长度即流道的长度，用L1表示。 • 下图是惯性通道与液压特性之间的关系。
4/10/2021 16
惯性通道的长度
4/10/2021 17
• 由上图可见，当惯性通道的长度增加时，动刚度、滞后角均增加，滞后 角出现峰值时的频率下降。对比上两图可见，惯性通道的长度对液阻悬 置性能的影响与横截面积对液阻悬置性能影响的规律是相反的。
时的频率。
• 由于这3中方案改进会引起其他变化，所以实际上很少予以采用。
其他因素与液压特性之间的关系
4/10/2021 19
• 除了上述几种结构与液压特性之间的关系，实际中还可以采用其他方式改 善产品液压特性。
• 1.皮碗倒吸。 皮碗倒吸通过在组装产品时，预压主簧来实现，预压越多，倒吸越厉害。
从下图是皮碗倒吸程度与液压特性之间的关系，