双气室油气悬挂原理及特性计算
8 论油气悬挂的性能特点及研究现状
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双腔空气悬架工作原理
双腔空气悬架工作原理嘿呀！今天咱们来聊聊双腔空气悬架的工作原理哇！首先呢，咱们得搞清楚啥是双腔空气悬架呀？哎呀呀，简单来说，这双腔空气悬架就是汽车悬架系统里的“高科技选手”呢！那它到底是怎么工作的呢？这可得好好说道说道啦！双腔空气悬架主要由空气弹簧、减震器、气泵、储气罐和控制单元等部件组成的哟。
当车辆行驶在不同的路况时，控制单元就开始发挥大作用啦！比如说，在平坦的高速公路上，哇，这时候就需要提供较好的稳定性和舒适性呢。
控制单元会控制气泵给空气弹簧充气，让车身保持在一个合适的高度，减少风阻，提高行驶的稳定性哟！要是遇到了坑洼不平的路面，哎呀呀，这时候可就不一样喽！控制单元会迅速反应，把空气弹簧里的气体放掉一些，让悬架变软，增加悬架的行程，从而吸收路面的冲击，减少车辆的颠簸呀！你说神奇不神奇？而且呀，双腔空气悬架的两个气腔可不是吃素的呢！这两个气腔可以单独或者协同工作哟。
比如说，在车辆重载的时候，两个气腔都充气，提供足够的支撑力，保证车辆的行驶安全和稳定性，哇，是不是很棒呀？在车辆转弯的时候呢，控制单元还能通过调整不同气腔的气压，让车身保持平稳，减少侧倾的程度哟！哎呀呀，这可大大提高了车辆的操控性能呢！再说说气泵和储气罐吧。
气泵就像是个“打气小能手”，根据控制单元的指令，不停地给空气弹簧充气或者放气呀。
而储气罐呢，则像是个“储备粮仓”，储存着足够的气体，以备不时之需呢！双腔空气悬架的工作原理真的是太精妙啦！它让我们的驾驶体验更加舒适和安全，哇，不得不感叹科技的力量呀！总之呢，双腔空气悬架通过一系列复杂而又精准的控制，让车辆能够适应各种不同的路况和驾驶需求。
哎呀呀，有了它，开车都变成了一种享受呢！怎么样，这下你对双腔空气悬架的工作原理是不是有了更清楚的了解啦？。
工程车辆油气悬架设计
工程车辆油气悬架设计付龙虎（泸州职业技术学院机械电力工程系，四川泸州６４６００５）摘要本文阐述了工程车辆对悬架系统的基本要求，并对工程车辆油气悬架的主要功能和特点进行了分析和说明，就油气悬架的参数确定和设计给出了一套完全可行的分析计算方法。
关键词油气悬架；计算方法；平顺性；刚度特性；阻尼特性悬架是工程车辆的重要组成之一，它把车架与车轴弹性地连接起来。
其主要任务是传递作用在车轴和车架之间的一切力和力矩，并且缓和由于不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的振动，以保证工程车辆的正常行驶。
一、悬架的一般性要求汽车对悬架的主要影响是汽车的行驶平顺性和行驶稳定性。
从《汽车理论》得知，汽车行驶平顺性的评价方法，通常是根据人体对振动的生理反应及对保持货物完整性的影响来制订的，并用表征振动的物理量，如频率、振幅、加速度、加速度变化率等作为行驶平顺性的评价指标。
目前常用汽车车身振动的固有频率和振动加速度来评价汽车的行驶平顺性。
试验得知，为了保持汽车具有良好的行驶平顺性，车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时身体上下运动的频率，约为60～85次/min（1Hz～1.6Hz），振动加速度的极限允许值为3～4m/s2。
超过这个范围值，不仅人感到极不适，而且由于振动过快，对整机传动系将带来不利影响。
一般取车身振动加速度的极限值为（0.6～0.7）g。
因此，在设计汽车悬架时，除车身振动固有频率外，还应以车身振动加速度作为行驶平顺性的评价指标。
二、工程车辆采用油气悬架的优点在大吨位工程车辆常采用油气悬架，其优点是：油气悬架可以实现比钢板等其它悬架更高的能量密度，因而可以有效地减轻悬架的重量，采用油气悬架的工程车辆各桥可以独立作用，也可以联合作用，可以方便地实现各桥的载荷平衡；可以自动调整悬架的高度，使工程车辆能通过改变整机高度越过障碍物，通过提升车桥，实现四轮转向和蟹形转向；模块化很强，根据整机需要，可以方便地增加和减小承载轴的数量；在工程车辆作业时还可以通过液压系统控制实现桥的锁定，保证工程车辆的作业安全。
双缸连通式油气悬架阻尼孔压力特性分析
双缸连通式油气悬架阻尼孔压力特性分析严景明;张建程【摘要】阻尼孔压力分布对连通式油气悬架消除不平路面对车架的过大载荷和实现较好的侧倾特性有重要的意义.根据双缸连通式油气悬架的结构特点和性能特征,搭建其数学模型和物理模型,并基于此双油缸连通式油气悬架的试验平台和AMESim仿真模型.利用仿真模型、建立试验模型,改变其中主要参数如阻尼孔的直径、缸内气体压力、工作频率、相位差、油缸工作受力,会影响阻尼孔油压.结果表明阻尼孔直径和相位差对阻尼孔两端压差具有较大影响,在一定范围内可以增大两端压差;同时通过分析油缸输出力的变化趋势,验证数学模型、物理模型和仿真模型的可靠性,为进一步研究提供参考.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】5页(P39-43)【关键词】双缸连通式油气悬架;阻尼孔;压力特性;模型;试验【作者】严景明;张建程【作者单位】广西电力职业技术学院,广西南宁530007;广西大学机械工程学院,广西南宁530004【正文语种】中文【中图分类】TH16;TP391.9;U463.33+5油气悬架系统常用于大型运载车辆，与轿车的麦弗逊滑柱式悬架相比，其具备刚度呈非线性和缓冲性强的优点，其能保证车辆在恶劣的工况下，仍满足稳定性和平顺性的要求［1］。
在独立油气悬架系统中，因缸内的相互连通，在凸凹不平的路况下，能减少超载的影响，因而有良好的侧倾性能。
目前，油气悬架的研究取得阶段性的成果：文献［2］所采用的连接方式，位于车辆前后两部分的油气悬架油液腔由一条油管连接，车辆俯仰角度减小时，俯仰加速度随之减少，可满足车辆行驶对俯仰特性要求；文献［3］油气悬架系统从结构来分，属于横向连通式，当车辆行走在颠簸路面时，可实行自动调整，减少车架横向倾斜度，满足侧倾性能的要求；文献［4］提出用功率键合图方法建立多轴汽车起重机油气悬架系统模型，该方法可以把机械系统和液压系统统一到一个系统状态方程中；文献［5］从油气悬架缸的内部结构入手，研究位移和速度、刚度和阻尼的关系，同时对试验评价方法也进行了论证。
油气悬挂缸的力学特性数学模型构建方法
油气悬挂缸的力学特性数学模型构建方法于子良;杨珏;马源;殷玉明;SUBHASH Rakheja【摘要】研究单气室油气接触式悬挂系统的输出力学特性,讨论其数学模型的建立方法.通过建立3个子系统的数学模型,包括气体部分状态模型、油液流经缝隙及小孔的节流方程模型、摩擦力模型,建立较完整的数学模型.以实验数据为基础,分析油气混合过程对气体压力的影响,建立考虑油液弹性的油液压力计算模型.采用参数识别的方式研究摩擦力模型.研究结果表明:在持续激励条件下,气体在油液中的溶解和析出过程对气体状态影响并不显著;考虑油液弹性的模型,能够更准确地反映悬挂缸在较高频率激励条件下油液压力变化过程;摩擦力模型是构成悬挂缸输出力模型的重要组成部分.由所建立的力学输出模型获得的结果与实验结果相吻合,说明所建立的力学输出模型能够正确表征此类悬挂缸的力学特性.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(050)006【总页数】7页(P1357-1363)【关键词】油气悬挂;油液弹性;摩擦力模型【作者】于子良;杨珏;马源;殷玉明;SUBHASH Rakheja【作者单位】北京科技大学机械工程学院,北京,100083;中车工业研究院有限公司,北京,100070;北京科技大学机械工程学院,北京,100083;北京科技大学机械工程学院,北京,100083;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州,310023;康考迪亚大学机械与工业工程系,蒙特利尔,H3G1M8【正文语种】中文【中图分类】TD403油气悬挂是一种广泛应用于煤炭矿山运输车辆上的减振部件。
油气悬挂利用气体的弹性与油液流经节流口的阻尼效应以及摩擦力构成其非线性特性。
基于经典的气体状态方程和小孔节流公式可以建立基本的油气悬挂力学模型。
经典的小孔节流公式根据小孔两侧压力差的变化计算油液流量的变化，本质上是一种差分方程，因此，经典小孔节流公式为基础的油气悬挂力学模型是一种差分模型。
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。
油气悬架系统简介
车 架 与车轴 ，悬 架油 缸将 垂 直轴 荷转 换 为油 缸 内油 液 向 推 力 杆 组 成 。 悬 架 油 缸 左 右 对 称 并 与 铅 垂 面 成 一 夹
的压力 ，压力通 过管路传 递至 液压控制 单元 与蓄能器 ，
角 口倾 斜布 置 在 车轮 与车 架 大梁 之 间 ，其上 下 两 端采
动频 率 变 化范 围愈 大 ，这 一 变化显 著 时将 导 致车 辆行 统 还具 有 较 易实 现 多轴 车 辆 的轴荷 平 衡 ．车 身 高度 可 驶 平顺 性和 乘座 舒 适性 差 ，同时采 用 该 类悬 架 的车 身 在 一 定 范 围 内调 整 ．悬 架 可 刚 性 闭 锁 等 优 点 。 因此 ，油
发明 的油气减 震器 ，最 先应用在德 国的重 型车辆 上 ，以 系 统 主 要 由 油 气 悬 架 机 构 与 油 气 悬 架 液 压 系 统 组 成 ， 后逐 步 推 广到 军 用车辆 及 其他 工 程机 械 车辆上 ，目前 本 文 以 六 轴 全 地 面 起 重 机 专 用 底 盘 的 油 气 悬 架 系 统 为 国内除在轮 式装 甲车 ．轮式输送车 、轮 式坦克 ．两栖坦 例 来对 其结 构 与液 压原 理作 一简 单 的介绍 。 克 及导 弹 发射 车 等军 用产 品上 有 较广 泛 的应 用 外 ，在 矿 山自卸车 轮式挖 掘机 ．铲运机械 大ห้องสมุดไป่ตู้平板车特 别
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。
油气悬架有多种形式
油气悬架有多种形式。
按单缸蓄能器形式，分为成单气室、双气室、两级气压式等；按车桥各悬架缸是否相连可分为独立式和连通式；按车辆行驶过程中悬架控制是否需要外部能量输人分为被动油气悬架、半主动悬架和主动悬架。
目前，国外油气悬架系统已商品化，应用于各类特殊底盘的结构中，如自卸汽车、全地面起重机等，采用的形式也各有不同。
自卸汽车多采用独立式油气悬架，利勃海尔全地面起重机系列在路况好的情况下采用独立式悬架，而在路况恶劣的情况下采用互连式悬架，极大地增强了车辆的行驶平顺性和操作平稳性。
特征a非线性刚度。
被动悬架因弹性元件的刚度大多为线性的而使其刚度基本保持不变，因此车架的自然振动频率f就会随着车架的质量M变化而变化；而在油气悬架中，弹性元件的刚度具有非线性、渐增(减)的特点，这就有可能通过参数优化设计来保持车体的振动频率不随车体质量的变化而变化或变化很小。
b 单位储能比大。
在氮气充气压力为6Mpa的条件下，油气弹簧的单位重量储能是钢板弹簧的单位重量储能的3500倍，这有利于减轻悬架的质量和结构尺寸。
c 车身高度自由调节。
通过悬架缸的同时或单独调节，车架高度可上下升降、前后升降或左右升降，这对改善车辆的通过性能和行驶性能十分重要。
d 刚性闭锁。
通过切断油缸与蓄能器及其它液压元件的连接油路，利用油液压缩性较小特点，可使油气悬架处于刚性状态，在这种条件下车辆可承受较大载荷并能缓慢移动。
e 非线性阻尼。
可迅速抑制车架的振动，具有很好的减震性。
构件是由蓄能器和悬架缸为主要的构件，将传统悬架的弹性组件和减振器结合。
优点1、非线性变刚度特性2、非线性阻尼特性3、易于实现车身高度调节4、油气弹簧的单位储能比其他弹簧较大5、因减振器置于悬架缸内，故不需制造专用减振器6、油气悬架拥有刚性闭锁，可使车辆承受较大负荷7、通用性好，易于产品系列化缺点1、加工不易2、维修困难3、制造成本高4、需要额外配置液压、电子、电气等诸多控制组件来辅助油气悬架系统采用悬架油缸与导向推力杆连接车架与车轴,悬架油缸将垂直轴荷转换为油缸内油液的压力,压力通过管路传递至液压控制单元与蓄能器,蓄能器内以有一定初始压力的惰性气体(通常为氮气)为弹性介质,悬架油缸内部油路上具有数个节流孔与单向阀,能起到减振的作用。
油气悬挂的工作原理
油气悬挂的工作原理油气悬挂系统是汽车中常见的减震系统，它采用了油气混合胶囊的原理，通过调整悬挂系统中的压力来降低车辆的震动，提高车辆的行驶平稳性和舒适性。
油气悬挂系统有着多样化的类型，下面将按类别介绍其工作原理。
氮气悬挂国内较早推出的悬挂系统，该系统采用氮气充填杆缸，杆缸的外部则用油填充。
气体的压力可以通过单调弹簧支撑提高。
当车辆受到外力作用时，气体与油级配合起来减少车辆的震动。
氮气悬挂系统因为其可调性，所以也常被用于赛车中。
气体弹簧悬挂气体弹簧悬挂系统是采用了气体弹簧的形式，通过气压来进行弹簧的调节和减震。
其内部采用了液压杆缸制成，其工作原理与氮气悬挂类似。
升力通过气压来提供，而转向特性来自于其调整的悬挂减震。
因此气体弹簧悬挂系统在近年来的汽车中采用量越来越多。
液压悬挂液压悬挂系统是现代汽车中最常见的悬挂系统之一，其采用了液体来对汽车进行减震。
该系统中的压力以及流量均已经得到了改善，所以其在车辆稳定性方面非常的优秀，因此在高速公路、长途旅行等领域应用广泛。
其调节的范围也相当大，因此深受消费者的喜爱。
空气悬挂空气悬挂系统是将气体和液体相结合起来进行减震的技术。
该技术的优点在于既可满足高速公路的行驶，又可满足崎岖的山路行驶，因此在越野车等车型中应用广泛。
空气悬挂系统采用的气压调节稳定性较好，对车身高度的调整范围也较大。
总结油气悬挂的工作原理可以归纳为：通过调整液体与气体的比例以及压力实现车辆减震，提高车辆行驶的平稳性和舒适性。
现代汽车中悬挂系统的种类多样，其原理各具特色，应用场景也不同，我们可以在选车时根据需求进行选择。
最后我们要提醒消费者，不论选择哪种悬挂系统都需要定期检查和保养，以确保悬挂系统的减震效果达到最优状态。
矿用自卸车油气悬挂系统动态特性试验与仿真研究[吉林大学]
![矿用自卸车油气悬挂系统动态特性试验与仿真研究[吉林大学]](https://img.taocdn.com/s3/m/8894bfdeb52acfc788ebc934.png)
利用 ADAMS 软件建立的油气悬挂系统仿真模型，对油气悬挂系统的刚 度和阻尼特性进行了仿真研究。研究结果表明，油气悬挂系统的刚度受充气 压力和体积以及环形腔横截面积的影响，油气悬挂系统的阻尼受阻尼孔的大 小和环形腔横截面积的影响；油气悬挂系统的阻尼和刚度都具有非线性特征， 并且阻尼在压缩行程和伸张行程不对称。该研究结果对油气悬挂系统的开发 设计具有重要的指导意义，对车辆动力学研究也有很大帮助。
第二章 油气悬挂系统模型及理论研究………………………………………10
2.1 油气悬挂系统安装结构与工作机理……………………………………………10 2.1.1 3303B 自卸车简介…………………………………………………………10 2.1.2 油气悬挂系统安装型式与安装结构………………………………………11 2.1.3 油气悬挂系统工作原理……………………………………………………13
4.3 油气悬挂系统非线性阻尼特性研究……………………………………………52 4.3.1 激振信号频率对阻尼的影响………………………………………………52 4.3.2 阻尼孔面积对阻尼的影响…………………………………………………54 4.3.3 环形腔横截面积对阻尼的影响……………………………………………55
178～280Nm/kg
橡胶弹簧
油气悬挂系统简介
大连理工大学
天道酬勤 自强不息
建模与设计的一般方法和步骤
数学模型的建立
★油气悬挂的刚度K
2 rP0V0r A2 rP0V0r A12 dF K r 1 r 1 （18） dx P0V0 A1 A2 P0V0 A1 A2 A2 x A1 x Mg Mg
数学模型的建立
（16）
★右蓄能器瞬时气体压力
VR VRS A1 x V1 V1R
★实际气体状态方程（也称之为BWR方程）：
r V 2 c1 2 e C0 2 bRT a a V （17） RT P B0 RT A0 2 V V T V3 V6 V 3T 2 公式（1）~（17）建立了双气室油气悬挂性能的复杂非线性数学模型。 整合数学模型，即可得出输出力和位移、输出力和速度的关系。并且可以推导出 悬挂系统刚度、阻尼力系数等影响悬挂性能的参数。
大连理工大学
半刚性 弹性
非独立
独立
被动 主动 半主动
天道酬勤 自强不息
油气悬挂的工作原理、分类及应用领域
工作原理： 以油液传替压力， 用惰性气体（通常 为氮气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 的悬挂缸组成 。
大连理工大学
天道酬勤 自强不息
油气悬挂的工作原理、分类及应用领域
V20 P2 V30 P3 V3 L P3 L Q2 A2 x El dt El dt Ecl dt
（8）
★左蓄能器气体状态方程：
PLV r L PLS V r LS
大连理工大学
油气悬架的特征及其结构原理分析
试 验 研 究 ・
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油气悬架液压系统原理及主要实现功能 图 % 为一起重机前桥油气悬架的液压系统原理
（ 整车调平 +） 接通调平开关，悬架缸上的传感器开始检测活 塞所处位置，进而调节相应液压缸以达到整车调平 的目的。
图， 主要元件有两个悬架缸、 两个蓄能器、 四个电磁 阀、 四个气动阀， 此外配有油源和气源系统。具有如 下主要功能： （ 刚性悬架 &） 此时所有的电磁阀、 气动阀都处于关闭状态， 悬 架缸与蓄能器、 其它液压元件断开， 相当于悬架缸的 大小油腔皆被堵塞。在这种条件下可实现上车的吊 重行驶功能。 （ 弹性悬架 !） 此时四个电磁阀关闭， 四个气动阀接通， 一个悬 架缸的大、 小油腔与另一个悬架缸的小、 大油腔互相
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油气悬架性能影响因素分析 结合图 % 油气悬架的连接方式可得到相关的数
学模型，通过模型分析可以得出有如下参数影响油 气悬架的性能： （ 蓄能器的结构参数 &） 蓄能器的充气压力和充气容积影响油气悬架的 刚度， 充气压力越大， 油气悬架的刚度越大； 充气容 积越大， 悬架的刚度越小。 用于油气悬架的皮囊式蓄 能器通常选用的充气压力为 !,-./0 ，公称容积为 — ! —
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试 验
油气悬架的特征及其结构原理分析
徐州工程机械研究院 秦家升 安 静 单海燕 安时祥
研 究
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摘 要 + 油气悬架技术是一种新型的车辆悬架技术，它融合了液压传动控制技术和悬架技 术，是发展现代特种车辆及大型工程车辆的关键技术，文章结合由徐州工程机械集团设计的
油气悬挂系统简介
2
（2）
天道酬勤 自强不息
建模与设计的一般方法和步骤
数学模型的建立
★流过阻尼孔和单向阀的流量公式：
Q1 A 2 x
V20 P2 V30 P3 － （3） El dt El dt
★体积压缩公式：
V 2
V20 P2 E1
（4） （5） （6）
天道酬勤 自强不息
大连理工大学
油气悬挂的现状和发展趋势
国外油气悬挂技术的发展和产品的应用
★利勃海尔（LIEBHERR）公司的LTM系列全地面起
重机； ★美国特雷克斯(TEREX) ； ★意大利伯里尼的矿用自卸汽车； ★美国UET-A和UETE2万能工程履带牵引车； ★日本KATO的200t六轴汽车起重机； ★法国雪铁龙轿车等等。
PR P1 x （13） 2 sign A 2C d aR
★左蓄能器瞬时气体体积
VL VLS A2 x V2 V3 V3L （10）
★ I腔油液压缩性
Q3
2
V P 1 V 1 10 E1
★流经等效阻尼孔的流量 （11）
分类特点：
机构形式 优点 缺点
单气室
结构、油路简单，便于工 容易造成活塞和油缸 程实现 端部相撞击
双气室
独立式
迅速衰减振动，避免活塞 结构、油路复杂，制 与油缸端部相撞击 造方面必然增加困难
结构、油路简单 倾侧刚度相对小，车 辆转弯时车架的倾侧 角大 倾侧刚度相对大，稳 定性好
天道酬勤 自强不息
连通式
大连理工大学
天道酬勤 自强不息
建模与设计的一般方法和步骤
数学模型的建立
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。
空气悬挂系统基本介绍及工作原理
空⽓悬挂系统基本介绍及⼯作原理空⽓悬挂系统空⽓悬架系统(AIRMATIC)是流⾏于当今发达国家汽车⾏业的先进产品。
在发达国家，100%的中型以上客车都⽤了空⽓悬架系统，40%以上的卡车、挂车和牵引车⽤了空⽓悬架系统。
其最⼤的优点是：不仅可以提⾼乘员的乘坐舒适性，⽽且可以对道路起到重要的保护作⽤。
基本信息中⽂名称空⽓悬挂系统外⽂名称The air suspension system结构空⽓弹簧特点车⾝⾼度控制系统⽬录1基本介绍2主要结构3⼯作原理4主要特点5市场种类展开1基本介绍2主要结构3⼯作原理4主要特点5市场种类5.1优缺点1基本介绍空⽓悬挂空⽓悬架系统(AIRMATIC)是流⾏于当今发达国家汽车⾏业的先进产品。
在发达国家，100%的中型以上客车都⽤了空⽓悬架系统，40%以上的卡车、挂车和牵引车⽤了空⽓悬架系统。
其最⼤的优点是：不仅可以提⾼乘员的乘坐舒适性，⽽且可以对道路起到保护作⽤。
2主要结构1、空⽓悬架系统包括空⽓弹簧、减振器、导向机构和车⾝⾼度控制系统。
2、空⽓悬架系统⼀般采⽤囊式空⽓弹簧。
3、减振器主要⽤来衰减车⾝的振动。
4、导向机构由纵向推⼒杆和横向推⼒杆等组成，⽤来传递车⾝和车桥之间的纵向⼒、侧向⼒及驱动、制动时产⽣的⼒矩。
5、车⾝⾼度控制系统分为机械式控制系统和电控控制系统。
3⼯作原理利⽤空⽓弹簧内密闭⽓体受压缩后的刚性递增性，也就是随着空⽓弹簧不断被压缩，其刚度逐渐增加，同时，其内部⽓体随空⽓弹簧被压缩或拉长⽽压⼊或排出，导致空⽓悬架系统具有接近理想的动态弹性特性。
4主要特点1、当客车乘员的数量和货车的载重量变化及汽车处在各种运动状态时，可实现车⾝⾼度的⾃动调节。
2、空⽓弹簧具有相对恒定的低⾃然振动频率，可以提⾼汽车⾏驶的平顺性。
3、改善路⾯不平度激励向车⾝的传递，减少不良振动造成汽车零部件的早期损坏。
4、对道路的磨损量可以减少50%，道路粗糙状态可以改善15%。
5、通过空⽓弹簧内⽓体的连通原理，可以⽅便地实现多桥轴荷和制动⼒的平衡。
油气悬挂系统特性
油气悬挂系统特性吴永闯;游明琳【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。
【期刊名称】《起重运输机械》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】3页(P61-63)【关键词】油气悬挂系统;特性;系统结构图【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车辆在不平路面行驶过程中会激起汽车的振动，当这种振动达到一定程度时，将影响驾驶员的驾驶环境。
越野车油气悬架系统及其密封的设计辩
c1
D2
exp
D2
D 3TD 2
式（10）
D
VD mgD
式（11）
带反压气室油气弹簧数学模型
VD VDS VD VD AC x
式（12） 式（13）
式（14） PC
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2
C[ A03
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PPT结构
设计背景及意义 设计主要内容 油气弹簧基本原理简介 油气悬架系统设计 带反压气室油气弹簧结构简图 主要基本尺寸计算 带反压气室油气弹簧物理模型 带反压气室油气弹簧数学模型
刚度特性分析 阻尼特性分析 强度校核 油气弹簧密封 结论 结束语
设计背景及意义
背景：
悬架系统应具有承受车身重量，承受并缓和车辆必要的离地 间隙等功能。传统汽车上使用的是由弹簧和阻尼组成的被动悬 架。虽然其结构简单、性能可靠，成本低且不需附加能量，但 是系统特性如弹簧刚度、阻尼系数都是不可调的，不能适应各 种道路;而且其只能是在满足主要性能要求的基础上牺牲次要 性能来适应不同的使用要求，不能同时获得较好的乘坐舒适性 和操纵稳定性，特别是对于需要经常在野外作业的特种车辆， 被动悬架的有限行程及被动适应地面的能力在一定程度上限制 了车辆的通过性，影响了车辆的越野性能。因此，世界各国从 上世纪50年代开始了主动、半主动悬架的研究。
带反压气室油气弹簧数学模型
带反压气室油气弹簧数学模型
F PC AC PA AA
式（1）
PE
RTE E
B0RTE
A0
C0 TE 2
1 E2
双气室油气弹簧工作原理
双气室油气弹簧工作原理双气室油气弹簧，听起来是不是有点高大上？别看名字长得吓人，其实它的工作原理并不复杂，反而挺有意思的，像是一个“小巧的魔术师”，用两种不同的气体和液体来帮我们解决不少麻烦。
你可能觉得这名字说得有点“术语感”，但其实它就像是弹簧和空气的一个“混血儿”，干的活儿就是让一些机械设备变得更“轻松”，就像给疲惫的身体找个靠背一样舒服。
它到底是怎么回事呢？好好坐下来听我慢慢给你说说。
我们得搞清楚什么叫“双气室”嘛。
说白了，就是油气弹簧里有两个空间，一个装的是油，另一个装的是气。
这就像是一个弹簧里有两个“秘密武器”，每一个武器都在背后默默地工作。
油，它的作用就是吸收能量和减震，气体呢，主要是帮忙提供反弹的力量。
说得简单点，油气弹簧就像是个“能吸收并释放”的大弹簧，用油和气配合，刚刚好地为物体提供所需的支撑和缓冲。
要说工作原理，首先你得想象一下，弹簧的外形和内部结构。
外面就是一个管子，管子里有两个室，一个是油室，一个是气室。
油室里装的油是粘稠的，这油一受压就会在弹簧内部发生压缩，起到吸收震动的作用。
而气室里的气体，它是充气的，像是一个弹力十足的小气球，按下去的时候，气体就压缩，松开时又会迅速反弹，把力反弹回去。
这俩室的配合就像是“一个接力赛”，一传一接，完成了对外界压力的调节。
现在你可能想知道了，这两者是怎么默契配合的呢？哈哈，说来你可能不信，油和气并不是“天生一对”，他们俩其实有时候像“冤家”一样，一个要压缩，一个要弹回去。
但是，就因为有这个“冤家”关系，它们才能互补，形成完美的弹性效果。
油和气在弹簧里其实就像两个人搭伙做生意，一个负责“稳重”，一个负责“活跃”，两者都缺一不可。
比如当你压下一个重物时，油就会把压力缓解，避免震动太强烈，而气室则会适时地反弹，给物体一个轻松的上升力量。
简直就是有了这两位“老师傅”，不管是下降还是上升，都能稳稳当当，舒舒服服。
要说这油气弹簧的好处，可真不少！你想啊，它的工作原理灵活得很，不管是汽车的后备厢，还是办公室的办公椅，甚至是一些家用的床垫，它都能派上用场。
油气田开采过程中连续油管悬挂器的工作原理及实施方式控制
油气田开采过程中连续油管悬挂器的工作原理及实施方式控制吴敦胜;吴其明;谭祖欢;宋阳【摘要】针对油气田开采过程中连续油管悬挂器的应用做了简单的论述,总结了油管悬挂器的工作原理以及实施方式.从油气田开采实践来说,应用的连续油管悬挂技术,具有精确有效性优势,能够将连续油管悬挂在管柱内部,辅助生产作业,提高采气能力.相比传统速度管柱工艺,连续油管悬挂器的使用,实现了降本增效,具有推广应用价值.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2019(045)006【总页数】2页(P42-43)【关键词】连续油管悬挂器;油气田;排水采气;作业工具【作者】吴敦胜;吴其明;谭祖欢;宋阳【作者单位】海力德工业(湛江)有限公司,广东深圳 518000;海力德工业(湛江)有限公司,广东深圳 518000;海力德工业(湛江)有限公司,广东深圳 518000;海力德工业(湛江)有限公司,广东深圳 518000【正文语种】中文【中图分类】TE983近年来，各个企业不断加大油气田的开发力度，积极开展低效气井的改造工作，使得连续油管管柱悬挂技术被广泛应用。
在实际应用中，获得了不错的成效，提高了气井的排水能力，增加了稳产时间和产量。
本文提出一种新型连续油管悬挂器，并结合其原理和实际应用进行分析。
1 课题研究的意义开展油气田开采作业时，会出现产层压力下降的情况，尤其是气井投产的中期以及后期，含水量不断增加，产出的水无法及时被排除，进而使得气井产量降低，情况严重时会没有产气量。
运用连续油管悬挂工艺，能够有效解决此问题[1] 。
基于变径流体力学原理，将小直径管柱下入原生产管柱中形成新的生产通道，排水产气，及时将气井产出的地层水通过高速气流携带出井口，能够有效提高气井的产能。
从当前实际情况来说，运用的工艺，使用的小直径管柱，大多数是悬挂在井口，影响着井下安全阀的使用，使得井下安全阀难以正常关闭，当发生紧急情况后，很难及时采取紧急处理措施，进而产生安全隐患，同时也不利于后期井下作业的开展。