减振器的工作原理

减振器的工作原理

概述：分析汽车减振器的结构及其工作原理；为减振器的设计、调试及常见问题的解决提供有效的途径。

一、减振器的功能

在目前的乘用汽车悬架中，车辆无一例外地采用弹性悬架。与刚性悬架相比，弹性悬架成百倍的降低了车身振动加速度，极大地降低了车辆动载荷，因而也极大地提高了车辆的行驶平顺性和耐久性，为车辆高速行驶创造了条件。但是弹性悬架的采用固然大大缓和了地面对车辆的冲击，却带来一个伴生的问题，那就是车身持续的大幅度振动；另外，弹性轮胎的使用也带来了轮胎跳离地面的倾向，使轮胎的接地性显著恶化，与地面的附着性便严重丧失，由此引发的车轮牵引性、制动性、转向操作性、安全性都下降，轮胎的磨损也急剧增加。为抑制车轮振动，维持车轮对地压力，解决上述问题，在车身和车轮间设置减振器就显得十分必要，也是现在人们将减振器视为弹性悬架的一个必备部件的原因。减振器吸收振动，消耗功，并将它转化为热而散发掉，从而消除车身的持续振动。

二、减振器的结构

减振器一般采用单筒减振器和双筒减振器，目前国内的汽车绝大部分均采用四阀两孔的双筒减振器，如图示：（下页）四阀即流通阀、复原阀、补偿阀、压缩阀；两孔即复原节流孔、压缩节流孔。

三、减振器工作原理

1.压缩过程及压缩阻尼力的产生

①正常工作的减振器工作缸内空隙均被减振油填满。压缩时，活塞杆逐渐伸入工作缸内，活塞向底阀运动，A腔容积增大，B腔容积减少，B腔中的部分油液被迫排出。由于此时补偿阀已关闭（在油压及回位弹簧作用下），而底阀节流片的缝隙较小，油液不易从底阀排除；当油液压力大到一定程度时，压缩阀才开启，压力越大，开口越大；相反，流通阀很容易开启，故B腔油液通过流通阀大量流入A腔，将A腔充满；但是，由于活塞杆的伸入使其在工作缸中

减振器结构图

占有的体积增加，使B腔排除的油量多于流入A腔的油量；无法进入A腔的其余油液（其体积等于进入工作缸的活塞杆的体积）只能从B腔中通过底阀排出到贮油缸C腔中。

②压缩中的流量平衡是这样的：

B腔排出的流量：Q=V·π/4D2

A腔流入的流量：Q1=V·π/4(D2-d2)

C腔流入的流量：Q2=V·π/4d2

流量平衡：Q=Q1+Q2

注：

V——活塞速度

D——工作缸内径

d——活塞杆直径

③压缩阻尼力为：

Py=Pb·π/4 D2-Pa·π/4(D2-d2)

注：Pb——B腔中的压强

Pa——A腔中的压强

从该公式中可以看出，当减振器活塞杆、工作缸尺寸确定后，压缩阻尼力的调节是调节A、B腔的压强。

当流通阀很容易开启时，可粗略的认为A、B腔压强相等（实际上，有油液流通即存在压差）。此时压缩阻尼力可认为：

Py=Pb·π/4d2

2.日常中遇到的压缩常见问题

①.在生产中当活塞杆与导向套缝隙过大时，由于流入A腔油液从缝隙流入贮油缸，导致A、B腔压强升不上来（A、B腔的压力视为相等），在一定速度时，压缩阻尼力达到一定力值时，此时底阀加多少阀片均没有用。可加大流通阀的背压，即调大A、B腔压差来调大压缩阻尼力。一般情况调节底阀部位即可。

②.当示功图压缩出现空程时，一般是压缩行程初期无压缩阻尼力，运动一定距离后，压缩阻尼力才骤然升上来，产生这类缺陷的原因一般是工作缸内油液未充满（有空气没排出，多测两次排出空气即可解决）；或者是补偿阀关闭不严，零件松动。

当示功图终端突然阻尼力变得很大时一般为油液过多造成。（一些摩托车减振器专门设置缓冲装置另当别论）。

3.复原过程及复原阻尼力的产生

①正常工作的减振器工作缸内空隙均为减振油填满。复原时，活塞杆逐渐抽出工作缸，活塞远离底阀运动，A腔容积减少，B腔容积增大，A腔中的部分油液被迫排出。由于此时流通阀在A腔油压及本身回位（弹簧或阀片本身刚性）的作用下已关闭，而复原节流片的缝隙较小，油液不能从复原阀排除；当油液压力大到一定程度时，复原阀才开启，压力越大，开口越大；但是，自A腔流入B 腔的油液并不能将B腔充满，原因是活塞杆从工作缸抽出，使A腔减少的空间小于B腔增大的空间。为保证B腔充满油液（减振器正常工作所必须的），设置补偿阀，使贮油缸中的油液在贮油缸气压作用下，通过很容易开启的补偿阀，进入工作缸（其体积等于抽出工作缸的活塞杆的体积），将B腔填满。

②复原中的流量平衡是这样的：

B腔流入的流量：Q=V·π/4D2

A腔排出的流量：Q1=V·π/4(D2-d2)

C腔流入到B腔的流量：Q2=V·π/4d2

流量平衡：Q=Q1+Q2

注：

V——活塞速度

D——工作缸内径

d——活塞杆直径

③复原阻尼力为：

Py= Pa·π/4(D2-d2) - Pb·π/4 D2注：Pb——B腔中的压强

Pa——A腔中的压强

从该公式中可以看出，当减振器活塞杆、工作缸尺寸确定后，复原阻尼力的调节是取决于A、B腔的压强。

当补偿阀很容易开启时，可粗略的认为Pb腔压强等于零，（比大气压还小），此时复原阻尼力可认为：

Py= Pa·π/4(D2-d2)

4. 日常中遇到的复原常见问题

当示功图复原出现空程时，一般是复原行程初期无阻尼力，运动一定距离后，复原阻尼力才骤然升上来，产生这类缺陷的原因一般是工作缸内油液未充满（有空气没排出，多测两次排出空气即可解决）；或者是流通阀复原初期关闭不严，零件松动；底阀部分泄漏。

现在人们一般认为，阻尼力的产生用四阀两孔结构的减振器时，复原与压缩产生的结构完全分开，即复原阻尼力调节活塞部位，压缩阻尼力调节底阀部位。主要是考虑流通阀与补偿阀在减振器运动中很容易开启（几乎不损失压强）。当流通阀与补偿阀开启难度加大时，流通阀对压缩产生影响；补偿阀对复原产生影响。所以在实际生产中，将复原阻尼力合格的活塞杆组件与另一支的压缩阻尼力合格的底阀组件装在一起时，减振器的阻尼力不一定合格。

当复原力值异常，一般就是阀系零件装配错误（流通片多装等）或卡片，清洁度不合格等。

四、充气减振器及阀系调整

减振器发展到今天，充气式减振器越来越多。双筒减振器由于可油气混合（单筒减振器必须油气分离）实现充气较简单，并只需在油封上增加一个气封（如图示），防止气体窜入工作缸中，且有如下优点：