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