雙級混合式磁油節(jié)能減震器

宋新宇 劉樹龍 楊柳 楊尚宇

摘 要：通過對近幾年的汽車磁電減震器的分析，設(shè)計了一種雙級混合式磁油節(jié)能減振器。該減振器在普通減振器的基礎(chǔ)上，把環(huán)形磁鐵、纏繞線圈的鼠籠等發(fā)電設(shè)備集中于缸筒中，根據(jù)道路情況的不同，自動調(diào)整并形成最優(yōu)磁油阻尼，減少車身晃動和傾斜，達到高效吸振的目的，通過光耦傳感器檢測活塞桿的位置，二級減振由電磁繼電器控制線圈的開閉，實現(xiàn)壓縮比伸張反應(yīng)快的效果，并且利用了封閉缸筒的磁屏蔽性能有效地防止了磁泄漏，最大程度上回收原本被浪費掉的振動能。

關(guān)鍵詞：節(jié)能;減震器;汽車

引言

國內(nèi)現(xiàn)有一種具有能量轉(zhuǎn)換功能的汽車磁電減振器，但是現(xiàn)有汽車磁電減振器不具有能量回收的功能或者回收率非常低。鑒于傳統(tǒng)減振器振動能不可回收的缺點，我們在傳統(tǒng)減振器的基礎(chǔ)上進行了改良，設(shè)計了一種汽車減振裝置和電壓轉(zhuǎn)換裝置“節(jié)能磁油雙級混合式減振器”，用來回收浪費掉的汽車振動能。它解決了現(xiàn)有汽車減振器無能量回收功能或者回收率低的問題。汽車磁電減振器的外定子是圓筒形，內(nèi)定子是圓柱形，內(nèi)定子和外定子固定在定子端蓋上，內(nèi)定子位于外定子的腔體內(nèi)，內(nèi)定子繞組和外定子繞組組成星形連接的三相繞組，圓筒形的振子上間隔固定有極靴和永久磁鋼，振子插入內(nèi)定子與外定子之間的環(huán)形腔體內(nèi)，并與內(nèi)定子、外定子之間都留有氣隙，定子繞組的四個端子通過接線端引出;與汽車磁電減振器配合使用的電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端子與汽車磁電減振器的接線端相對應(yīng)，整流電路將輸入的三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出。

1結(jié)構(gòu)設(shè)計

汽車磁電減振器的外定子是圓筒形，內(nèi)定子是圓柱形，內(nèi)定子和外定子固定在定子端蓋上，內(nèi)定子位于外定子的腔體內(nèi)，內(nèi)定子繞組和外定子繞組均是星形連接的三相繞組，圓筒形的振子上間隔固定有極靴和永久磁鋼，振子插入內(nèi)定子與外定子之間的環(huán)形腔體內(nèi)，并與內(nèi)定子、外定子之間都留有氣隙，定子繞組的六個端子通過接線端引出;

1.1油針的結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計的基于磁流變原理的減震器結(jié)構(gòu)如 圖 1 所示。該減震器的油針使用的是光滑表面圓錐 形結(jié)構(gòu)，其作用是在活塞運動時，油針可以在運動行 程中改變油孔的面積，從而達到根據(jù)行程調(diào)節(jié)阻尼 力的目的。 針對這種油針阻尼力變化不大的缺點，本文根據(jù)流體力學(xué)阻尼力產(chǎn)生機理，即油針在阻尼通導(dǎo)中 往復(fù)運動時，在阻尼通道上下壓差的作用下，磁流變 液在流經(jīng)阻尼槽后，其體積膨脹，速度也會降低，加 之矩形截面內(nèi)漩渦的耗散作用，動能轉(zhuǎn)化為熱量，從 而實現(xiàn)增加阻尼力的作用。通過以上分析，本文設(shè)計 了兩種不同結(jié)構(gòu)的、帶有周向環(huán)槽的圓錐形和圓柱 形油針，其結(jié)構(gòu)如表 1 所示。

圖1減震器結(jié)構(gòu)圖

表1三種油針設(shè)計方案

1.2與汽車磁電減振器配合使用的電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端子與汽車磁電減振器的接線端相對應(yīng)，整流電路將輸入的三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出。

3.磁流變減振器中沒有細小的閥門結(jié)構(gòu)，也不是通過液體的流動阻力達到減振效果。

1.3兩活塞桿壓縮時，光耦傳感器得到一個信號，然后控制電磁繼電器將“下發(fā)電機”線圈斷開，實現(xiàn)下活塞桿壓縮無磁阻，快速壓縮，此時只有“上發(fā)電機”發(fā)電;伸張時光耦傳感器再把“下發(fā)電機”的線圈閉合，實現(xiàn)緩慢伸張，兩個“直線發(fā)電機”都發(fā)電，然后將電能儲存。

2減振原理：

2.1平路行駛時 （行程：0—20mm）——一級減振，汽車振動幅度小，減振器壓縮力小，此時只有上活塞桿上下振動，僅靠磁減振，雙向發(fā)電將汽車振動能轉(zhuǎn)化成電能然后給蓄電池充電;

2.2顛簸路行駛時（行程：20—100mm）——二級減振，設(shè)定速度和位置閥值，汽車行駛在顛簸小的路面時，速度和位置閥值小于設(shè)定值，減振器的節(jié)能發(fā)電機處于“發(fā)電”狀態(tài)，此時汽車振動幅度較大、減振器受壓縮力較大，上下活塞桿都振動，執(zhí)行“磁+油”減振。

汽車行駛在顛簸大的路面時，速度和位置閥值大于設(shè)定值，減振器的節(jié)能發(fā)電機處于“電動機”工作狀態(tài)，增加運動阻尼，減小車身振幅，使行車更加舒適。如圖1

3 結(jié)論

隨著磁流變技術(shù)綜合性能的不斷提高， 磁流變 液這一智能流體材料將會在汽車上大量應(yīng)用， 預(yù)計 在本世紀初將會出現(xiàn)以智能流體為標志的汽車時 代。智能流體將使汽車結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化 。磁流變 液減振器在隔離發(fā)動機振動， 衰減路面不平度的沖 擊和改善駕駛員座椅的振動品質(zhì)方面大顯身手， 使 汽車行駛平順性得到很大的提高， 車內(nèi)噪聲也將大 大降低;基于磁流流變技術(shù)在車身結(jié)構(gòu)振動主動控 制系統(tǒng)既能夠有效調(diào)控駕駛員和乘員放腳空間底板 以及轉(zhuǎn)向盤等局部構(gòu)件的振動水平， 使乘員倍感舒 適， 又可以主動控制車內(nèi)主要結(jié)構(gòu)板件的振動形態(tài) 和振動強度， 有效改善車內(nèi)的聲學(xué)品質(zhì)?？梢?， 日 趨成熟的磁流技術(shù)可以在汽車上廣泛應(yīng)用， 并導(dǎo)致 汽車結(jié)構(gòu)的重大變化。

參考文獻：

[1]祝世興，盧銘濤，楊永剛，田靜，陳幫.飛機起落架磁流變減震器的設(shè)計與試驗研究（英文）[J].機床與液壓，2014，42（18）：36-45.

[2]祝世興，劉冰.磁流變減振器油針優(yōu)化設(shè)計仿真分析研究[J].裝備制造技術(shù)，2014（03）：253-255.

[3]盧銘濤. 飛機起落架磁流變減震器的設(shè)計與試驗研究[D].中國民航大學(xué)，2013.

[4]賈玉紅，武曉娟.磁流變緩沖器在起落架上的應(yīng)用[J].飛機設(shè)計，2007（02）：41-45.

作者簡介：

宋新宇（1998-），男，山東省煙臺市人，學(xué)士，研究方向：機械電子工程

劉樹龍（1983-），男，山東省臨沂人，碩士，副教授，研究方向：軟件工程

楊柳（1999-），男，山東省臨沂市人，學(xué)士，研究方向：機械工程技術(shù)

楊尚宇（1999—），男，山東省濟寧人，本科學(xué)士，研究方向：機械工程技術(shù)

該項目由青島黃海學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目《雙級混合式磁油節(jié)能減震器》（X202013320094）支持。

（青島黃海學(xué)院? ?青島? ?266427）