Демпфирование ударов: демпфирование удара — это… Что такое демпфирование удара?

Разное

Содержание

демпфирование удара — это… Что такое демпфирование удара?

демпфирование удара

3.2 демпфирование удара (impact attention): Свойство покрытия снижать ускорение рассеиванием кинетической энергии удара за счет местной деформации или вытеснения материала покрытия.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

  • Демпфирование вибрации
  • Демпфирующая перегородка топливного бака корпуса ракеты на жидком топливе

Смотреть что такое «демпфирование удара» в других словарях:

  • демпфирование удара покрытием детской игровой площадки — Свойство покрытия детской игровой площадки снижать ускорение рассеиванием кинетической энергии удара за счет местной деформации или вытеснения материала покрытия.

    [ГОСТ Р 53102 2008] Тематики детские площадки …   Справочник технического переводчика

  • демпфирование — 3.2 демпфирование: Свойство оборудования снижать скорость движения и уменьшать удары и толчки в крайних положениях качалки за счет рассеивания или поглощения кинетической энергии. Источник: Г …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р ЕН 1177-2006: Покрытия игровых площадок ударопоглощающие. Требования безопасности и методы испытаний — Терминология ГОСТ Р ЕН 1177 2006: Покрытия игровых площадок ударопоглощающие. Требования безопасности и методы испытаний: 3.8 высота сбрасывания (drop height): Расстояние между тестируемым участком покрытия и самой нижней точкой муляжа головы… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ослабление — понижение, спад, снижение, смягчение, амортизация, спуск, падение, уменьшение; умеривание, разверчивание, декрещендо, расслабление, подтачивание, обескровливание, затушевание, заглаживание, рассеивание, нейтрализация, затушевывание, утоление,… …   Словарь синонимов

  • Аполлон-15 — У этого термина существуют и другие значения, см. Аполлон (значения). Аполлон 15 Эмблема …   Википедия

  • Сейсмоосциллятор

    — Сейсмический осциллятор (сейсмоосциллятор) одномассовая динамическая система отклика на кинематическое возбуждение. В целом представляет собой классический случай линейной инерционно упруго вязкой консервативной (устойчивой) системы с одной… …   Википедия

демпфирование — это… Что такое демпфирование?

демпфирование

3.2 демпфирование: Свойство оборудования снижать скорость движения и уменьшать удары и толчки в крайних положениях качалки за счет рассеивания или поглощения кинетической энергии.

3.4 демпфирование (damping): Обобщенная характеристика системы, описывающая уменьшение ее колебаний вследствие рассеяния механической энергии.

Примечание — На практике демпфирование зависит от таких характеристик системы, как форма конструкции, формы собственных колебаний, внутренние напряжения в конструкции, приложенные силы, уровень колебаний, материал конструкции, проскальзывание в соединениях и др.

3.4 демпфирование (damping): Обобщенная характеристика системы, описывающая уменьшение ее колебаний вследствие рассеяния механической энергии.

Примечание — На практике демпфирование зависит от таких характеристик системы, как форма конструкции, формы собственных колебаний, внутренние напряжения в конструкции, приложенные силы, уровень колебаний, материал конструкции, проскальзывание в соединениях и др.

Смотри также родственные термины:

48. Демпфирование вибрации

Уменьшение вибрации вследствие рассеяния механической энергии

91. Демпфирование вибрации

Демпфирование

Уменьшение вибрации вследствие рассеяния механической энергии (см. примечание к термину 8)

3.2 демпфирование удара (impact attention): Свойство покрытия снижать ускорение рассеиванием кинетической энергии удара за счет местной деформации или вытеснения материала покрытия.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

Синонимы:

Антонимы:

  • Демпферная обмотка электротехнического изделия (устройства)
  • Демпфирование вибрации

Полезное


Смотреть что такое «демпфирование» в других словарях:

  • Демпфирование — колебаний летательного аппарата уменьшение амплитуды колебаний летательного аппарата. Различают естественное Д., обеспечиваемое только аэродинамическими силами и моментами при неподвижных органах управления, и искусственное Д., обеспечиваемое… …   Энциклопедия техники

  • демпфирование — глушение, амортизация, амортизирование, сглаживание, ослабление Словарь русских синонимов. демпфирование сущ., кол во синонимов: 5 • амортизация (8) • …   Словарь синонимов

  • демпфирование — Принудительное гашение колебаний, обычно вредных, системы либо уменьшение их амплитуды до допустимых пределов [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] EN damping DE Dämpfung FR amortissement …   Справочник технического переводчика

  • ДЕМПФИРОВАНИЕ — принудительное гашение нежелательных колебаний в механических, электрических и др. системах. Гашение колебаний основано либо на поглощении (см.) энергии колебаний (воздушные, жидкостные, магнитоиндукционные успокоители), либо на том, что демпфер… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Демпфирование — Damping Демпфирование. Потеря энергии за счет диссипации тепла, когда материал или материальная система подвергается воздействию колебательной нагрузки или отклонению. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО… …   Словарь металлургических терминов

  • демпфирование — slopinimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. damping vok. Abklingen, n; Abschwächung, f; Ausschwingen, n; Bedämpfung, f; Dämpfung, f; Unterdrückung, f rus. демпфирование, n; затухание, n; успокоение, n pranc. affaiblissement, m;… …   Automatikos terminų žodynas

  • демпфирование — slopimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. damping vok. Abschwächung, f; Dämpfung, f rus. демпфирование, n; затухание, n; успокоение, n pranc. amortissement, m …   Automatikos terminų žodynas

  • демпфирование — slopimas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Sistemos, įrenginio ar įtaiso mechaninių, elektrinių ar kitokių svyravimų arba virpesių, kartais kūnų sukimosi greičio kitimo laikinis mažėjimas. atitikmenys: angl. damping vok …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • демпфирование — slopinimas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Sistemos, įrenginio ar įtaiso mechaninių, elektrinių ar kitokių svyravimų arba virpesių, kartais kūnų sukimosi greičio kitimo laikinis mažinimas. atitikmenys: angl. damping… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • демпфирование — колебаний летательного аппарата — уменьшение амплитуды колебаний летательного аппарата. Различают естественное Д., обеспечиваемое только аэродинамическими силами и моментами при неподвижных органах управления, и искусственное Д.,… …   Энциклопедия «Авиация»

Теория и механизмы демпфирования в механике конструкций

Если ударить по стеклянной или металлической чаше, то она будет издавать затухающий со временем звон. В мире без демпфирования этот звон продолжался бы вечно. В реальности же, благодаря нескольким физическим процессам, кинетическая энергия и (потенциальная) энергия упругой деформации чаши переходят в другие формы энергии. В этой статье мы обсудим, как описывать демпфирование в моделях и какие физические явления его вызывают затухание в вибрирующих механических системах.

Как математически описывается демпфирование?

Есть несколько математических подходов к описанию и учету демпфирования. Давайте кратко резюмируем самые популярные из них.

Самое заметное проявления демпфирования — падение (затухание) амплитуды свободных колебаний со временем, как, например, в случае с «поющей» чашей. Скорость ослабления амплитуды зависит от того, насколько большое демпфирование в системе.\prime} = \eta

Угол потерь δ определяет фазовый сдвиг между напряжением и деформацией.

Демпфирование, заданное через коэффициент гистерезисных потерь, несколько отличается от случая вязкого демпфирования. Гистерезисные потери пропорциональны амплитуде смещений, а вязкое демпфирование пропорционально скорости. Таким образом, эти величины невозможно однозначно связать друг с другом.

На рисунке ниже сравнивается отклик системы с одной степенью свободы при использовании двух разных моделей демпфирования. Можно заметить, что модель вязкого демпфирования предсказывает более сильное затухание на частотах выше резонансной по сравнению с моделью через коэффициент гистерезисных потерь и более слабое затухание на частотах ниже резонансной.


Сравнение динамического отклика для модели вязкого демпфирования (сплошные линии) и для модели через коэффициент гистерезисных потерь (пунктирные линии).

Обычно на резонансной частоте выполняется следубщее соотношение между указанными критериями: \eta \approx 2 \zeta.\prime} = \dfrac{D}

{2 \pi W_s}

Это определение через рассеянную энергию можно использовать, даже если петля гистерезиса не выглядит как идеальный эллипс; достаточно лишь иметь возможность определить две эти энергетических величины.

Источники демпфирования

Физических механизмов демпфирования огромное множество. Во всех естественных процессах энергия так или иначе рассеивается.

Внутренние потери в материале

Во всех реальных материалах энергия рассеивается при деформации. Можно считать это разновидностью внутреннего трения. Обратите внимание, что кривая нагружения для полного периода не укладывается на идеально прямую линию. Она больше похожа на вытянутый эллипс.

Обычно для описания демпфирования в материале применяется модель через коэффициент гистерезисных потерь, так как на опыте оказывается, что потери энергии за период слабо зависят от частоты и амплитуды. При этом математическое описание в модели коэффициента потерь основано на комплексных величинах, то есть подразумевает только случай гармонических колебаний. Поэтому эту модель демпфирования можно использовать только для исследований в частотной области.

Коэффициенты гистерезисных потерь в материале могут сильно различаться в зависимости от точного состава материала и источников данных, которыми вы пользуетесь. В таблице ниже приведены некоторые грубые оценки.

Материал Коэффициент гистерезисных потерь η
Алюминий 0.0001–0.02
Бетон 0.02–0.05
Медь 0.001–0.05
Стекло 0.0001–0.005
Резина 0.05–2
Сталь 0.0001–0.01

Коэффициенты потерь и схожие модели демпфирования используются, если физические механизмы затухания в материале неизвестны или не важны в контексте рассматриваемой задачи. В некоторых моделях материала, например, в вязкоупругих материалах, рассеивание энергии изначально заложено в математическую модель.

Трение в соединениях

Конструкции часто соединяются болтами или другими типами креплений. Если при колебаниях соединенные поверхности двигаются относительно друг друга, энергия рассеивается через трение. Если величина силы трения не меняется за период, потери энергии за период слабо зависят от частоты. В этом смысле трение схоже с внутренними потерями в материале.

Болтовые соединения широко распространены в задачах механики конструкций. Величина рассеиваемой в болтовых соединениях энергии может сильно зависеть от конструкции. Если важно снизить потери, болты должны плотно прилегать друг к другу и быть хорошо затянуты, чтобы уменьшить макроскопическое проскальзывание между поверхностями.

Излучение звука

Вибрирующая поверхность будет приводить в движение окружающий воздух (или другую среду) и испускать звуковые (акустические) волны. Эти волны уносят часть энергии, из-за чего конструкция теряет энергию.


Излучение звука преобразователем типа Tonpilz.

Анкерные потери

Часто небольшой компонент крепится к большой конструкции (основанию/подложке), которая не включается в расчетную модель. Когда деталь вибрирует, в несущей конструкции возникают упругие волны, также являющимися источником рассеяния энергии. В контексте микроэлектромеханических систем (МЭМС), этот эффект называют анкерные потери (anchor losses).

Термоупругое демпфирование

Даже если в процессе совершенно упругой деформаций энергия не рассеивается, деформация материала слегка изменяет его температуру. Локальное растяжение приводит к снижению температуры, а сжатие — к нагреву.

Это принципиально обратимый процесс, так что при снятии напряжения температура вернется к исходному значению. Однако часто в поле напряжения есть ненулевые градиенты, которым соответствуют градиенты распределения температуры. Они вызывают тепловые потоки от теплых областей к холодным. Когда по ходу цикла нагружения напряжение «убирают», распределение температуры уже отличается от того, что было при нагрузке. Поэтому локальный возврат к исходному состоянию невозможен. Это приводит к рассеиванию энергии.

Термоупругое демпфирование (thermoelastic damping) важно при исследовании высокочастотных колебаний на малых масштабах. Например, оно может значительно снизить добротность микроэлектромеханических резонаторов.

Демпферы и гасители

Иногда в конструкцию включают специализированные выделенные гасители колебаний, например, рессоры в подвеске колес.


Рессоры. Автор изображения — Avsar Aras, собственное произведение. Доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 на Викискладе.

Естественно, такие компоненты сильно влияют на суммарное демпфирование, по крайней мере, для некоторых мод колебаний.

Сейсмогасители

Особое внимание искуственному демпфированию колебаний уделяется при строительстве в сейсмоопасных районах. Чрезвычайно важно снизить амплитуду колебаний в зданиях при землетрясении. При этом гасители могут как изолировать здание от фундамента, так и рассеивать энергию.


Сейсмогасители в общественном здании. Изображение предоставлено Shustov — собственное произведение. Доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 на Викискладе.

Продолжение

Во второй части данной серии вы сможете найти информацию о том, как задавать демпфирование в COMSOL Multiphysics®.

5.5.1. Демпфирование колебаний и ударов.

Снижение колебательных и ударных нагрузок путем демпфирования возможно за счет механического трения элементов колебательной системы, а также с помощью дополнительных механических (гидравлических, пневматических) или электрических демпферов. В качестве механических демпферов могут использоваться также клапаны, заслонки (дроссели) или сильфоны.

Демпфирование за счет механического трения.

В зависимости от вида трения развиваемые в его процессе силы рассчитывают различным образом:

, 0 < μ < μ0 < 1;

;

  • при ньютоновском трении (твердые тела в жидкостях или газах при больших относительных скоростях, меньших скорости звука):

;

; 1 < α <2.

Демпфирование с помощью механических демпферов.

Гидравлические или пневматические демпферы могут быть реализованы в форме комбинаций поршень — цилиндр для систем, совершающих поступательные и вращательные перемещения. Качество демпфирования определяется в основном конструкцией демпфера, т. е. размером и формой зазора между поршнем и цилиндром, а также характеристиками рабочей среды. В демпфере развивается стоксовское трение.

Демпфирование с помощью электрических демпферов.

Электрическое демпфирование может быть осуществлено за счет использования электромеханических сил, развиваемых катушками, через которые течет электрический ток. При этом одну из катушек электрического контура устанавливают неподвижно, а другую связывают с демпфируемой (подвижной) деталью. Пространство между катушками должно быть легко проницаемо для электромагнитного поля.

Электрические демпферы применяют в случаях поступательного и вращательного движения, в измерительных приборах.

5.5.2. Изоляция колебаний и ударов

Под изоляцией колебаний понимают уменьшение или предотвращение распространения колебаний с помощью изоляторов (упругих элементов).

Для эффективной изоляции частота возбуждения fвозб должна значительно отличаться от собственной частоты f0i изолятора, так как в ином случае могут развиваться так называемые частоты пробоя. Рекомендуется избегать попадания частоты возбуждения в диапазон от 0,5f0i до 2f0i.

Прибор или станок должен быть установлен или подвешен на изоляторах. При этом изоляция колебаний будет эффективной, если собственные частоты изолируемой системы меньше самой низкой гармоники частоты возбуждения; по возможности должно выдерживаться соотношение f0 < 0,5fвозб.

Виброизоляторы и примеры их конструкций

В качестве виброизоляторов используют: стальные пружины в опорах приборов или машин с низкими частотами вращения; резиновые подушки (так называемые эластоэлементы) в опорах приборов и машин с частотами вращения от средних до высоких; упругие и демпфирующие промежуточные элементы для экранирования (пластины из резины, пробки, войлока, пластмассы, а также металлопластмассовые листы, многослойный листовой материал, песок и т. п.)

Примеры виброизоляторов показаны на рис.16.

Чтобы они выполняли свои функции при длительном сроке службы, их конструкция должна отвечать определенным требованиям. Круглые резиновые виброизоляторы (рис. 16а), работающие на растяжение, благодаря цилиндрической форме при соответствующей деформации могут выдерживать высокие напряжения. Если цилиндрический полый виброизолятор из резины

Рис 16

(рис.16б) нагружается на сжатие в направлении оси цилиндра, то он сильно деформируется в радиальном направлении. Эта деформация должна быть свободной и учитываться при конструировании изолятора. Это относится и к резиновому виброизолятору в виде валика (рис.16в). Кольцевой резиновый виброизолятор (рис.16г) предназначен для передачи сил сжатия, сдвига, а также крутящего момента при одновременном демпфировании колебаний. Для передачи крутящего момента этот виброизолятор должен быть связан с ведущим и ведомым дисками с учетом развивающихся при этом касательных напряжений. При ударных и сжимающих нагрузках в резиновый амортизатор может быть установлена спиральная винтовая пружина для повышения предела прочности на сжатие (рис.16д). Существует множество конструктивных решений цилиндрических и плоских резиновых виброизоляторов, предназначенных для амортизации сжимающих и касательных динамических нагрузок (рис. 16 е).

Ударное демпфирование — Энциклопедия по машиностроению XXL

УДАРНОЕ ДЕМПФИРОВАНИЕ ВИБРАЦИЙ ПРОВОДКИ УПРАВЛЕНИЯ ВЕРТОЛЕТОМ  [c.303]

При создании того или иного холодноштамповочного автомата конструктивным изменениям обычно подвергают главный исполнительный и вспомогательные цикловые механизмы, поэтому на стадии вьшолнения проектных работ целесообразно проводить динамический анализ каждого механизма в отдельности или группы механизмов, взаимно влияющих друг на друга. При этом должно быть предварительно оценено влияние диссипативных сил на частоту свободных колебаний этих механизмов и, в первую очередь, сил трения и так называемого ударного демпфирования.  [c.438]


Ударное демпфирование. В некоторых системах основной причиной затухания колебаний является не непрерывное действие сил трения, а мгновенные потери энергии при соударениях. Рассмотрим случай, когда такие соударения происходят всякий раз, когда система проходит через положение равновесия, причем мгновенная потеря энергии пропорциональна энергии системы перед соударением. В этом случае мгновенную потерю энергии удобно представить через скорость системы V перед соударением  [c.55]

Графически уравнение (17.22) представлено на рис. 17.15, где/ — линия нагрузки до муфты 2 — тоже, после упругой муфты бе.з демпфирования 3— то же, 1 (А ле упругой муфты с демпфированием. Из уравнения следует, что при ударном  [c.310]

Характеристики колебательных систем (амплитуды, частоты, силы) можно уменьшить до допускаемых пределов выбором параметров соответствующей динамической модели. Например, динамические нагрузки в кулачковых механизмах могут быть уменьшены за счет выбора профиля кулачка. Снизить уровень колебаний иногда удается применением демпферов — устройств для увеличения сил сопротивления, зависящих от скорости. Удачно применяются демпферы в системах, подверженных ударным воздействиям. Но нельзя утверждать, что во всех случаях демпфирование приводит к уменьшению колебаний. В тех случаях, когда выбором параметров системы или демпфированием не удается снизить уровень колебаний, применяют дополнительные устройства для защиты от вибраций — виброзащитные системы.  [c.135]

При исследовании ударных воздействий на амортизатор демпфированием в первом приближении пренебрегают, а коэффициент жесткости с считают постоянным. Тогда уравнение движения амортизируемого объекта (18.21) можно представить в виде  [c.342]

К числу основных достоинств подшипников скольжения, обусловивших их широкое распространение, относятся удовлетворительная работа при весьма высоких частотах вращения валов (тогда как подшипники качения по скорости имеют ограничения) конструкции подшипников скольжения допускают разъем, что облегчает монтаж и демонтаж валов машин возможность демпфирования ударных нагрузок, передаваемых валами на опоры машин.  [c.402]

При имитации ударных нагрузок, при стохастических режимах нагружения собственного демпфирования подвижной системы ЭДВ малым внутренним сопротивлением источника питания может оказаться недостаточно.  [c.273]


Заброс ударного давления в трубопроводе уменьшается при наличии местных гидравлических сопротивлений, которые вызывают затухание (демпфирование) колебаний и уменьшают их общую продолжительность. Из-за демпфирующего эффекта местных сопротивлений они часто используются для гашения гидравлического удара. Для этой цели в трубопровод устанавливают одну или несколько дроссельных шайб, с помощью которых достигается сглаживание фронта ударной волны и смягчение эффекта гидравлического удара.  [c.97]

При автоматизации резонансных вибрационных машин можно ставить различные задачи, в частности удержание системы в резонансе при изменяющихся внешних условиях, либо поддержание амплитуды перемещения, скорости или ускорения рабочего органа на заданном уровне. В последнем случае необходимо также задать режим работы машины — дорезонансный или зарезонансный, поскольку одно и то же значение амплитуды регулируемого параметра может быть осуществлено как при первом, так и при втором режимах. Помимо номинального значения амплитуды задают также допустимые пределы ее изменения — верхний и нижний. Интервал между этими пределами называют зоной нечувствительности, если применена система автоматики, не чувствующая изменения регулируемого параметра внутри этой зоны и не реагирующая на него. Контроль настройки можно производить так же, как и в случае ударно-вибрационных машин, по фазово-частотной зависимости, поскольку угол сдвига фазы перемещения от фазы вынуждающей силы при небольшом демпфировании близок к 0,5 я.  [c.466]

Датчики ускорения наиболее пригодны для измерения ударных процессов, поскольку позволяют измерять гармонические составляющие, начиная с низких частот. На рис. 22—24 представлены кривые отклика датчика ускорения на типовые импульсы [19]. Импульсы показаны штриховыми линиями. Кривые отклика датчика, показанные сплошными линиями, вычислены для четырех значений относительного демпфирования (Р = 0 0,4, 0,7 1,0) и трех значений отношения xJx[tJx=  [c.162]

Ударный спектр 5 ( Oq) есть зависимость максимального значения реакции а (t) указанной системы от ее собственной частоты Wq без учета демпфирования. В зависимости от интервала времени, в котором наблюдается реакция системы а t), различают три типа ударных спектров начальный (Wq), остаточный (wq) и полный 5п (шо) . Они определяются следующим образом  [c.479]

Анализируя выражение (15.89) для а, можно заметить, что скорость затухания больше и затухание ударных напряжений ярче выражено при большем демпфировании (больших значениях ф), при более высокой частоте или более быстром возрастании нагрузки (больших значениях со) либо в материале с меньшим модулем упругости В или более высокой плотностью р (при меньших значениях с). Отметим, что использование времени нарастания нагрузки при  [c.518]

Технология получения вспененных каучуков и других полимеров, обладающих низкой кажущейся плотностью и новым сочетанием свойств, известна уже давно. Вспененные каучуки получали еще в 1939 г. при растворении азота под давлением в нагретом каучуке и выделении его при снятии давления. В это же время стали получать и применять в производстве спальной мебели вспененные латексные каучуки. Панели на основе жестких вспененных термопластов использовались в авиастроении во время второй мировой войны. Для демпфирования ударных нагрузок применяли вспененную фенолоформальдегидную смолу, отвержденную в открытых формах. Панели на основе вспененного, полистирола уже давно применяются в строительстве для теплоизоляции.  [c.436]

Для уменьшения потерь давления во входных и выходных каналах гидроцилиндров диаметры проходных отверстий выбираются из условия, что скорость потока рабочей жидкости не должна превышать б м/с. Однако для демпфирования ударов поршня о крышки (донышки) корпуса применяют специальные способы дросселирования этих отверстий, обеспечивающие торможение поршня в конце хода и уменьшающие ударные нагрузки. На рис. 19,4 представлена простейшая схема такого демпфера. В конце хода поршня 3 цилиндрический хвостовик 2 входит в цилиндрический канал корпуса I, уменьшая тем самым проходное сечение канала, по которому рабочая жидкость поступает в сливную гидролинию. Сопротивление протеканию рабочей жидкости тормозит поршень и плавно снижает его скорость. Усилие торможения  [c.263]


В главе о демпфировании колебаний изложены способы изоляции периодических сил двигательных установок путем введения амортизации, а также способы ударного и инерционного демпфирования.  [c.4]

Для демпфированных систем теория амортизации удара значительно усложняется, решения уравнений принимают довольно громоздкий вид и практически становятся неудобными для быстрого нахождения величин ударного смещения и ускорения амортизируемого объекта.  [c.95]

Для оценки влияния удара на конструкцию в общем случае необходимо знать пиковое значение перегрузки, форму и длительность ударного имиульса, а также собственную частоту и демпфирование конструкции. Однако при проектировании последние условия часто неизвестны, и во многих случаях нри предварительном расчете ставится цель ограничить пиковые перегрузки определенным значением при заданной высоте сбрасывания. При предварительной оценке свойств амортизирующих прокладок из различных материалов в некотором диапазоне плотностей выяснилось, что динамические свойства ряда ячеистых материалов определяются весьма сходными характеристиками даже при существенно различных плотностях.  [c.142]

Ананьев И. В., Колбин Н. М. Экспериментальные исследования ударного демпфирования колебаний. — В кн. Рассеяние этср-гни прп колебаниях упруги.к систе.м. Киев, Наукова думка , 1966, с. 277—284.  [c.216]

Ударное демпфирование оказывает сильное влияние на затухание колебаний механизма, когда в моменты соударения мгновенно теряется часть потенциальной энергии системы. Эти потери достигают 10 — 15 % первоначального значения потенциальной энергии. В этом случае колебательный процесс можно считать быстрозатухающим.  [c.439]

Снизить уровень колебаний иногда удается применением демпферов, т. е. устройств для увеличения сил сопротивления, аависянщх от скорости. Например, в системах автоматического регулирования применяются гидравлические демпферы, называемые также катарактами (см. рис. 88,г). Удачно применяются демпферы в системах, подверженных ударным воздействиям. В этом случае они называются поглотителями колебаний. Но нельзя утверждать, что во всех случаях увеличение демпфирования приводит к уменьшению колебаний.  [c.334]

Нарушение одноосности деформации, обусловленное боковой разгрузкой и инерционным расширением, так же как влияние давления на образец со стороны стакана (хотя и пониженного демпфирующей прокладкой), приводит к изменению структуры, отражающему суммарное действие плоской волны нагрузки и последующего демпфирования, что затрудняет их разделение. Для устранения влияния на микроструктуру эффектов, не связанных с действием плоской волны нагрузки, схема ударного нагружения (см. рис. 103, а) была модифицирована. Образец из исследуемого материала диаметром 25 мм и толщиной 10 мм запрессовывался в обойму из аналогичного материала, которая являлась дном стакана (см. рис. 103, б). В этом случае боковая разгрузка при распространении импульса нагрузки, соответ-  [c.213]

Исследование на ЭЦВМ системы уравнений (2) с учетом (4) и полученных численных значений параметров удара показало, что одним из эффективных способов снижения вибро- и звукоизлуче-ния конструкции является увеличение продолжительности удара сд и снижение силы удара в паре кулачок—ролик. Уменьшение нагрузки на ролик—кулачок в момент удара может быть достигнуто в рассматриваемой конструкции за счет демпфирования удара, что достигается введением упругого элемента в конструкцию ролика. В этом случае параметры ударного процесса находятся по уравнениям [10]  [c.75]

Экспериментальное исследование ударных импульсов для серийного и вибродемпфированного ролика подтвердило, что величина ударного импульса для демпфированного ролика уменьшилась в два раза по амплитуде при смещении спектра в низкочастотную область. При этом виброактивность зевообразовательного механизма с вибродемпфированным роликом уменьшилась в высокочастотной области на 25—50%, а звукоизлучение ремизных рамок — на 4 дб.  [c.75]

Виброизоляторы типа АФД. Виброизоляторы типа АФД относятся к классу сильнодемпфированных, причем демпфирование создается силами сухого трения Между корпусом и пластмассовой диафрагмой, связанной со штоко.м, соединяющимся с виброизолированным объектом. Упругий элемент виброизолятора состоит из двух последовательно соединенных конических пружин для лучшей защиты от ударных  [c.207]

На рис. 5 изображены ударные спектры коэффициента к (21) для той же расчетной модели при различных уровнях демпфирования форма ударного импульса считается полусинусоидальной с амплитудой и длительностью т [270].  [c.273]

В системах виброизоляцни ручных машин находят широкое применение стальные пружины, упругие элементы из высокоэластичпых материалов (резины, полиуретана и др.) и пневматические упругие элементы (поршневого типа в проточной металлической камере и герметизированные пневмобаллоны в резинокордной камере). Преимуществами стальных пружин являются возможность достижения малого демпфирования, слабая зависимость жесткости от температуры, стабильность во времени, но в некоторых условиях пружины могут быть дополнительным источником шума (особенно в машинах ударного действия). Существуют металлические пружины с повышенным демпфированием.  [c.441]

Метод точечных отображений был применен к релейным системам автоматического регулирования, к исследованию нелинейных сервомеханизмов, систем циклической автоматики, экстремальным регуляторам, системам массового обслуживания конфликтных потоков заявок и марковским системам, к исследованию процессов вибропогружения и виброперемещения, виброударным системам и системам с ударными взаимодействиями, к исследованию часовых ходов, нелинейных демпферов, цифровых систем, систем с переменной структурой, к задачам фазовой автоподстройки и синхронизации, к исследованию колебаний механических систем с конструкционным демпфированием и люфтом, к гироскопическим системам, к нелинейным радиотехническим системам, к изучению колебаний вала в подшипнике и многим другим.  [c.95]


Сложные механические системы, как правило, содержат большое число разных конструктивных элементов или узлов, реакция которых на воздействие механичесюос вибра-хщй существенно различна. Многие конструктивные изделия с точки зрения их реакции на вибрационные и ударные воздействия можно представить в виде системы масс, пружин и демпферов. Эквивалентные механические системы можно представить как демпфированную линейную упругомассовую систему с определенной механической добротностью Q и резонансной частотой /о Идеализированная модель изделия может быть получена путем объединения аналогичных, совершенно не зависящих одна от другой элементарных упругомассовых моделей с различными резонансными частотами /о, добротностью Q и  [c.359]

У., состоит из двух полумуфт 1 а 5 (сх. а), закрепленных на концах валов, и упругой связи 2, установленной между полумуфтами. Упругую связь выполняют в виде торовой резиновой оболочки (сх. а), гофрированной стальной оболочки, или снльфона (сх. б), винтовых пруж1 р (сх. в), змеевидной пружины (сх. г), резиновых втулок, вкладышей, работающих на сжатие изгиб, й др. элементов. У., кроме компенсации погрешностей установки вало1в, позволяют смягчал ударные нагрузки и демпфирован колебания.. У. со змеевидной пружиной характеризуется нелиней-  [c.378]

Работа гидроопоры с электрореологическим заполнением, имеющей трущиеся части, разобрана в [112-114]. Реактивное сопротивление трансформаторов регулируется изменением внутреннего магнитного поля, которое создается в дроссельных каналах электрическим током от внешнего источника. Данное устройство предназначено, в основном, для демпфирования ударных перегрузок и имеет невысокую надежность.  [c.101]

Для виброизоляции И защиты оборудования от ударных воздействий используют специальные амортизаторы. Примером таких аме изаторов могут служить амортизаторы типа AKGG-M по ГОСТ 17053.1—80, предназначенные для работы р вибрационном режиме с частотой до 50 Гц и амплитудами демпфирования в трех взаимно перпендикулярных направлениях до 0,2 мм.  [c.331]

Изменение величины и формы ударного импульса на столе стенда для испытаний в момент удара амортизированной аппаратуры, падающей вместе со столом испытательного стенда, осуществляется с помощью замедляющей подушки (амортизатора) или пневматического плунжера, состоящего из цилиндра и поршня с регулируемым клапаном. Как показано в [Л. 19], во время свободного цадения стола закрепленная на нем амортизированная аппаратура может совершать (при малом демпфировании) гармонические колебания с частотой,  [c.83]


Принципы демпфирования — статьи на тему РТИ

Демпфирование это разность работы деформации и упругого восстановления; представляется гистерезисной петлей. Во многих системах для снижения вибраций необходимо одновременно иметь дело с изоляцией и демпфированием, именно здесь проявляются вязкоупругие свойства резины.

Резину в динамическом состоянии можно представить себе как сочетание сталь­ной пружины и наполненного жидкостью гидравлического амортизатора. Пружи­на это модель полностью эластичной пространственной сетки вулканизата, имеющей модуль упругости, зависящий от величины, но не от скорости деформации, то есть сохраняется в течение длительных периодов времени без ослабления и без выделения тепла. Амортизатор это модель сырой резины, имеющей модуль упру­гости, зависящий от скорости, и не зависящий от величины деформации, причем ре­зина постепенно возвращается в исходное состояние и теряет тепло.

В вулканизо­ванной резине обе эти составляющие представлены в различных пропорциях в зави­симости от степени сшивки и формирования сети. Формула для опоры машин приведена в табл. 18.4.

Для данной опоры конструкция определяется комплексом требований в соот­ветствии со статической жесткостью требуемой собственной частоты, которая нужна для изоляции частоты возмущений двигателя, а также для достижения мини­мального коэффициента потерь (!;§ 5), необходимого для поглощения (амортиза­ции) удара.

При составлении рецептуры изменений можно добиться, например, увеличивая наполнение техническим углеродом, как показано в табл. 18.5.

 

Составление смесей для виброизоляции и амортизации ударов

Разработка и составление смесей для использования в виброизоляторах и погло­щения ударов требуют правильной оценки эксплутационных характеристик. Кроме того, точные динамические свойства должны быть разработаны в реальных пределах отклонений. Производители в большинстве случаев обычно стремятся превзойти минимальные требования, чтобы быть уверенными в соответствии технической спе­цификации, а также компенсировать определенные непредвиденные обстоятельст­ва. Но в случае борьбы с вибрацией такой запас совершенно неуместен: необходимо быть точным в определенных пределах.

Рессора, предназначенная для грузовика, очевидно, не будет работать в легковом автомобиле и наоборот.

Демпфирование пневмоцилиндров — статьи Пневмомаш

Пневматические цилиндры – это устройства, работающие с высокой скоростью и вследствие этого испытывающие повышенную ударную нагрузку на торцевые элементы. В результате можно услышать шум от ударов, появляется вибрация, повышается износ. Предотвратить или снизить негативные последствия этих явлений можно при помощи демпфирования в конце хода поршня.

В небольших пневмоцилиндрах с коротким ходом и невысокой ударной силой для решения данной проблемы применяются резиновые уплотнения по типу шайбы, которые крепятся непосредственно к крышке или к штоку и снижают нагрузку.

В больших цилиндрах для демпфирования используется специальная конструкция, включающая в себя игольчатый дроссель, позволяющий эффективно тормозить ход поршня при помощи дополнительного сжатия некоторого количества воздуха и последующего его отведения.

Происходит это следующим образом: втулка демпфера соприкасается с уплотнителем, отсекая часть воздуха и, продолжая свое движение, еще сильнее сжимает его, создавая противодавление. Поскольку выход воздуха теперь возможен только через небольшое отверстие дросселя, в отсеченной полости создается воздушная подушка, обеспечивающая  торможение штока. Таким образом, поршень соприкасается с крышкой цилиндра без удара.

Сила и скорость демпфирования штока поддается регулировке при помощи специального винта, вкручивание которого сужает проходное отверстие дросселя, обеспечивая более медленный выпуск воздуха и повышение степени торможения.

При движении поршня в обратном направлении уплотнение начинает работать как обратный клапан, обеспечивая проход воздуха в полость, которая ранее была перекрыта. Несмотря на это, наличие в конструкции уплотнения заметно снижает возможности ускорения поршня, поэтому производители пневматических цилиндров стараются по возможности уменьшать рабочий ход демпфера, либо использовать наружные механические амортизаторы.

Так, например, компания Camozzi предлагает максимальную длину демпфирования 17 мм для цилиндров с диаметром 32 мм, а также максимальных ход  демпфера 50 мм для цилиндров с диаметром 250 мм.

Suspension Tech: Подождите… Что такое демпфирование подвески?

Как бы мы ни любили погружаться в детали дизайна и технологий подвески, важно разобраться в основах. На прошлой неделе мы рассмотрели вилки с неамортизированной подвеской. Но это уже не норма, так что же такое демпфирование подвески? Большинство современных подвесок для горных велосипедов имеют гидравлическое демпфирование, но это не всегда так. Что делает демпфирование? И зачем нам это нужно?

Что такое демпфирование подвески?

Механическое демпфирование по сути является основным принципом современной подвески, будь то велосипед или что-то более крупное и тяжелое, например, ваш автомобиль.Удар попадает в колесо, а затем удар, включающий в себя какую-то пружину, поглощает этот удар, прежде чем он дойдет до водителя. Пружина — будь то физическая винтовая пружина или сжатый воздух — естественным образом отскакивала бы назад с той же силой, что и приложенная сила, а затем колебалась бы взад и вперед (как палка пого) до тех пор, пока трение в системе не остановило бы любое движение. В большинстве случаев это не совсем идеально, поэтому здесь в игру вступает демпфирование.

Демпфирование подвески — это процесс управления или прекращения колебаний пружины, когда она сжимается или отскакивает (обычно и то, и другое).Обычно это работает путем введения в смесь гидравлического картриджа с жидкостью и некоторыми управляемыми клапанами. Когда пружина сжимается, демпфирующая жидкость (обычно масло) проходит через серию клапанов из одной камеры в другую. Нагнетая жидкость через отверстия, прокладки и туннели разного размера и формы, демпфирующий картридж может контролировать скорость сжатия и отскока… или полностью останавливать их. Все это сделано для того, чтобы пружина не сжималась и не отскакивала слишком быстро. А так он вообще перестанет подпрыгивать между ударами.

Где находится демпфирование в подвеске велосипеда?

На полноподвесном горном велосипеде демпфирование присутствует как в вилке, так и в заднем амортизаторе. В передней части вилки часто на одну ногу устанавливается гидравлический амортизатор, а на другую ногу — пружина — воздушная или масляная. Сзади амортизатор рамы обычно объединяет корпус масляного амортизатора и пружину в единый телескопический амортизатор. Пневматический амортизатор, такой как Fox Float или RockShox Deluxe, размещает гидравлику в нижнем ползунке, а в более крупном внешнем корпусе (или воздушном баллоне) находится пневматическая пружина ( над ).

С другой стороны, в амортизаторах Coil, таких как, например, серия DHX или Deluxe Coil, гидравлика принимает корпус амортизатора с винтовой пружиной, предварительно натянутой на внешней стороне корпуса амортизатора с резьбой ( над ).

Что такое демпфирование сжатия?

Мы подробно говорили об этом, когда различали высокоскоростное и низкоскоростное сжатие, но для упрощения — демпфирование сжатия — это замедление вашего амортизатора и поглощение части ударной силы при сжатии подвески.Опять же, это работает за счет контролируемого потока жидкости подвески через демпфирующий контур. В этой схеме могут использоваться порты, клапаны, прокладки или пружины для управления скоростью потока жидкости и заплатой. В большинстве современных подвесок используется их комбинация, чтобы обеспечить раздельное демпфирование сжатия на высоких (сильные) и низких (маленькие, медленные) скоростях.

Путем изменения/настройки демпфирования сжатия вы можете контролировать скорость, с которой подвеска сжимается в ответ на удар, регулируя ее в соответствии со своим стилем вождения и типом ударов, с которыми столкнется ваш велосипед.

Что такое демпфирование отскока?

Демпфирование отскока — это, по сути, то же самое в обратном порядке — управление амортизатором, когда он возвращается в свое естественное несжатое состояние. Демпфирование здесь — это то, что не дает удару сразу же отскакивать назад после того, как вы ударили что-то, чтобы сжать его. Прошлой осенью мы углубились в управление отскоком на высоких и низких скоростях. Регулировка демпфирования отбоя контролирует скорость, с которой подвеска возвращается в нормальное состояние, чтобы быть готовой к следующему удару.

Как демпфирование помогает велосипедисту?

Основной функцией демпфирования является снижение скорости или интенсивности удара, передаваемого водителю, для повышения комфорта и контроля. Замедляя силу удара и передавая ее в течение более длительного периода времени, это снижает нагрузку на гонщика. А за счет преобразования входной силы в тепло, которое может рассеиваться внутри жидкости подвески, водителю не нужно подвергаться некоторой силе исходного удара.

С точки зрения демпфирования сжатия это может как ослабить силу сильного удара, так и удержать подвеску от раскачивания от ваших собственных педалей. Что касается демпфирования отскока, это облегчает управление мотоциклом после удара и гарантирует, что подвеска достаточно быстро возвращается в несжатое состояние, чтобы быть готовой поглотить следующий удар, поэтому он не увязнет на повторяющихся ударах. … но не настолько быстро, чтобы переднее колесо отскакивало от земли, вызывая потерю сцепления с дорогой.

Работает ли демпфирование подвески одинаково для всех велосипедных дисциплин?

Как правило, подвеска с гидравлическим демпфированием работает одинаково независимо от типа велосипеда. Но возможность независимой регулировки того, как такт сжатия и отбоя амортизатора функционируют на нескольких различных уровнях или скоростях (больше, чем просто высокая и низкая скорость в самых передовых компонентах подвески), означает, что функция демпфированной подвески широко варьируется от чего-то от заднего амортизатора с электронным демпфированием шоссейного гоночного велосипеда Pinarello, оснащенного eDSS, до прототипа винтовой подвески велосипеда для скоростного спуска Transition, выигравшего чемпионат мира.Хотя средства могут меняться от одного применения к другому, конечная цель остается неизменной: держать шины приклеенными к земле!

И это возвращает нас туда, где мы были на прошлой неделе. В некоторых современных альтернативных конструкциях подвески активное демпфирование вообще отсутствует, например, вилка и . Как напоминает нам инженер-основатель и генеральный директор Lauf Бенедикт Скуласон, эти «системы подвески на самом деле , а не без демпфирования». Конструкция и компоненты подвески просто не включают активного демпфирования .«Водитель и шины обеспечивают необходимое демпфирование». Вы, как гонщик, амортизируете входные сигналы подвески, чтобы они не постоянно подпрыгивали вверх и вниз, как это делают шины, а иногда и материал рамы и вилки. Хотя это не имеет смысла для больших последствий скоростного спуска, теория имеет смысл (и, судя по нашему собственному опыту, она работает) в менее технически сложных условиях, таких как дорога, гравий и более плавная езда по пересеченной местности.

 


Веселье никогда не заканчивается.Следите за новостями, чтобы каждую неделю получать новые публикации, в которых рассматривается одна небольшая тема, связанная с подвеской, настройкой или продуктом. Ознакомьтесь с прошлыми сообщениями здесь. Есть вопрос, на который вы хотите получить ответ? Свяжитесь с нами по электронной почте. Хотите, чтобы ваш бренд или продукт были представлены? Мы тоже можем это сделать.

Что такое критическое демпфирование амортизаторов?

Реальный пример критического демпфирования

гостевой пост Брайана Хэнчи, Hanchey Vehicle Technology
© 2012 HVT USA

Введение

Эта запись показывает, как регулируемый амортизатор может достичь 0.Критические коэффициенты демпфирования от 5 до 1,2+ поворотом ручки отбоя.

На днях я экспериментировал с жесткостью и настройками пружин Evo. Пока у меня были сняты передние части, я решил провести динамометрию передних частей и сделать несколько графиков PVP на динамометрическом стенде, чтобы продемонстрировать истинную силу, создаваемую демпфером при различных скоростях. Пока я занимался этим, я решил проехать базовый тестовый круг по нашему индустриальному парку, состоящему из нескольких неровных бетонных дорог. На трассе нет ровного ровного куска бетона, а за углом всегда поджидает несколько резких вздутий бетона.Добро пожаловать в Плано, штат Техас.

Критическое демпфирование: когда наука встречается с тротуаром

Мы всегда говорим о том, что оптимально для вашего автомобиля по нескольким параметрам; один, используемый более продвинутыми потребителями (определенно используемый профессиональным автоспортом), является критическим демпфированием.

Ни в коем случае не пытаясь развенчать науку, мы подумали о применении науки в реальном мире. Я большой поклонник разговоров о том, что на самом деле происходит, когда наука встречается с тротуаром. Наука отлично объясняет, как мы начинаем достигать желаемых результатов, но она редко бывает такой же простой, как включение формулы, перенос результатов на машину и ощущение того, что, по формуле, мы должны чувствовать.Иногда вам везет, но обычно это не так; это быстрый пример того, как вы можете почувствовать изменения с вашими регулируемыми амортизаторами и что происходит с вашей подвеской.

Мы проехали петлю, где скорость достигала 45 миль в час по неровным бетонным дорогам:

  • Один круг с передними амортизаторами на полной мягкости (отбой)
  • Один круг с передними амортизаторами на полной жесткости (отбой)
  • Скорость была одинаковой на каждом круге
  • Шины и другие настройки остались без изменений
  • Регулировка компрессии была исправлена ​​и не менялась

 

Мы использовали «профессиональную» технологию Race Technology DL-1 (регистратор данных), способную принимать входные данные от ударного потенциометра (электрический разрядник).Мы начали использовать амортизатор для тестирования Evo в начале этого года и продолжаем использовать его при разработке новых поршней, клапанов и других технологий.

Evo предлагает отличный испытательный стенд, поскольку он использует AST 5200 спереди и AST 4200 сзади, поэтому мы можем попробовать много новых обновлений на одном автомобиле, нашем очень большом тестовом муле, если хотите, и DL-1 хорошо справляется со своей задачей. сохранения согласованности, но мы не можем ожидать, что он будет отслеживать расстояние достаточно близко, чтобы идентично накладывать каждый график друг на друга (они слегка смещены друг от друга).Кроме того, смещение ударника варьируется в пределах 0,06 дюйма друг от друга (это также видно на графике).

Поскольку мы не в испытательной лаборатории, этот тест не включает удаление взаимодействий, присущих уличному транспортному средству, таких как уклон, возникающий в результате взаимодействия задней оси с одним и тем же ударом (или разными ударами), или влияние стабилизаторов поперечной устойчивости. незначительно для нашего примера.

Результаты испытаний

Ниже показана неровность, с которой автомобиль столкнулся на испытательном полигоне.Черная линия — демпфер в полностью мягком положении. Красная линия показывает демпфер в полностью жестком положении.

Подвеска с чрезмерным демпфированием не возвращается в устойчивое состояние достаточно быстро, что указывает на критическое значение демпфирования более 1,0.

Положительное вертикальное смещение на самом деле является ударным сжатием, поэтому движение вверх означает наезд на кочку.

  • Настройка открытого отскока позволяет подвеске завершить полный цикл, а затем вернуться в состояние покоя
  • Полностью закрытая настройка отбоя (красная линия) не только не позволяет подвеске совершить полный цикл, но и продлевает цикл, что соответствует «передемпфированному» амортизатору

 

Как видите, с этой комбинацией автомобиля/шины/амортизатора/пружины мы смогли перейти от недостаточного демпфирования к избыточному демпфированию за 12 щелчков ручки! Это представляет собой диапазон регулировки больше, чем требуется для большинства приложений.

Теперь это одна неровность с одним определенным сценарием, который не может полностью описать полную динамику автомобиля ни на улице, ни на трассе.

Используйте это как один из примеров, когда наука и реальный мир встречаются и работают вместе!

Динамический график амортизатора Evo перед испытанием. Только для справки.

Примечание редактора: Delta Vee Motorsports LLC является авторизованным дилером AST-Moton и HVT в США и имеет письменное разрешение на воспроизведение этой статьи.

Амортизаторы подвески

: руководство для начинающих о том, что происходит внутри

Двумя основными задачами подвески горных велосипедов являются сокращение количества ударной и вибрационной энергии, которая передается от земли к телу гонщика, и сохранение сцепления с дорогой везде, где это возможно.Хотя есть и другие важные функции и факторы, это элементарные способы, с помощью которых мягкие компоненты улучшают наши впечатления от езды. Чем глубже мы расширяем наше понимание того, как работает подвеска, тем лучше мы будем использовать эти дорогостоящие технологические элементы в полной мере. Давайте для начала посмотрим на масляно-демпфирующую сторону нашей подвески. Для людей, которые уже понимают основы, мы углубимся в будущие статьи, так что держитесь крепче, пока мы делаем набросок.

Чтобы погрузиться в маслянистую сторону вилок и амортизаторов, я сел с моим другом Тайроном Дайнсом из Fox Racing. Тай начал свою карьеру в RockShox в качестве механика гонок Кубка мира, а также курировал европейские технические/ремонтные центры Fox, а также разрабатывал и тестировал новые мелодии в течение последних десяти лет. В общей сложности он занимается сквош-бизнесом более двадцати лет и, безусловно, может копаться в мелочах. Я попросил у него полностью урезанное объяснение того, как работают демпферы, и он с удовольствием разложил историю на несколько удобоваримых моментов.Для тех, кто прошел столько же курсов физики, сколько и я (ноль), это введение должно быть полезным.

«Амортизатор регулирует усилие подрессоривания. Он контролирует скорость, с которой колесо движется вверх или сжимается, а также контролирует его на обратном пути», — говорит Тайрон. Пружина здесь представляет собой давление воздуха или катушку, которая придает компоненту подвески его подрессоренную силу . Он объяснил, что если вы добавите слишком сильное сжатие в амортизатор или вилку, они станут «избыточно демпфированными», что в конечном итоге станет жестким и трудным для сжатия и почти не будет иметь подвески.При обратном ходе, если отскок установлен слишком медленно, амортизатор или вилка не возвращаются, а вместо этого сидят низко в своем ходе (часто называемом «упаковкой»), неспособном обеспечить многие из своих предполагаемых характеристик. Работа разработчиков подвески MTB заключается в создании амортизаторов или вилок, обеспечивающих полезный диапазон регулировок сжатия и отбоя, которые вы можете использовать, чтобы настроить их под свои трассы и стиль катания. Так что же на самом деле происходит внутри, что позволяет им так точно настраивать демпфер?

В этом видео показано, как работает сжатие и отскок в амортизаторе Fox DPS.Здесь вы можете видеть, что происходит гораздо больше, что мы включим в это первоначальное объяснение.

Начнем с компрессии, как и ваша подвеска. Если рассматривать сжатие до самых основных элементов, то оно представляет собой степень сопротивления или «поддержки», которую обеспечивает демпфер, поглощая силу удара и перемещая массу водителя. Он добавляет сопротивление воздушной или винтовой пружине подвески. Картридж демпфера в вилке представляет собой цилиндрическую камеру, похожую на центр рулона туалетной бумаги, с установленным на валу поршнем посередине, через который должно проходить масло, когда ваша подвеска сжимается в своем ходе и отскакивает обратно до полного выдвижения.Система в шоке работает аналогично, хотя ее сложнее визуализировать, поэтому для простоты мы остановимся на этом примере. Ряд точно настроенных отверстий в этом поршне позволяет маслу течь с определенной скоростью. В большинстве компонентов подвески есть набор тонких металлических шайб, называемых , прокладок , прижатых к верхней части поршня, которые изгибаются и изгибаются, позволяя маслу проходить через отверстия в поршне. По мере того, как вы добавляете щелчки высокой или низкой скорости сжатия в свою подвеску, прокладки перемещаются ближе к поршню, в конечном итоге блокируя отверстия, создавая то, что мы называем блокировкой.

Большинство более простых компонентов подвески MTB имеют полый вал, проходящий через середину поршня, с отверстиями по обеим сторонам поршня, что позволяет маслу быстро течь, когда это необходимо. Этот поток масла через вал обычно можно регулировать с помощью внешнего управления. Толщина внутреннего вала и размер порта могут быть настроены для достижения оптимальной производительности. Что касается регулировки сжатия, Тайрон говорит, что «это похоже на комнату, полную пятидесяти человек, которым всем нужно броситься в одну и ту же маленькую дверь, когда кто-то кричит «пожар».Они все пытаются выкарабкаться через крошечную дверцу, что похоже на перекрытие потока нефти. В то время как с большой дверью они все могли выбраться гораздо быстрее. Это просто управление жидкостью через систему большего или меньшего сопротивления».

Толщина, ширина и ориентация прокладок могут быть изменены для изменения характеристик сжатия компонента подвески, что является одним из способов «настройки» подвески. Форма и порт поршня также могут быть отрегулированы вместе с множеством других переменных, таких как толщина масла, диаметр вала и трение, чтобы создать оптимальную систему для велосипеда и варианта использования, для которого он предназначен.

Полная стоимость деталей изготовленного на заказ амортизатора Ancillotti.

Часть отскока картриджа демпфера работает точно так же, как контур сжатия, но в обратном порядке. Отскок относится к скорости и силе, с которой амортизатор позволяет амортизатору или вилке вернуться к полному ходу. Он сопротивляется или замедляет силу воздуха или винтовой пружины с заданной скоростью. Когда вы замедляете отскок, набор прокладок на поршне отбоя сжимается, чтобы замедлить поток масла через демпфер. Когда ручка отскока щелкается в направлении кролика, система открывается, и масло может течь более свободно, позволяя вилке или амортизатору возвращаться с большей скоростью.Затем, когда вы замедляете отскок, масло встречает большее сопротивление и замедляет скорость возврата подвески.

Вот визуальное представление того, как все это работает в демпфере Grip2.

Понял? Если нет, вы не одиноки. Компоненты подвески являются наиболее сложными деталями наших велосипедов, и мы надеемся постепенно демистифицировать их в этих статьях, чтобы наши читатели могли лучше понять свои велосипеды.

У вас есть вопрос, связанный с подвеской, который вы хотели бы, чтобы мы исследовали? Пожалуйста, напишите это в комментариях ниже, и мы приступим к работе.

Тюнинг шасси с амортизаторами — Тщательный взгляд на амортизаторы и их влияние на управляемость

При движении подвески амортизатор предназначен для управления движениями подвески и шасси, работая совместно с пружинами. Пружины на самом деле поглощают удары на неровностях и помогают контролировать крен кузова. Амортизаторы контролируют колебания пружин, определяя, насколько быстро пружина сжимается или растягивается. Более жесткие удары замедляют движения пружины, а более мягкие удары позволяют пружине двигаться быстрее.Удар слишком мягкий, если он позволяет пружинам колебаться или подпрыгивать более одного полного цикла. Амортизатор слишком жесткий, если он ограничивает ход подвески. Слишком сильный удар может привести к тому, что пятно контакта шины отскочит от поверхности дороги из-за неровностей или веса домкрата в автомобиле после того, как произойдет крен кузова, и даже на мгновение оторвет шину от поверхности гусеницы.

БУМАГИ

Первая задача амортизатора — контролировать пятно контакта шины с неровностями. На трассе слишком мягкий удар позволяет шасси подпрыгивать после наезда на кочку или колею.Машина как будто глохнет. Если удар слишком жесткий, при попадании на неровность пятно контакта шины может быть оторвано от поверхности гусеницы или, по крайней мере, нагрузка на эту шину значительно снижается. Это влияет на управляемость и балансировку шасси, из-за чего автомобиль кажется непредсказуемым. Потеря тяги значительна, и машину трудно читать водителю. На неровностях в поворотах машина как будто катится.

Удар гасит вибрации, создавая трение.Во всех гоночных амортизаторах используется гидравлическая жидкость в трубке с поршнем. Поршень проталкивает жидкость через серию клапанов и выпускает воздух, контролируя «скорость» удара. Клапаны и выпускные отверстия могут быть изменены для изменения скорости. Для отскока и сжатия используются разные клапаны и выпускные отверстия. Клапаны отбоя или сжатия можно менять вместе или по отдельности, чтобы изменить работу ударного клапана на неровностях, во время крена кузова и во время тангажа при торможении и ускорении.

Существует несколько типов амортизаторов, но все они одинаково влияют на ходовую часть.Некоторые амортизаторы заряжены газом, а некоторые нет. Качество, характеристики износа, восстановление и производительность по мере накопления тепла внутри амортизатора являются основными факторами при сравнении конструкций амортизаторов.

Изменяя клапан амортизатора для различных диапазонов скоростей вала, изготовитель амортизаторов или инженер может создать амортизатор, который влияет на контроль пятна контакта шины с неровностями и колеями, а также влияет на характеристики переноса веса, чтобы можно было точно настроить управляемость для различных условий. Регулируемые амортизаторы могут регулировать только отскок или двойную регулировку удара и отбоя.Высококачественный амортизатор, такой как Penske 8760, имеет высокоскоростную и низкоскоростную регулировку сжатия и одну регулировку отскока.
БУМП VS. ОТБРОС

Удар или сжатие возникает при перемещении вала амортизатора в корпус. Это происходит на передней части неровности, задней части колеи, правой стороне при повороте налево, ударах левой стороны при выходе из левого поворота, передней части при торможении и задней части при ускорении.

Отскок или растяжение происходит, когда вал вытягивается из корпуса.Это происходит на задней стороне неровности, на передней части колеи, ударах левой стороны при левом повороте, ударах правой стороны при выходе из левого поворота, передней части при ускорении и задней части при торможении.

Развал, кастер, давление в шинах и схождение должны быть правильными перед настройкой амортизаторами. Если это не так, вы гоняетесь за своим хвостом и тратите время впустую. Требуется опытный водитель, который последователен и чувствителен к изменениям, чтобы действительно настроиться на удары. Новые водители должны провести тестовый день, внося шокирующие изменения в машину, чтобы увидеть, что они делают.Этот опыт чрезвычайно важен для того, чтобы выжать из машины последнюю часть производительности.
СКОРОСТИ ВАЛА

Насколько быстро вал толкает и тянет поршень внутри корпуса амортизатора, влияет на скорость амортизатора при ударе и отскоке. Интенсивность ударов изменяется при изменении скорости вращения вала, что делает амортизаторы чувствительными к скорости вращения вала. Чем выше скорость поршня или вала, тем жестче амортизатор. Удары работают в основном в диапазоне примерно от 3 дюймов в секунду до примерно 20 дюймов в секунду.Более низкие скорости вступают в игру во время переноса веса, когда меняется нагрузка на шины. Более высокие скорости вступают в игру по кочкам и колеям. Производитель амортизаторов может изменять низко-, средне- и высокоскоростные клапаны, чтобы контролировать поведение амортизатора в различных ситуациях. Клапаны низкой и средней скорости используются для контроля того, как удар влияет на управляемость. Изменяя клапан амортизатора для различных диапазонов скоростей вала, изготовитель амортизаторов или инженер может создать амортизатор, который влияет на контроль пятна контакта шины с неровностями и колеями, а также влияет на характеристики переноса веса, чтобы можно было точно настроить управляемость для различных условий.Большие команды с открытыми колесами имеют широкий спектр амортизаторов в прицепе, чтобы приспособиться к различным условиям трассы с точки зрения контроля контакта с шиной (клапаны со средней и высокой скоростью) и с точки зрения управляемости (клапаны с низкой и средней скоростью). Первый фактор влияет на общее сцепление шин с дорогой. Второе влияет на баланс управляемости в разных точках гоночной трассы.

Существует четыре компонента того, как удары влияют на перенос веса:

СКОЛЬКО ВЕСА ПЕРЕДАЕТСЯ

Факторами являются вес автомобиля, ширина колеи/колесная база, высота центра тяжести и сила на поворотах.

ГДЕ ПЕРЕДАЕТСЯ ВЕС

Коэффициенты жесткости пружины и стабилизатора поперечной устойчивости, действующие в пятне контакта шины, а также геометрические эффекты от таких компонентов, как боковые установочные устройства (звено Уоттса, стержень Панара, гусеница), контролируют это.

ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ВЕСА

Это контролируется, когда водитель использует рулевое управление, тормоза и акселератор.

КАК БЫСТРО ПЕРЕНОСИТ ВЕС

Частота ударов и то, насколько резко водитель использует органы управления, влияет на скорость переноса веса.

РАЗЪЕМНЫЙ КЛАПАН И РЕГУЛИРУЕМЫЕ АМОРТИЗАТОРЫ Амортизаторы с раздельными клапанами

имеют клапаны, отличающиеся как от удара, так и отскока, чем обычно для конкретного амортизатора. Эта настройка шасси позволяет устранить определенные проблемы с управляемостью путем замены одного или нескольких амортизаторов. Регулируемые амортизаторы могут регулировать только отскок или регулировку удара и отбоя (двойная регулировка). Тюнинг можно осуществить путем регулировки амортизатора, чаще всего еще на автомобиле. В любом случае, изменение клапанов амортизаторов в целом, только на неровностях или только на отскоке, может изменить управляемость автомобиля и улучшить время прохождения круга.По большей части настройка с помощью амортизаторов считается точной настройкой после установки и настройки шасси.

АМОРТИЗАТОРЫ НА НИЖНЕЙ ЧАСТИ

Если амортизатор опустится или достигнет полного выдвижения под нагрузкой, обращение с ним может резко измениться, и может произойти повреждение амортизатора. Отбойники на валу амортизаторов уменьшают это, и некоторые производители шасси используют ограничители хода отбоя, чтобы амортизатор не достиг полного выдвижения. Полное расширение обычно менее проблематично.

ОХЛАЖДЕНИЕ

Удары гасятся за счет трения, вызывающего тепло.Накопление тепла может повлиять на скорость удара, всегда смягчая его. Рассеивание тепла всегда помогает улучшить производительность. Ухабистые дорожки создают больше тепла, чем гладкие. Лучше не накрывать амортизаторы и даже подводить к амортизаторам прохладный воздух. Алюминиевые амортизаторы рассеивают тепло быстрее, чем стальные корпуса. Для койловеров амортизаторы с резьбой охлаждаются лучше, чем гладкие амортизаторы с резьбовыми пружинными выступами над корпусом для регуляторов койловеров.

НАСТРОЙКА УПРАВЛЕНИЯ АМОРТИЗАТОРАМИ

В разгар гонки вы бежите сразу за лидером гонки.Он слегка трогается с места, а то место на гоночной трассе, где он вроде бы выигрывает, уходит в повороты при торможении. Вы въезжаете настолько глубоко, насколько можете, но лидер может въехать на пол-длины автомобиля глубже. Если вы входите так сильно, вы получаете небольшой толчок. В остальном машина великолепна и с лидером можно бегать. Ваши машины идентичны и на тех же шинах, так в чем может быть его преимущество?

Ключом к этой ситуации, вероятно, является амортизатор. Амортизаторы на самом деле не решают проблемы, но они могут быть полезны для небольших улучшений управляемости на определенных участках трассы или в поворотах.Точно так же амортизаторы не решат серьезных проблем с управлением, хотя они могут вызвать проблемы с управлением, если они согнуты, заедают, слишком жесткие или мягкие.

КАК УДАР ВЛИЯЕТ НА УПРАВЛЕНИЕ

Шок контролирует скорость переноса веса. Клапаны для низких скоростей вращения вала являются основным фактором, контролирующим перенос веса. Это влияет на нагрузку на шину и может изменить баланс управляемости при переносе веса. После переноса всего веса удар больше не влияет на управляемость.Давайте рассмотрим.

В общем, демпфирование отскока определяет, насколько быстро вес покидает шину, а демпфирование отбоя определяет, насколько быстро вес уходит на шину. Более жесткая арматура заставляет амортизатор реагировать быстрее. Более мягкие клапаны замедляют реакцию удара. Более жесткая арматура позволяет быстрее менять нагрузку. Более жесткий клапан отбоя быстрее снимает нагрузку с шины и быстрее переносит ее на противоположную шину. Более жесткая отбойная арматура быстрее передает нагрузку на эту шину.

При входе в поворот, пока водитель крутит руль или педаль тормоза, удар оказывает влияние на нагрузку на шины.При торможении вес переносится вперед, сжимая переднюю подвеску и амортизаторы и растягивая заднюю подвеску и амортизаторы. При прохождении поворотов вес переносится изнутри наружу, растягивая внутреннюю подвеску и амортизаторы и сжимая внешнюю подвеску и амортизаторы. Когда имеют место и торможение, и поворот, что почти всегда происходит при входе в поворот, возникают оба эффекта. При левом повороте правая передняя часть, которая сжимается из-за крена и тангажа, и левая задняя часть, которая расширяется из-за обоих факторов, двигаются больше всего и будут иметь наибольшее влияние.Левая передняя и правая задняя часть получают противоположные движения от крена и тангажа, уменьшая их движение и, следовательно, их влияние.

В середине поворота, где силы торможения и ускорения малы, а боковые силы максимальны, все амортизаторы оказывают влияние, но ход амортизатора очень мал, особенно на неразрезных осях, которые имеют высокие центры крена и небольшой крен кузова. Это снижает влияние удара на управляемость.

На выходе мы в основном отменяем то, что произошло при входе в угол.При ускорении задние амортизаторы сжимаются, а передние — отскакивают. По мере того, как повороты уменьшаются, внутренние толчки переходят в сжатие, а внешние удары в отскок. В то время как обе силы возникают на выходе из поворота, левая задняя и правая передняя части движутся больше всего, поскольку эти толчки имеют силы, действующие в одном направлении, в то время как левая передняя и правая задняя части имеют противоположные силы. Не думайте, что это означает, что левый передний и правый задний амортизаторы не влияют на управляемость. Влияние чуть меньше.

Небольшой толчок в поворотах, как в нашем примере, не дает водителю войти так же глубоко, как другой автомобиль. Имейте в виду, это очень небольшой толчок. Автомобиль имеет очень хорошую базовую настройку и быстр. Автомобиль впереди примерно на 0,1 секунды быстрее круга. В этой ситуации могут помочь шоки.

Толчок означает, что передние шины превышают пределы оптимального сцепления с дорогой. Нам нужно немного больше тяги спереди и немного меньше сзади. Более жесткий амортизатор отскока слева сзади решит проблему толчка при входе.Допустим, мы идем на один номер или щелкаем сильнее как при ударе, так и при отскоке. Нам нужен более жесткий отскок, но что сделает с управляемостью более жесткий отбойный клапан слева сзади? Более жесткий удар слева сзади может привести к тому, что автомобиль раскачивается на выезде. Если это поможет въехать, это, вероятно, расшатает машину на выезде. Поскольку выезд важнее, чем вход для более быстрого круга, это может быть не таким уж хорошим изменением. Конечно, на дороге изменения должны быть внесены как в левый, так и в правый амортизаторы спереди или сзади автомобиля.Если изменен только один угол, выигрыш в поворотах в одном направлении будет сведен на нет при поворотах в противоположном направлении. И потеря будет больше, чем прибыль в большинстве случаев.

В большинстве случаев, когда автомобиль действительно хорош, за исключением одного места в повороте, лучшим изменением является использование регулируемого амортизатора, где можно изменить по крайней мере настройки отскока, или использование амортизатора с раздельным клапаном. Вы также можете заказать у производителя амортизаторов клапан, изготовленный по индивидуальному заказу. В нашем примере увеличение клапана отскока на одно число при неизменном клапане отскока лечит толчок входа без изменения баланса в середине поворота или на выходе.Это действительно хорошая вещь. Но если бы толчок был больше, это изменение могло бы немного помочь, но не решило бы проблему. Что-то другое вызывает проблему в этом случае, скорее всего, пружины и стабилизаторы поперечной устойчивости отключены.

Давайте рассмотрим еще один пример. В этом случае машина болтается на выезде. Опять же, замена амортизатора поможет только в том случае, если машина стоит действительно близко. В этом случае мы могли бы уменьшить скорость удара сзади или увеличить отскок спереди. Уменьшение отскока передней части позволяет весу быстрее сбрасываться с задней части.Опять же, здесь помогут регулируемые амортизаторы или амортизаторы с раздельным клапаном.

БАЗОВЫЕ РАЗРЯДКИ

В 95 процентах случаев базовые амортизаторы должны быть рекомендованы изготовителем шасси для вашей трассы. На очень ухабистых трассах может потребоваться замена амортизаторов на более мягкие, если автомобиль скользит по неровностям или чувствует себя неустойчиво. Многие гонщики совершают ошибку, слишком далеко отходя от базовой настройки, и в итоге получают неработоспособную настройку машины.

Много лет назад у меня была возможность поработать с компанией по тюнингу амортизаторов на автомобиле с овальной гусеницей.Мы провели первый день с базовыми ударами и работали над настройкой, чтобы добиться неизменно быстрого времени прохождения круга. Трасса была короткой, а время прохождения круга составляло 15 секунд. На следующий день мы работали над поиском последних сотых долей секунды, настроив только амортизаторы. Это был интересный опыт, и он должен помочь понять, как подходить к настройке управления амортизаторами.

Первый запуск был базовым. Мы пробежали круг для разогрева, пять кругов на время и круг для заминки. Мы отказались от быстрых и медленных кругов и заняли среднюю тройку.После первого заезда инженер спросил меня, что будет делать машина, если я перед торможением въеду в поворот на 10 футов глубже. Мой немедленный ответ был, что у машины будет недостаточная поворачиваемость. Мы сделали одно изменение амортизатора, чтобы быстрее перенести вес на правую переднюю часть. На следующем заезде среднее время круга было на 0,05 секунды быстрее. Мы повторили этот процесс еще около восьми раз, и каждый раз мы выигрывали несколько сотых секунды. К концу мы были примерно на 0,4 секунды быстрее, чем утренняя базовая пробежка. А день потеплел, и поверхность трассы стала жарче, так что мы набрали еще больше.Дело в том, что если вы начнете с быстрой и сбалансированной настройки, вы можете найти последние несколько десятых секунды с ударами.

При левом повороте правая передняя часть, которая сжимается из-за крена и тангажа, и левая задняя часть, которая расширяется из-за обоих факторов, двигаются больше всего и будут иметь наибольшее влияние.
КОГДА НАСТРОЙКА С АМОРТИЗАТОРАМИ

Вот несколько важных критериев, по которым настройка амортизаторов может помочь сделать ваш автомобиль быстрее:

  • Каждое пятно контакта шины должно быть оптимизировано.Развал, кастер, давление в шинах и схождение должны быть правильными перед настройкой амортизаторами. Если они неверны, вы гоняетесь за своим хвостом и теряете время.
  • Статические веса и проценты поперечного веса должны быть очень близки к оптимальным.
  • Убедитесь, что в подвеске нет абсолютно никаких заеданий.
  • Определите место возникновения проблемы. Часто проблема на выходе из поворота представляет собой проблему входа в поворот, не распознанную водителем. Водитель может легко компенсировать толчок при входе в поворот, вызывая свободное состояние на выходе.
  • Проблема с обработкой должна быть небольшой. Машина уже должна быть быстрой. Не ожидайте улучшения времени прохождения круга более чем на 0,05–0,10 секунды.
  • Требуется опытный водитель, который последователен и чувствителен к изменениям, чтобы действительно настроиться на удары. Новые водители должны провести тестовый день, внося шокирующие изменения в машину, чтобы увидеть, что они делают. Этот опыт чрезвычайно важен для того, чтобы выжать из машины последнюю часть производительности.
  • Внесите небольшие изменения. Увеличение или уменьшение на два числа или два щелчка на регулируемых амортизаторах — это большое изменение.И меняйте только один угол за раз при настройке с амортизаторами.

Амортизаторы, безусловно, являются ценным инструментом настройки. Когда вы ищете точную информацию, стремясь к последней паре десятых на трассе, выбирайте источники с умом. Легко ввести в заблуждение. Важно понимать, что может сделать шок. Получение желаемых результатов требует усилий и навыков. Не ожидайте слишком многого. Получите хорошую базовую настройку вашего автомобиля, тогда небольшие изменения амортизаторов могут окупиться.

Анализ упрощений, применяемых при моделировании демпфирования вибрации пассивного автомобильного амортизатора

В статье представлены результаты исследований гидравлических автомобильных амортизаторов.Соображения, представленные в статье, указывают на определенные недостатки и упрощения, связанные с тем, что характеристики демпфирования предполагаются как функция только от входной скорости, как в случае исследований методом моделирования. Важным моментом, учитываемым при определении параметров демпфирования автомобильных амортизаторов на испытательной станции, является допустимый диапазон характеристик амортизатора одного типа. Целью данного исследования было определение характеристик демпфирования, влияющих на величину хода.Скорость хода и вращения были выбраны таким образом, чтобы для различных комбинаций можно было получить одну и ту же максимальную линейную скорость. Таким образом было определено влияние параметров возбуждения, таких как величина хода, на диаграммы сила-перемещение и сила-скорость. Определены трехмерные характеристики, представленные в виде демпфирующей поверхности в стоке и линейной функции скорости. Анализ результатов, рассматриваемых в статье, подчеркивает влияние таких факторов на профиль замкнутых графиков демпфирующих сил и точечные характеристики демпфирования.

1. Введение

Амортизатор является одним из важнейших элементов подвески автомобиля. Роль амортизаторов заключается в обеспечении лучшей управляемости, комфорта и безопасности во время вождения автомобиля за счет управления демпфированием относительного движения между колесом и кузовом автомобиля. Идеальный амортизатор должен гарантировать постоянный контакт с дорожным покрытием. Он также должен быть разработан таким образом, чтобы обеспечить долговечность. А в целях комфорта следует ограничивать излучение шума и вибраций [1–5].

Лабораторные эксперименты более воспроизводимы, чем вождение автомобиля на дороге, в то время как лабораторные тесты позволяют снизить затраты и могут выполняться быстрее [6–9]. Амортизатор — один из самых нелинейных и сложных для моделирования элементов. Фактически демпфирующая сила амортизатора является сильно нелинейной функцией скорости поршня, будучи асимметричной относительно знака скорости (сжатия и отбоя). Более того, при одном и том же значении скорости поршня могут быть получены разные значения демпфирующей силы, проявляющие несимметричный гистерезис в эксперименте, проведенном на испытательной машине МТС.Текущий метод определения динамических свойств амортизаторов в моделях включает испытания на дискретных частотах, смещениях и предварительных нагрузках с использованием испытательной машины. Вибрационные испытания, проводимые с помощью сервогидравлического испытателя, предназначены для количественной оценки и ранжирования интенсивности вибраций, создаваемых амортизаторами [10].

Определение характеристик амортизаторов на специальной испытательной станции является важным предварительным этапом дальнейших имитационных исследований динамики автомобиля.Обычно это выполняется путем предоставления диаграммы сила-скорость или характеристической диаграммы, где данные о силе, полученные в результате испытания, просто нанесены на график относительно соответствующих значений скорости. На этих диаграммах показаны петли гистерезиса, то есть конечная площадь, заключенная в кривые. Это следствие того, что сила зависит от положения. Приведенную форму характеристической диаграммы обычно получают путем многократного испытания поглотителя, каждый раз на одной и той же частоте, но с разной амплитудой.Максимальные и минимальные значения силы и скорости каждый раз определяются и затем наносятся на график. Эта процедура фактически создает оболочку истинной характеристической диаграммы, и вследствие вышеизложенного большая часть информации отбрасывается. Подобные графики зависимости силы от смещения (рабочие диаграммы ) также могут быть построены, предоставляя информацию о зависимости амортизатора от положения. Тем не менее, решение, альтернативное вышеизложенному, состоит в том, чтобы изобразить силу как функцию смещения и скорость как поверхность восстанавливающей силы над плоскостью смещения-скорости [11].

2. Основы моделирования системы демпфирования

В инженерной практике моделирования демпфирующей функции автомобильного амортизатора наиболее простой моделью демпфирования часто является гипотеза Фойгта о вязком демпфировании, предполагающая существование соотношения пропорциональности между силами демпфирования и скоростью (являющейся производной от смещения) [13–17].

Схематическое представление модели вязкостного демпфирования и линейной характеристики демпфирования представлено на рисунке 1.


Согласно этой модели вязкостного демпфирования характеристика сил сопротивления является линейной функцией скорости, описываемой следующей зависимостью: где — линейный коэффициент вязкостного демпфирования сопротивления.

В этом случае коэффициент затухания описывается следующей зависимостью: где — масса, — периодичность незатухающих свободных колебаний.

Применительно к задачам, связанным с типовыми исследованиями динамики вертикальных колебаний, возникающих в подвесных системах автомобилей, обычно делается такое предположение.Для фундаментальных и общих исследований часто применяют упрощенную двухмассовую модель автомобильного транспортного средства, называемую моделью четверти транспортного средства. Эта модель основана на предположении, что можно разделить систему уравнений, описывающую движение автомобиля, на две подсистемы, представляющие переднюю и заднюю части автомобиля. Вышеизложенное предположение может выполняться при коэффициенте распределения масс, равном единице, что является относительно частым случаем в автомобильной технике, допускающим несогласование координат передней и задней части автомобиля (инерционной связи не происходит).Во многих случаях анализа вертикального движения автомобильного транспортного средства такой модели достаточно для базового анализа влияния выбранных параметров или для анализа систем, используемых для управления параметрами подвески и т. д. [18–21].

В рассматриваемой модели как подрессоренная (), так и неподрессоренная масса () разделены упругим элементом (винтовая пружина) и демпфирующим элементом (амортизатором), тогда как между неподрессоренной массой и кинематическим входом от профиля дороги, имеется упругодемпфирующий элемент (пневматическая шина и др.).На рис. 2 представлена ​​двухмассовая модель легкового автомобиля с четвертью. Из результатов многочисленных исследований следует, что принятие линейной модели вводит слишком далеко идущие упрощения. Во многих случаях нельзя не учитывать проблемы нелинейного характера демпфирования. Поскольку для относительно небольших скоростей, принимаемых при моделировании гидравлического амортизатора автомобиля, линейной модели может оказаться достаточно, на практике конструкция амортизатора определяет его несимметричную нелинейную характеристику [24–26].

Существуют определенные проблемы, связанные с реализацией модели амортизатора в программе полного моделирования транспортного средства для испытаний на плохих дорогах, если модель проверяется в лабораторных экспериментах только с использованием устройства для проверки амортизаторов. При движении по неровной дороге амортизатор используется на всей длине своего хода, и изредка доходят до буферов. Ход стандартной испытательной машины для амортизаторов значительно короче, чем у амортизатора, и даже в тех случаях, когда длину хода испытательной машины можно увеличить, он должен быть хотя бы на несколько миллиметров меньше, чем у амортизатора. абсорбер во избежание возможного повреждения испытательной машины.Таким образом, область, ограниченная траекторией максимальной гармонической частоты возбуждения, не распространяется на всю длину хода амортизатора. Этот вывод подтверждает достоверность характеристик исследования в широком диапазоне инсультов. Следует отметить, что представленные результаты исследований дают важную информацию для экспериментальной проверки сложных моделей, в которых анализируются потоки жидкости амортизатора и изменения давления.

3. Испытания на станции индикаторного типа

Испытания амортизаторов проводятся на испытательных станциях, позволяющих измерять параметры движения (ускорение, входная скорость) и усилие амортизатора (сопротивление амортизатора) на кинематический вход.Для испытательного стенда с электромеханическими приводами обычно регулируют частоту либо с помощью двигателя постоянного тока с регулируемой скоростью, либо с помощью редуктора с регулируемым передаточным числом. Изменение хода можно получить путем демонтажа устройства таким образом, чтобы ход был установлен таким образом, чтобы обеспечить желаемую максимальную скорость в пределах возможностей демпфера и испытательного устройства. У испытательных устройств с электрическим приводом обычно будет некоторое изменение угловой скорости кривошипа, поскольку нецелесообразно использовать очень большой маховик.Из-за определенных ограничений электромеханические тестеры обычно ограничиваются небольшими блоками малой мощности. Они подходят для ограниченного тестирования и сравнительной низкоскоростной работы, такой как согласование на низких скоростях. Для более крупных тестеров обычно предпочтительно использовать гидравлический привод (рис. 3) [27–30].


Такие испытательные стенды часто используются для испытаний амортизаторов на долговечность. Можно также проводить испытания в климатической камере, моделирующей внешние погодные условия (например, влажность, температура, соленость) или, как при исследованиях подвесных амортизаторов McPherson, испытания на долговечность, предполагающие воздействие боковой силы.

Исследования телескопических амортизаторов, проведенные на стендах индикаторного типа, позволили построить графики работы, иллюстрирующие зависимость демпфирующих сил от смещения и линейной скорости штока поршня амортизатора относительно его корпуса (рис. 4).


Постоянная демпфирования амортизатора равна пропорции между силой, определяемой точкой пересечения графика работы и оси — (точка 4 на рис. 4), и произведением пульсаций входной функции и длины плеча:

значение условной константы упругости равно тангенсу угла наклона линии, пересекающей начало системы координат и точку касания с прямыми, параллельными оси — (точка 3 на рис. 4) для крайних значений входного хода:

Следует отметить, что и рассматриваются как константы (не зависящие от амплитуды и частоты смещения) во временной области, в то время как комплексная динамическая жесткость является функцией частоты, если возбуждение принимается как простая гармоника.Во многих исследованиях моделирования, касающихся характеристик демпфирования, ход силы в функции скорости аппроксимируется полиномиальными функциями скорости, различными для процессов сжатия и отбоя. Выбор коэффициентов для этих полиномов основан на опыте работы на тестовом стенде.

При исследовании амортизаторов, устанавливаемых на современных автомобилях с несимметричными характеристиками демпфирования, регулируемыми перепускными клапанами, получают графики работы, отличные от эллиптических (рис. 5).Типичный демпфер рассчитан на то, чтобы прилагать примерно половину усилия при ударе по сравнению с отскоком. Большой коэффициент отскока помогает предотвратить попадание колеса в выбоины. Однако в настоящее время утверждается, что наилучшее всестороннее поведение достигается, если при заданном общем демпфировании 60–70% приходится на ход отбоя. Сила сопротивления амортизатора противодействует смещениям колеблющейся массы пропорционально скорости колебательного движения и может быть описана следующей зависимостью: где — постоянная демпфирования амортизатора, — скорость колебаний кузова автомобиля относительно колес, — показатель, характеризующий ход зависимости между демпфирующей силой и скоростью.


Амортизатор представляет собой типичную нелинейную систему, и моделирование его демпфирующей силы стало основным направлением исследований. Методы нелинейного моделирования включают параметрическую модель и непараметрическую. Параметрическая модель учитывает внутренний поток жидкости в амортизаторах и реальную структуру дроссельной заслонки, в то время как непараметрическая модель в основном основана на фактических измерениях, а ее внутренняя структура игнорируется. Поэтому для правильного получения коэффициента демпфирования амортизатора и регулярности его движения необходимо установить характеристики демпфирования на испытательном стенде.

Для исследования амортизаторов используются устройства, называемые испытательными стендами индикаторного типа, которые позволяют измерять значения усилий, перемещений и скорости при переменных входных параметрах (значения угловой скорости и/или хода штока). Одна из таких испытательных станций находится в Лаборатории динамики автомобилей Транспортного факультета Силезского политехнического университета и изображена на рисунке 6.


Измерительная система вышеупомянутой испытательной станции имеет Двунаправленный тензорезистор типа CL 16 с рабочим диапазоном ±2.5 кН используется для прямого измерения силы. Погрешность измерения датчика составляет 0,5 % от значения, измеренного между 10 и 100 % диапазона измерения. Для измерения перемещений использовали преобразователь линейных перемещений трансформаторного типа серии PTx 200 совместно с измерителем перемещений MPL 104. Погрешность измерения этого преобразователя составляет 0,5% от диапазона измерения. Сигналы, полученные от датчиков, записывались с помощью двухканального анализатора SigLab 20-220A и сохранялись на жестком диске компьютера в формате, совместимом с программным обеспечением Matlab.Погрешность измерений регистрирующего устройства SigLab 20-22 составляет ±0,0025 % от диапазона измерений. Общая неопределенность цепочки измерений составляет менее 1%.

Процедура испытаний, проводимая на вышеупомянутой испытательной станции, включала несколько этапов: (i) Перед испытанием амортизатора был проведен короткий (около одной минуты) рабочий цикл для нагрева амортизирующей жидкости. (ii) Следующим шагом была запись сигналов силового смещения с частотой дискретизации 2048 Гц.В зависимости от входной скорости время записи варьировалось от 15 до более чем 60 секунд, каждый раз обеспечивая запись не менее 25 полных рабочих циклов, включающих движение отскока и сжатия [31].

В соответствии с принципами, предусмотренными для построения графиков работы и характеристик амортизатора, в качестве репрезентативной принималась усредненная петля по зарегистрированным ходам. На усредненном графике устанавливались точки характеристик демпфирования (соответствующие значениям усилий для максимальной линейной скорости движения штока поршня как при сжатии, так и при разжатии амортизатора).Погрешность измерения этих значений не превышала 5%. Точки, установленные таким образом для последовательных входных параметров функции, позволяют определить характеристику демпфирования в виде кривой (рис. 7).


Явление гистерезиса, которое становится очевидным на фазовом графике, показывающем кривую зависимости силы от скорости на более высоких частотах, является одной из важных причин, по которой простая модель демпфера не может адекватно предсказать определенное динамическое поведение. Гистерезис — это разделение линий сжатия и расширения на графике сила-скорость.Часть отскока хода проявляется как положительная сила, а часть сжатия как отрицательная сила на диаграмме. Основными причинами гистерезиса являются сжатие газа, сжимаемость масла, инерция масла, резиновые опорные детали, трение, давление, необходимое для открытия обратных клапанов, задержка закрытия обратных клапанов и кавитация жидкости. Масло амортизатора контактирует с газом в резервной камере. На самом деле, небольшая часть газа будет смешиваться с нефтью.Следствием этого является уменьшение модуля объемного сжатия смеси (газа и нефти). Сжимаемость масла приводит к накоплению упругой энергии в поглотителе. Кавитация — это испарение жидкости демпфера, вызванное падением давления жидкости ниже давления пара.

4. Результаты испытаний, проведенных на станции индикаторного типа

Особенно важным аспектом при определении параметров демпфирования автомобильных амортизаторов на измерительной станции является допустимый разброс хода характеристик для заданного типа амортизатора.Каждый производитель определяет строгие диапазоны допусков, которые должны содержать характеристики готового продукта. Это одна из важнейших причин небольших различий, в основном количественного характера, которые могут иметь место в данном типе амортизаторов (рис. 8).


Сравнительный анализ построенных графиков позволяет сделать вывод, что качественных различий между отдельными амортизаторами практически нет. Можно обнаружить количественные различия, достигающие нескольких процентов, для значений, достигаемых при максимальной входной скорости (рис. 9).


Эти различия вызывают небольшие расхождения в характеристиках демпфирования, установленных по отдельным точкам (рис. 10).


Для большей достоверности сравнения было предложено (путем интегрирования графика скоростей, рис. 10) демпфирующую способность амортизатора определять как площадь под скоростной характеристикой (рис. 11).


Энергия, рассеиваемая в ходе одного цикла, может быть выражена следующей формулой: отсюда мощность демпфирования в одном цикле

На рисунке 12 показаны значения мощности демпфирования, рассчитанные при входном ходе 100 мм и переменных значениях. частоты входной функции, установленной на волноводе.


Сравнив значения демпфирующей способности, рассчитанные для графиков средней скорости, можно обнаружить, что различия между отдельными амортизаторами практически не превышают нескольких процентов. Сказанное подтверждает высокое качество и повторяемость параметров отдельных амортизаторов.

5. Влияние параметров входной функции на характеристики демпфирования

При моделировании динамики систем подвески амортизатор автомобиля считается элементом вязкостного демпфирования, а сила сопротивления движению зависит только от линейной скорости.Для низкочастотных входных функций не учитывается явление кажущейся жесткости амортизатора, а также не учитывается влияние амплитуды хода на характеристики демпфирования.

В реальных условиях работы амортизаторов в системе подвески частоты колебаний осей выше частот колебаний кузова и их амплитуды малы. Учитывая частую смену направления движения штока поршня, в таких условиях через клапаны протекают небольшие количества амортизирующей жидкости.Это вызывает изменения в курсах демпфирующих сил для высоких частот на низких амплитудах. Конкретное максимальное значение входной скорости может быть получено двумя способами, а именно путем изменения длины рабочего хода при постоянной частоте входной функции (рисунок 13) или, при постоянной длине хода, путем изменения входной частоты функции (рисунок 14) [ 26, 32–35].



В литературе по данному вопросу существует гипотеза о том, что независимо от способа, предусмотренного для получения заданной максимальной линейной входной скорости, реакция амортизатора всегда будет одинаковой.Вышеизложенное является правильным предположением при условии выполнения условия низких частот входной функции. В реальных условиях движения автомобиля возникают вибрации широкого диапазона частот, а скорости движения штока поршня могут достигать нескольких метров в секунду на разных значениях хода. Профили характеристик и графики работы, установленные на испытательных станциях, отходят от теоретических эллиптических графиков. Указанные расхождения обусловлены кавитацией, инерцией клапанов, качеством жидкости, трением между движущимися элементами и различными другими факторами.Кроме того, установленные характеристики и демпфирующие силы в определенной степени зависят от хода амортизатора. Примеры результатов аналогичного анализа, иллюстрирующие площадь демпфирующих сил в зависимости от входной скорости и хода, представлены на рисунке 15 [22, 36–38].


Далее на рисунках 16 и 17 показаны наборы характеристик демпфирования в виде точечных значений сил, возникающих для данного хода при максимальных линейных скоростях.



Анализ точечных характеристик демпфирования, полученных для движения отбоя и сжатия, показывает, что при малых значениях хода демпфирующие силы уменьшаются при более высоких скоростях. Это явление было подтверждено как для сжатия, так и для отскока.

Точечные характеристики, изображенные на плоскости, были расширены в сторону другого параметра входной функции, а именно, хода, и таким образом была получена площадь демпфирующих сил в функции скорости и величины хода (рисунок 18).


6. Выводы

Соображения, приведенные в статье, указывают на некоторые недостатки и упрощения, связанные с тем фактом, что характеристика демпфирования принимается как функция только входной скорости, что имеет место в случае моделирования. Анализ результатов, рассмотренных в статье, показывает влияние таких факторов, как инерция клапанов или кавитация, на профиль замкнутых графиков демпфирующих сил и характеристики точечного демпфирования.Было обнаружено, что при более высоких скоростях и коротких ходах установленные характеристики демпфирования точечного типа проявляют меньшие силы как в движении отбоя, так и в движении сжатия. Следовательно, в анализах, требующих более точного представления характеристик демпфирования при различных условиях входной функции, следует использовать характеристику демпфирования как двухпараметрическую область .

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи.

Анализ демпфирующих характеристик гидравлического амортизатора

В настоящем исследовании предлагается гидравлический амортизатор. Поскольку демпфер в основном используется в системе рекуперации энергии подвески, в данной статье исследуются демпфирующие характеристики демпфера в состоянии холостого хода. Конструктивное решение выполнено таким образом, что однонаправленный поток масла приводит в действие гидравлический двигатель для выработки электроэнергии. При этом получается асимметричная сила демпфирования растяжения/сжатия.Создана математическая модель амортизатора и получены основные характеристики собственной силы демпфирования. На основе созданной модели анализируется влияние объема гидроаккумулятора, давления предварительного накачивания гидроаккумулятора, рабочего объема гидромотора, внутреннего диаметра обратного клапана и жесткости пружины, длины гидролинии и внутреннего диаметра на характеристики индикатора. Кроме того, на разработанном демпфере проводится серия экспериментов для оценки характеристик собственной силы демпфирования и анализа влияния объема аккумулятора и давления предварительного накачивания на характеристики демпфирования.

1. Введение

Обычные амортизаторы, обычно называемые амортизаторами, в основном применяются для уменьшения колебаний кузова автомобиля. Во время этой операции кинетическая энергия, возникающая при колебаниях тела, преобразуется в тепло, так что температура масла повышается. Однако такое повышение температуры не только неблагоприятно влияет на работу демпфера, но и приводит к нерациональному расходу энергии. Для решения этой проблемы были проведены многочисленные исследования характеристик демпфирования.Соответственно, до сих пор были предложены динамика нелинейных автомобильных амортизаторов [1] и оценка моделей амортизаторов [2].

Гидравлический амортизатор использует масляную систему для преобразования энергии вибрации поршня в гидравлическую энергию демпфирующего масла, которое приводит в движение гидравлический двигатель в системе и приводит в действие генератор для выработки электроэнергии [3, 4] . Hsieh предложил полуактивную электромеханическую подвеску, которая может контролировать требования демпфера для рекуперации энергии в соответствии с генерирующим напряжением генератора.Кроме того, были проведены соответствующие проверочные эксперименты [5, 6]. Ли и др. предложил новый тип системы переменного/постоянного демпфирования на основе электромагнитного демпфера двигателя. Они показали, что с помощью предложенной схемы можно управлять демпфирующими характеристиками системы подвески в соответствии с дорожными условиями [7, 8]. Се и др. предложил демпфер для сбора электромагнитной энергии с 12 независимыми датчиками обмотки пазов управления и изучил характеристики демпфирования и рекуперации энергии метода активного управления для регенеративного демпфера [9].Галлуцци и др. преобразовывал линейное движение подвесной системы в угловое движение, правильно управлял встроенным двигателем и преобразовывал часть энергии вибрации в электрическую энергию [10]. Абделькарим и др. провели всестороннее моделирование различных типов транспортных средств (легковых, автобусов, грузовиков и внедорожников), чтобы оценить количество энергии, затрачиваемой впустую в системе подвески транспортного средства. Кроме того, они количественно оценили потенциальную мощность сбора различных стандартных ездовых циклов (NEDC, WLTP, HWFET и FTP) [11, 12].Пэн предложил новый тип гидравлического рекуперативного амортизатора с электромагнитной энергией и применил его в системе подвески грузовых автомобилей. Затем изучил ходовые качества предложенного демпфера. С этой целью он рассмотрел различные влияющие параметры, в том числе среднеквадратичное значение вертикального ускорения пружинной массы, динамическую контактную силу между шиной и землей, прогиб подвески, максимальное значение угла тангажа и угла крена [13]. . Кроме того, Сюй и соавт.разработал прототип демпфера рекуперации энергии для тяжелых транспортных средств и построил динамическую модель для изучения демпфирующих характеристик разработанного демпфера. Они показали, что общую демпфирующую силу можно разделить на силу сопротивления, демпфирующую силу трения, силу инерции и аккумулирующую силу [14]. Ву и др. изучали влияние основных параметров гидроаккумулятора на гидросистему путем моделирования и эксперимента [15]. Обзор литературы показывает, что были проведены многочисленные исследования по регулированию силы демпфирования и повышению энергоэффективности рекуперации.Однако лишь немногие из них были посвящены влиянию параметров структурных элементов на характеристики индикатора. Поскольку собственная демпфирующая сила, создаваемая самим элементом, неуправляема, очень важно тщательно изучить влияние параметров компонента на всю систему и получить приемлемые индикаторные характеристики.

Основные цели настоящей работы могут быть выражены следующим образом: (1) Проектирование и анализ гидравлического амортизатора (2) Оценка асимметричной демпфирующей силы разработанного амортизатора с помощью численного моделирования и эксперимента (3) Анализ влияния параметров каждого компонента на характеристики проектируемого поглотителя, и проведение тестовой проверки для оптимизации показателя характеристики

2.Принцип работы гидравлического амортизатора

На рис. 1 показан принцип работы гидравлического амортизатора. Указано, что амортизатор состоит из гидроцилиндра двустороннего действия, гидровыпрямителя в виде двух обратных клапанов, гидроаккумулятора, гидромотора, генератора с постоянными магнитами и гидролиний. Следует отметить, что в настоящей работе движения поршня вверх и вниз описываются соответственно как сжатие и растяжение.В такте сжатия масло поступает непосредственно через обратный клапан 1 в полость штока, а соответствующий расход через гидромотор зависит от площади штока и скорости поршня. С другой стороны, расход гидравлического двигателя в такте выдвижения зависит от кольцевой площади поршня и скорости поршня. Скорость потока заставляет генератор вырабатывать электричество. Демпфирующая сила сжатия в основном исходит от обратного клапана 1, тогда как демпфирующая сила хода удлинения в основном исходит от гидравлического двигателя и обратного клапана 2.


На рисунке 1 показано, что обратный клапан 2 находится в закрытом состоянии в такте сжатия, так что масло поступает непосредственно через обратный клапан 1 для подачи в полость штока. Стоит отметить, что объем камеры на конце штока меньше объема камеры на головке. Масло проходит через гидравлический двигатель для выработки электроэнергии. Так как давление на левом конце обратного клапана 2 высокое и он находится в закрытом состоянии, то при достижении гидромотором узла А часть масла накапливается в аккумуляторе.В такте выдвижения движение поршня вниз полностью сбрасывает масло из полости штока. Поскольку обратный клапан 1 находится в закрытом состоянии, масло может проходить только через гидромотор. После выработки электроэнергии в гидравлическом двигателе с масляным приводом масло возвращается в головную камеру вместе с маслом в аккумуляторе такта сжатия. Из принципа может быть известно, что общая демпфирующая сила энергопоглощающей демпфирующей силы может быть разделена на собственную демпфирующую силу и управляемую демпфирующую силу.Собственное демпфирование возникает из-за демпфирующей силы вращения без нагрузки модуля подачи энергии, пассивного демпфирования аккумулятора, маслопровода и обратного клапана в приводе. Кроме того, управляемая демпфирующая сила относится к демпфирующей силе гидравлического двигателя, возникающей из-за противодействующей электродвижущей силы генератора.

3. Математическая модель
3.1. Анализ расхода

Принимая во внимание принципиальный анализ, проведенный в предыдущем разделе, расход в такте выдвижения можно выразить как

Кроме того, расход в такте сжатия равен где и являются расходом через гидравлическую линию и насос соответственно.При этом и обозначают расход через обратные клапаны 1 и 2 соответственно. При этом – кольцевая площадь поршня, . – скорость движения поршня, – площадь поверхности поршня, , – площадь штока, , где и – диаметры поршня и штока соответственно.

Корреляция между скоростью вращения гидравлического двигателя и крутящим моментом может быть выражена следующим образом: где – скорость вращения гидравлического двигателя, – крутящий момент гидравлического двигателя, – расход через гидравлический двигатель, – рабочий объем двигателя.Кроме того, это перепад давления масла на входе и выходе гидравлического двигателя, объемный КПД гидравлического двигателя и механический КПД гидравлического двигателя.

Когда гидравлический двигатель приводит во вращение генератор через муфту, корреляция между выходным напряжением генератора и крутящим моментом привода генератора может быть выражена в следующей форме: где — скорость вращения генератора. Кроме того, и – постоянная противодействующая электродвижущая сила генератора и постоянный крутящий момент соответственно.Кроме того, обозначает инерцию ротора генератора, а представляет собой выходной ток генератора.

В соответствии с законом напряжения Кирхгофа можно записать следующее выражение: где – внутренняя индуктивность генератора, – внутреннее сопротивление генератора, – внешняя нагрузка генератора. Стоит отметить, что внутренняя индуктивность генератора обычно в расчетах не учитывается.

Поскольку гидравлический двигатель и генератор соединены муфтой,

На основании уравнений (7)–(13) перепад гидравлического давления между входом и выходом гидродвигателя и расход протекающего масла через гидромотор можно получить следующим образом:

3.2. Собственная демпфирующая сила
3.2.1. Расчет падения давления в двигателе в состоянии холостого хода

В предыдущем разделе было получено выражение для падения давления в двигателе. При бесконечном внешнем сопротивлении, как показывает исследовательская литература [16], перепад гидравлического давления между входом и выходом гидродвигателя и расход на холостом ходу можно записать как где и являются перепадом давления между входом и выходом гидродвигателя выход гидромотора и расход гидромотора соответственно.обозначают эквивалентное собственное демпфирование модуля подачи.

Кроме того, это связано с изменением температуры в практической работе [17], так как температура масла демпфера сильно влияет на вязкость масла и, следовательно, на определяемую силу демпфирования. Внутренняя энергия демпферного масла будет увеличиваться при прохождении через отверстия амортизатора, поэтому необходимо учитывать температуру. При учете температурно-зависимой вязкости масла повышение температуры приводит к уменьшению; однако повышение температуры не является неограниченным [18].Когда демпфер достигает теплового баланса, он приблизительно постоянен. В этой модели учитывается только температура масла при тепловом балансе.

3.2.2. Расчет перепада давления в гидравлической линии

Перепад давления в гидравлической линии может быть выражен следующим образом: где представляет собой плотность масла; – коэффициент падения давления в трубопроводе; – расход нефти в трубопроводе; и – длина и диаметр гидравлической трубы соответственно; и – динамическая вязкость масла.

3.2.3. Расчет перепада давления в обратном клапане

Масло проходит через обратный клапан, и падение давления в обратном клапане можно рассчитать с помощью уравнения диафрагмы: где представляет скорость потока через обратный клапан ; обозначает перепад давления между входом и выходом обратного клапана; и – коэффициент текучести. При этом , , и обозначают соответственно периметр лопасти клапана, площадь и жесткость обратного клапана.

3.2.4. Аккумулятор

В аккумуляторе содержится определенная масса газа. Основываясь на основных уравнениях идеального газа, соотношение между объемом газа и давлением составляет где и представляет собой начальное давление газа и объем в аккумуляторе соответственно. При этом и обозначают давление и объем газа в аккумуляторе в момент времени , и является переменным показателем. Мгновенный объем газа в момент времени может быть выражен как

На основании уравнений (10) и (11) давление газа в аккумуляторе в момент времени равно где и являются давлением гидравлического масла в камере на конце штока и в камере на конце крышки в режиме холостого хода.Ход растяжения удовлетворяет следующему выражению:

В то же время ход сжатия удовлетворяет следующим выражениям: можно рассчитать как

4. Моделирование и анализ демпфирующей силы
4.1. Характеристики индикатора в состоянии без нагрузки

Согласно теоретическому анализу гидравлического амортизатора, собственная демпфирующая сила амортизатора зависит от частоты возбуждения.Поэтому в этом разделе обсуждается характеристика индикатора при разных частотах возбуждения и разных амплитудах возбуждения в условиях холостого хода. Следует указать, что математическая модель создана, а параметры моделирования установлены на амплитуду возбуждения 50 мм и 20 мм. Частоты возбуждения установлены на 0,45 Гц, 0,62 Гц, 1 Гц и 2 Гц. В соответствии с синусоидальным возбуждением амортизатора пиковое значение силы демпфирования и пиковое значение скорости возбуждения появляются одновременно, и соответствующее пиковое значение каждой частоты возбуждения равно 0.14 м/с, 0,19 м/с, 0,31 м/с и 0,63 м/с. Причем внешняя нагрузка установлена ​​на бесконечность. На рис. 2 и 3 показаны индикаторные характеристики состояния холостого хода при различных пиковых скоростях возбуждения и различных амплитудах возбуждения.



На рисунках 2 и 3 показано, что сила демпфирования в ходе выдвижения выше, чем в такте сжатия, что согласуется с асимметричными характеристиками демпфирования, требуемыми для обычного демпфера. Более того, в условиях холостого хода по мере увеличения частоты растяжения и амплитуды возбуждения увеличивается сила демпфирования как хода растяжения, так и силы демпфирования такта сжатия.Кроме того, ход удлинения относительно очевиден. Сила демпфирования медленно возрастает в первой половине такта сжатия, а сила демпфирования быстро возрастает во второй половине такта растяжения, что приводит к тому, что график индикатора не заполняется и влияет на характеристики демпфирования. В следующем разделе изучается влияние различных параметров на характеристику индикатора.

4.2. Моделирование анализа факторов, влияющих на силу демпфирования

Согласно математической модели силы демпфирования сжатия и силы демпфирования растяжения, факторы, влияющие на силу демпфирования, включают периметр, площадь и жесткость лопасти обратного клапана, длину и диаметр гидравлической трубы, давление и объем газа в гидроаккумуляторе в исходном состоянии и рабочий объем гидромотора.При условии частоты возбуждения 0,45 Гц и амплитуды возбуждения 50 мм в имитационном тесте используется метод однопараметрического варьирования для анализа влияния каждого параметра на индикаторные характеристики гидроамортизатора.

На рисунках 4–8 показано, что объем газа в аккумуляторе мало влияет на основные характеристики. Предварительное давление в аккумуляторе оказывает существенное влияние на такт сжатия и выдвижения.Соответствующее увеличение давления предварительного накачивания может увеличить силу демпфирования такта сжатия, уменьшить силу демпфирования такта растяжения и повысить эффективность подачи. Однако реакция системы будет замедлена, а гистерезис силы демпфирования увеличится при реверсировании гидравлического цилиндра. Кроме того, усилие демпфирования увеличится во второй половине хода удлинения. По мере уменьшения рабочего объема гидравлического двигателя демпфирующая сила подъемного хода значительно возрастает.Увеличение потока обратных клапанов и уменьшение давления открытия обратных клапанов может эффективно уменьшить демпфирующую силу соответствующего хода. Кроме того, замечено, что сокращение длины трубы и уменьшение диаметра трубы может эффективно улучшить скорость отклика системы.


5. Экспериментальные методики
5.1. Экспериментальная установка

Для оценки влияния различных скоростей возбуждения и параметров конструктивных элементов в настоящем исследовании был построен стенд для испытаний амортизаторов с гидравлическим аккумулированием энергии.Между тем, существующая платформа гидравлического возбуждения используется для имитации дорожного возбуждения. Испытательный стенд в основном состоит из гидравлического цилиндра двойного действия, обратных клапанов, аккумулятора, гидравлического двигателя, генератора, мощного скользящего реостата и датчика нагрузки на сжатие и растяжение. На рис. 9 показана принципиальная схема гидроаккумулирующего амортизатора.


Вышеупомянутый теоретический анализ и моделирование показывают, что собственная демпфирующая сила амортизатора зависит от частоты возбуждения.Поэтому демпфирующая сила при одном и том же перемещении возбуждения и разных скоростях возбуждения исследуется экспериментально в условиях холостого хода. Поскольку платформа возбуждения, используемая в эксперименте, не может обеспечить синусоидальное возбуждение, в эксперименте принимается равномерное возбуждение. Кроме того, максимальная скорость синусоидального возбуждения такая же, как экспериментальная скорость возбуждения в условиях моделирования. В таблице 1 показана экспериментальная установка.


59

Параметры Unit Unit

± 50 ± 50
Speed ​​ 0.19 0,14 0,11 0,07
Частота 0,62 0,45 0,35 0,23

5.2. Экспериментальная процедура

Платформа гидравлического возбуждения регулируется для установки скорости возбуждения. Это осуществляется заменой гидроаккумулятора разного объема и регулировкой давления газа внутри гидроаккумулятора.Значения нагрузки сжатия и растяжения от датчика собираются с помощью прибора для сбора данных, который обсуждается ниже.

5.3. Сбор данных

В этом исследовании для сбора данных используется 16-канальный прибор сбора данных INV3060A. Кроме того, тензодатчик DYLY-103 используется в качестве датчика нагрузки на сжатие и растяжение. Во время эксперимента система DASP используется для сбора и отображения значений, полученных от датчика нагрузки на сжатие и растяжение.

6. Экспериментальные результаты и обсуждение
6.1. Поверка индикаторной характеристики в холостом режиме

В этом разделе обсуждаются экспериментальные исследования индикаторной характеристики в холостом режиме при амплитуде возбуждения 50 мм и различных скоростях возбуждения.

Рисунок 10 показывает, что в данных испытаний демпфирующая сила хода растяжения больше, чем демпфирующая сила такта сжатия, что согласуется с асимметричными характеристиками демпфирования, требуемыми для обычного амортизатора.Модель проверена экспериментальными результатами и результатами моделирования. Экспериментальные данные и данные моделирования имеют разумное согласие. Однако результаты, полученные в результате эксперимента, несколько выше результатов моделирования. Причина в том, что моделирование основано на идеальных условиях. В реальных условиях из-за низкой температуры масла соединение трубы и расходомера неизбежно приведет к определенным потерям энергии. По мере увеличения скорости возбуждения увеличивается демпфирующая сила такта сжатия и такта расширения.Более того, восстановительный ход значительно увеличивается. В первой половине хода выдвижения демпфирующая сила оказывает влияние из-за воздействия давления, вызванного давлением сброса гидроаккумулятора в момент изменения направления гидроцилиндра. Причем воздействие усиливается по мере увеличения скорости возбуждения.


6.2. Проверка влияющего фактора аккумулятора

В этом испытании используется одномерный метод, а в качестве платформы используется прототип гидравлического амортизатора с накоплением энергии.При тех же условиях объем аккумулятора и давление предварительного накачивания изменяются для наблюдения за изменением силы демпфирования такта сжатия и такта растяжения. Полное получение и отображение силы демпфирования в режиме реального времени осуществляется во время эксперимента.

Чтобы сравнить влияние различных объемов аккумулятора на силу демпфирования, в тесте используется скорость возбуждения 0,14  м/с, давление перед накачиванием 1 MP и объемы аккумулятора 0.63 л, 1,6 л и 4 л соответственно. На рис. 11 показан полученный результат.


Чтобы сравнить влияние различных давлений предварительного накачивания на демпфирующую силу аккумулятора, в тесте используется скорость возбуждения 0,14  м/с, объем аккумулятора 0,63  л и давление предварительного надувания 10 бар, 15 бар. и 20 бар соответственно. На рис. 12 показаны результаты теста.


Из рис. 11 и 12 видно, что объем газа в аккумуляторе мало влияет на индикаторную характеристику.По мере уменьшения объема демпфирующая сила хода удлинения немного увеличивается. Предварительное давление в аккумуляторе оказывает значительное влияние на силу демпфирования такта сжатия и такта удлинения. По мере увеличения давления в аккумуляторе сила демпфирования такта сжатия увеличивается, а сила демпфирования такта удлинения уменьшается. Кроме того, снижается управляемая демпфирующая сила хода удлинения, восстанавливаемая мощность и КПД. По мере снижения давления предварительного накачивания аккумулятора время отклика первой половины такта сжатия сокращается.Кроме того, гистерезис демпфирующей силы уменьшается при реверсировании гидравлического цилиндра, а воздействие демпфирующей силы увеличивается во второй половине хода выдвижения.

7. Выводы

В настоящем исследовании предлагается гидравлический амортизатор. Более того, подробно описаны его принцип построения и математическая модель. Принципиальный прототип построен для проверки характеристик демпфирования предлагаемого амортизатора. Основные выводы следующие: (1) Гидравлический амортизатор может создавать асимметричную силу демпфирования растяжения/сжатия.Сила демпфирования зависит от скорости возбуждения. При скорости возбуждения в диапазоне от 0,07 до 0,19  м/с сила демпфирования такта сжатия и сила демпфирования такта удлинения находятся в диапазоне от 720 до 790 Н и от −1210 до −2660 Н соответственно. (2) Собственная демпфирующая сила зависит от параметры элемента. Давление потока и открытия обратных клапанов может влиять на силу демпфирования соответствующего хода. Кроме того, длина и диаметр трубы могут влиять на скорость отклика системы.Рабочий объем гидравлического двигателя и давление предварительного накачивания аккумулятора оказывают значительное влияние на силу демпфирования. Следует отметить, что лучшие характеристики демпфирующей силы могут быть получены путем разумной регулировки давления предварительного накачивания аккумулятора.

Доступность данных

Данные, использованные для поддержки результатов исследования, являются оригинальными и доступны в статье.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов

Жифей Ву внес свой вклад в методологию; Гуанчжао Сюй подтвердил исследование; Hongwei Yang и Mingjie Li выполнили обработку данных; все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Благодарности

Авторы выражают благодарность за поддержку Департаменту транспортных средств Тайюаньского технологического университета. Это исследование финансировалось крупным проектом по науке и технологиям провинции Шаньси, номер гранта: 20181102006.

Настройка подвески, демпфирование отбоя и сжатия

В прошлый раз, когда мы говорили о подвеске, мы рассмотрели настройку провисания, вопросы и ответы по модифицированной подвеске с помощью Traxxion Dynamics.В этом последнем сегменте мы поговорим о настройке демпфирования отбоя и сжатия. Демпфирование сжатия помогает подвеске поглощать удары или неровности дороги, когда колесо перемещается вверх во время хода. Демпфирование отбоя помогает подвеске вернуться в правильное положение после удара или другой неровности, вызывающей сжатие вилки плавным и контролируемым движением. Слишком быстрое движение или слишком медленная реакция приведут к плохой управляемости велосипеда.

В большинстве мест, где я езжу, полно выбоин, грохотов и даже провалов.К сожалению, это обычные дорожные опасности, с которыми мы сталкиваемся каждый день. Это означает, что ваша подвеска нуждается в разных коэффициентах демпфирования в разное время. Стандартные регуляторы подвески среднего уровня имеют дело только с демпфированием на низких скоростях. Это помогает при больших неровностях, торможении и ускорении. Те шероховатые участки доски, которые часто встречаются после долгой зимы, контролируются высокоскоростным демпфированием, и если вы не используете лучшие в линейке Öhlins или аналогичные, у вас не будет этой регулировки.

Несколько советов, прежде чем вы начнете вносить коррективы.Точно так же, как когда вы устанавливаете провисание, вам нужно найти OEM-настройку, с которой поставляется ваш велосипед. Запишите это, и вы всегда сможете вернуться к этому. Важно протестировать каждую настройку, внести небольшие изменения, а затем подтвердить эти изменения. Вносите изменения до тех пор, пока велосипед не начнет плохо управляться, затем начните возвращаться назад, пока не найдете нужную настройку. Проверьте также свое руководство, предложения производителей — отличное место для начала тестирования.

Не бойтесь этого делать. Регуляторы OEM могут улучшить езду, но им не хватает диапазона, чтобы сделать велосипед неуправляемым.Просто не забудьте записать свои первоначальные настройки, и вы всегда сможете вернуться назад. Настройку демпфирования следует выполнять только после того, как вы установили провисание там, где вам удобно.

Компрессия амортизаторов:

В зависимости от того, как настроена ваша подвеска, у вас могут быть регуляторы, отличные от тех, что я описал. Процесс тот же, но проверьте свое руководство. У всех наладчиков будет какой-то метод отслеживания вашего местонахождения. Это может быть отсчет четверти оборота от отметки или от полной затяжки.Я собираюсь описать регулятор стиля кликера.

Поворачивайте регулятор, считая каждый щелчок, пока не дойдете до упора. Запишите это число и не потеряйте его. Теперь поверните регулятор на настройку, которую вы искали в руководстве по эксплуатации. Здесь вы начнете свое тестирование. Это может быть именно то, с чего вы начали, и это совершенно нормально. В вашем руководстве будет указано, по часовой стрелке или против часовой стрелки это правильное направление для проверки и внесения корректировок. Многие амортизаторы и вилки имеют плюс и минус на регуляторе, чтобы помочь вам.

На что это должно быть похоже? Демпфирование сжатия пытается удержать колесо от отрыва от дороги при проезде неровностей. Слишком мягкая, и колесо движется слишком быстро и перемещается дальше вверх в ходе хода, что приводит к тому, что оно отрывается от дорожного покрытия. Слишком сильно, и энергия не рассеивается в пружинах, а вместо этого направляется к рулевой колонке и раме, заставляя мотоцикл «всплывать», и колесо снова отрывается от земли.

Вы определенно сможете сказать, как меняется этот параметр во время тестирования.Я буду продолжать забивать этот момент. Если новая настройка не дает вам большего комфорта, уверенности и контроля, это неправильная настройка.

Отскок амортизатора:

Поверните регулятор (IN), считая каждый щелчок, пока не дойдете до упора. Запишите это число и не потеряйте его. Теперь поверните регулятор на настройку, которую вы искали в руководстве по эксплуатации. Здесь вы начнете свое тестирование.

Так на что это должно быть похоже? Когда ваш отскок настроен правильно, велосипед быстро осядет после удара, он не будет продолжать подпрыгивать, и хотя вы почувствуете удар, он будет более плавным.Вы хотите вернуть колесо на дорогу как можно быстрее, не заставляя шасси чувствовать себя неуверенно. Помните, что цель — комфорт, уверенность и контроль. Если новая настройка не улучшает их, вы идете в неправильном направлении.

Самая распространенная ошибка, которую совершают люди, изучающие настройку подвески, заключается в использовании слишком большого демпфирования отбоя. «Меньше значит больше» — отличное правило для настройки демпфирования отскока. Слишком малое приведет к мягкому «стуку» колеса, когда оно полностью загружено в повороте.

Резюме:

Что, если лучше не станет? Это может произойти с изношенными или старыми компонентами и ограниченными настройками стандартных деталей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.