關(guān)于發(fā)動機(jī)節(jié)流盤液阻懸置的研究

侯建偉

【摘 要】 節(jié)流盤液阻懸置動力總成是動力總成與車身或者車架間的主要減振動裝置，對有效降低整車的振動及噪聲，改善汽車的乘坐舒適性起到關(guān)鍵性的作用。本文利用力—位移試驗(yàn)法在MTS810彈性體電液振動試驗(yàn)臺上對其進(jìn)行了靜、動特性試驗(yàn)，解釋節(jié)流盤液阻懸置的減振機(jī)理。

【關(guān)鍵詞】 動力總成 液阻懸置 動剛度 滯后角

1 液阻懸置靜、動特性試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)方法：通過“力—位移試驗(yàn)法”對彈性隔振元件動特性進(jìn)行測量，根據(jù)力傳感器布置方式不同又可分為原點(diǎn)動特性法和跨點(diǎn)動特性法。在相同的試驗(yàn)條件下，兩種方法的試驗(yàn)測試值無太大差別。本次試驗(yàn)采用跨點(diǎn)動特性法進(jìn)行測試。

（2）弦信號由測試系統(tǒng)主控制柜發(fā)出。系統(tǒng)采集力傳感器信號，信號經(jīng)處理后，即可獲得測試元件的變形滯后回線，實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)與圖形經(jīng)計(jì)算分析處理后即可得到測試元件的動剛度和滯后角。

（3）液阻懸置靜特性測試：在靜特性試驗(yàn)前，要在節(jié)流盤液阻懸置重復(fù)進(jìn)行三次預(yù)加、卸載試驗(yàn)，載荷范圍從0～1000N，懸置元件的變形應(yīng)均勻，其速度不大于10mm/min。1）在垂直方向給試件從0～1000N試加、卸載三次；2）正式試驗(yàn)開始，當(dāng)加載至700N、800N、900N、1000N、1100N、1200N、1300N、1400N、1500N、1600N所產(chǎn)生的位移量分別為3.00 mm、4.50 mm、4.50 mm、5.50 mm、6.30 mm、6.60 mm、7.00 mm、7.40 mm、7.54 mm、7.63 mm。

（4）液阻懸置動特性測試：首先要確保液阻懸置機(jī)構(gòu)施加的激勵頻率相當(dāng)于發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時的激振頻率，才能在試驗(yàn)過程中通過調(diào)節(jié)控制裝置模擬其實(shí)際工作狀態(tài)，才能得到較為真實(shí)的動特性指標(biāo)。發(fā)動機(jī)振動及隔振分析研究表明，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動往復(fù)性和周期性循環(huán)是發(fā)動機(jī)工作過程的顯著特點(diǎn)，由于往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的擾動力和力矩而引起發(fā)動機(jī)的振動。且二階往復(fù)慣性力是激發(fā)振動的主要原因，對于四沖程發(fā)動機(jī)，激勵主頻是其曲軸轉(zhuǎn)動頻率的二倍，即公式成立：f=ni/2×60，i——發(fā)動機(jī)的缸數(shù)；n——發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速；f——激勵主頻率。目前國產(chǎn)轎車發(fā)動機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速一般在700rpm左右，由公式計(jì)算得，其怠速時振動激勵主頻為 23.3Hz。這是試驗(yàn)過程中激發(fā)控制裝置作用的頻率特征點(diǎn)。

動特性試驗(yàn)測試前，在懸置元件垂直方向上施加預(yù)載350N、頻率10Hz的正弦激勵進(jìn)行激振。然后按照表1-1所示步驟進(jìn)行以下試驗(yàn)：

靜特性結(jié)果分析：由靜特性試驗(yàn)結(jié)果可知，液阻懸置在垂直方向700～1400N范圍內(nèi)的靜剛度成線性，變化不大，可以對發(fā)動機(jī)起到支撐作用，表明：此時節(jié)流盤和液體阻尼機(jī)構(gòu)的存在，對靜態(tài)特性基本沒有影響。然而，當(dāng)壓力大于1400N時，節(jié)流盤液阻懸置的靜剛度明顯增加。表明：當(dāng)壓力到達(dá)一定數(shù)值后，液體阻尼機(jī)構(gòu)的存在使得其表現(xiàn)出靜剛度明顯增加的非線性特性。分析原因可能是節(jié)流盤液阻懸置受到壓力過大而造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)柔性接觸。

（5）動特性數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析：節(jié)流盤液阻懸置力與位移循環(huán)形成的遲滯回線，遲滯回線所圍圖形面積表示懸置內(nèi)部液體阻尼所消耗的功，即節(jié)流盤液阻懸置一周內(nèi)消耗的能量。計(jì)算公式如下：

（1-1）

（1-2）

（1-3）

（1-4）

式中，——動剛度；——同向動剛度；——正交動剛度；φ——阻尼滯后角。

試驗(yàn)曲線如圖1-2為預(yù)載350N、振幅0.5mm、激勵頻率以5Hz正弦激勵下液阻懸置的動特性試驗(yàn)分析結(jié)果。由圖1-2液阻懸置的低頻滯后環(huán)和高頻滯后環(huán)，可以擬合出低、高頻的動剛度與滯后角曲線。

2 結(jié)語

本文章闡述了發(fā)動機(jī)液阻懸置靜、動特性的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)原理，同時對轎車使用的節(jié)流盤式液阻懸置的高低頻段靜、動特性進(jìn)行了試驗(yàn)測試，并深入分析了試驗(yàn)結(jié)果，為了解并驗(yàn)證了節(jié)流盤式懸置的工作原理及其靜、動特性，為液阻懸置的開發(fā)研究提供了試驗(yàn)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王利榮，魏部炳.汽車動力總成液阻型橡膠隔振器的研究發(fā)展[J].汽車工程，2001，23（5）：121-126.

[2]梁天也，史文庫，唐明祥.發(fā)動機(jī)懸置研究綜述[J].噪聲與振動控制，2007（1）：6-9.endprint

【摘 要】 節(jié)流盤液阻懸置動力總成是動力總成與車身或者車架間的主要減振動裝置，對有效降低整車的振動及噪聲，改善汽車的乘坐舒適性起到關(guān)鍵性的作用。本文利用力—位移試驗(yàn)法在MTS810彈性體電液振動試驗(yàn)臺上對其進(jìn)行了靜、動特性試驗(yàn)，解釋節(jié)流盤液阻懸置的減振機(jī)理。

【關(guān)鍵詞】 動力總成 液阻懸置 動剛度 滯后角

1 液阻懸置靜、動特性試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)方法：通過“力—位移試驗(yàn)法”對彈性隔振元件動特性進(jìn)行測量，根據(jù)力傳感器布置方式不同又可分為原點(diǎn)動特性法和跨點(diǎn)動特性法。在相同的試驗(yàn)條件下，兩種方法的試驗(yàn)測試值無太大差別。本次試驗(yàn)采用跨點(diǎn)動特性法進(jìn)行測試。

（2）弦信號由測試系統(tǒng)主控制柜發(fā)出。系統(tǒng)采集力傳感器信號，信號經(jīng)處理后，即可獲得測試元件的變形滯后回線，實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)與圖形經(jīng)計(jì)算分析處理后即可得到測試元件的動剛度和滯后角。

（3）液阻懸置靜特性測試：在靜特性試驗(yàn)前，要在節(jié)流盤液阻懸置重復(fù)進(jìn)行三次預(yù)加、卸載試驗(yàn)，載荷范圍從0～1000N，懸置元件的變形應(yīng)均勻，其速度不大于10mm/min。1）在垂直方向給試件從0～1000N試加、卸載三次；2）正式試驗(yàn)開始，當(dāng)加載至700N、800N、900N、1000N、1100N、1200N、1300N、1400N、1500N、1600N所產(chǎn)生的位移量分別為3.00 mm、4.50 mm、4.50 mm、5.50 mm、6.30 mm、6.60 mm、7.00 mm、7.40 mm、7.54 mm、7.63 mm。

（4）液阻懸置動特性測試：首先要確保液阻懸置機(jī)構(gòu)施加的激勵頻率相當(dāng)于發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時的激振頻率，才能在試驗(yàn)過程中通過調(diào)節(jié)控制裝置模擬其實(shí)際工作狀態(tài)，才能得到較為真實(shí)的動特性指標(biāo)。發(fā)動機(jī)振動及隔振分析研究表明，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動往復(fù)性和周期性循環(huán)是發(fā)動機(jī)工作過程的顯著特點(diǎn)，由于往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的擾動力和力矩而引起發(fā)動機(jī)的振動。且二階往復(fù)慣性力是激發(fā)振動的主要原因，對于四沖程發(fā)動機(jī)，激勵主頻是其曲軸轉(zhuǎn)動頻率的二倍，即公式成立：f=ni/2×60，i——發(fā)動機(jī)的缸數(shù)；n——發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速；f——激勵主頻率。目前國產(chǎn)轎車發(fā)動機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速一般在700rpm左右，由公式計(jì)算得，其怠速時振動激勵主頻為 23.3Hz。這是試驗(yàn)過程中激發(fā)控制裝置作用的頻率特征點(diǎn)。

動特性試驗(yàn)測試前，在懸置元件垂直方向上施加預(yù)載350N、頻率10Hz的正弦激勵進(jìn)行激振。然后按照表1-1所示步驟進(jìn)行以下試驗(yàn)：

靜特性結(jié)果分析：由靜特性試驗(yàn)結(jié)果可知，液阻懸置在垂直方向700～1400N范圍內(nèi)的靜剛度成線性，變化不大，可以對發(fā)動機(jī)起到支撐作用，表明：此時節(jié)流盤和液體阻尼機(jī)構(gòu)的存在，對靜態(tài)特性基本沒有影響。然而，當(dāng)壓力大于1400N時，節(jié)流盤液阻懸置的靜剛度明顯增加。表明：當(dāng)壓力到達(dá)一定數(shù)值后，液體阻尼機(jī)構(gòu)的存在使得其表現(xiàn)出靜剛度明顯增加的非線性特性。分析原因可能是節(jié)流盤液阻懸置受到壓力過大而造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)柔性接觸。

（5）動特性數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析：節(jié)流盤液阻懸置力與位移循環(huán)形成的遲滯回線，遲滯回線所圍圖形面積表示懸置內(nèi)部液體阻尼所消耗的功，即節(jié)流盤液阻懸置一周內(nèi)消耗的能量。計(jì)算公式如下：

（1-1）

（1-2）

（1-3）

（1-4）

式中，——動剛度；——同向動剛度；——正交動剛度；φ——阻尼滯后角。

試驗(yàn)曲線如圖1-2為預(yù)載350N、振幅0.5mm、激勵頻率以5Hz正弦激勵下液阻懸置的動特性試驗(yàn)分析結(jié)果。由圖1-2液阻懸置的低頻滯后環(huán)和高頻滯后環(huán)，可以擬合出低、高頻的動剛度與滯后角曲線。

2 結(jié)語

本文章闡述了發(fā)動機(jī)液阻懸置靜、動特性的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)原理，同時對轎車使用的節(jié)流盤式液阻懸置的高低頻段靜、動特性進(jìn)行了試驗(yàn)測試，并深入分析了試驗(yàn)結(jié)果，為了解并驗(yàn)證了節(jié)流盤式懸置的工作原理及其靜、動特性，為液阻懸置的開發(fā)研究提供了試驗(yàn)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王利榮，魏部炳.汽車動力總成液阻型橡膠隔振器的研究發(fā)展[J].汽車工程，2001，23（5）：121-126.

[2]梁天也，史文庫，唐明祥.發(fā)動機(jī)懸置研究綜述[J].噪聲與振動控制，2007（1）：6-9.endprint

【摘 要】 節(jié)流盤液阻懸置動力總成是動力總成與車身或者車架間的主要減振動裝置，對有效降低整車的振動及噪聲，改善汽車的乘坐舒適性起到關(guān)鍵性的作用。本文利用力—位移試驗(yàn)法在MTS810彈性體電液振動試驗(yàn)臺上對其進(jìn)行了靜、動特性試驗(yàn)，解釋節(jié)流盤液阻懸置的減振機(jī)理。

【關(guān)鍵詞】 動力總成 液阻懸置 動剛度 滯后角

1 液阻懸置靜、動特性試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)方法：通過“力—位移試驗(yàn)法”對彈性隔振元件動特性進(jìn)行測量，根據(jù)力傳感器布置方式不同又可分為原點(diǎn)動特性法和跨點(diǎn)動特性法。在相同的試驗(yàn)條件下，兩種方法的試驗(yàn)測試值無太大差別。本次試驗(yàn)采用跨點(diǎn)動特性法進(jìn)行測試。

（2）弦信號由測試系統(tǒng)主控制柜發(fā)出。系統(tǒng)采集力傳感器信號，信號經(jīng)處理后，即可獲得測試元件的變形滯后回線，實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)與圖形經(jīng)計(jì)算分析處理后即可得到測試元件的動剛度和滯后角。

（3）液阻懸置靜特性測試：在靜特性試驗(yàn)前，要在節(jié)流盤液阻懸置重復(fù)進(jìn)行三次預(yù)加、卸載試驗(yàn)，載荷范圍從0～1000N，懸置元件的變形應(yīng)均勻，其速度不大于10mm/min。1）在垂直方向給試件從0～1000N試加、卸載三次；2）正式試驗(yàn)開始，當(dāng)加載至700N、800N、900N、1000N、1100N、1200N、1300N、1400N、1500N、1600N所產(chǎn)生的位移量分別為3.00 mm、4.50 mm、4.50 mm、5.50 mm、6.30 mm、6.60 mm、7.00 mm、7.40 mm、7.54 mm、7.63 mm。

（4）液阻懸置動特性測試：首先要確保液阻懸置機(jī)構(gòu)施加的激勵頻率相當(dāng)于發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時的激振頻率，才能在試驗(yàn)過程中通過調(diào)節(jié)控制裝置模擬其實(shí)際工作狀態(tài)，才能得到較為真實(shí)的動特性指標(biāo)。發(fā)動機(jī)振動及隔振分析研究表明，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動往復(fù)性和周期性循環(huán)是發(fā)動機(jī)工作過程的顯著特點(diǎn)，由于往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的擾動力和力矩而引起發(fā)動機(jī)的振動。且二階往復(fù)慣性力是激發(fā)振動的主要原因，對于四沖程發(fā)動機(jī)，激勵主頻是其曲軸轉(zhuǎn)動頻率的二倍，即公式成立：f=ni/2×60，i——發(fā)動機(jī)的缸數(shù)；n——發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速；f——激勵主頻率。目前國產(chǎn)轎車發(fā)動機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速一般在700rpm左右，由公式計(jì)算得，其怠速時振動激勵主頻為 23.3Hz。這是試驗(yàn)過程中激發(fā)控制裝置作用的頻率特征點(diǎn)。

動特性試驗(yàn)測試前，在懸置元件垂直方向上施加預(yù)載350N、頻率10Hz的正弦激勵進(jìn)行激振。然后按照表1-1所示步驟進(jìn)行以下試驗(yàn)：

靜特性結(jié)果分析：由靜特性試驗(yàn)結(jié)果可知，液阻懸置在垂直方向700～1400N范圍內(nèi)的靜剛度成線性，變化不大，可以對發(fā)動機(jī)起到支撐作用，表明：此時節(jié)流盤和液體阻尼機(jī)構(gòu)的存在，對靜態(tài)特性基本沒有影響。然而，當(dāng)壓力大于1400N時，節(jié)流盤液阻懸置的靜剛度明顯增加。表明：當(dāng)壓力到達(dá)一定數(shù)值后，液體阻尼機(jī)構(gòu)的存在使得其表現(xiàn)出靜剛度明顯增加的非線性特性。分析原因可能是節(jié)流盤液阻懸置受到壓力過大而造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)柔性接觸。

（5）動特性數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析：節(jié)流盤液阻懸置力與位移循環(huán)形成的遲滯回線，遲滯回線所圍圖形面積表示懸置內(nèi)部液體阻尼所消耗的功，即節(jié)流盤液阻懸置一周內(nèi)消耗的能量。計(jì)算公式如下：

（1-1）

（1-2）

（1-3）

（1-4）

式中，——動剛度；——同向動剛度；——正交動剛度；φ——阻尼滯后角。

試驗(yàn)曲線如圖1-2為預(yù)載350N、振幅0.5mm、激勵頻率以5Hz正弦激勵下液阻懸置的動特性試驗(yàn)分析結(jié)果。由圖1-2液阻懸置的低頻滯后環(huán)和高頻滯后環(huán)，可以擬合出低、高頻的動剛度與滯后角曲線。

2 結(jié)語

本文章闡述了發(fā)動機(jī)液阻懸置靜、動特性的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)原理，同時對轎車使用的節(jié)流盤式液阻懸置的高低頻段靜、動特性進(jìn)行了試驗(yàn)測試，并深入分析了試驗(yàn)結(jié)果，為了解并驗(yàn)證了節(jié)流盤式懸置的工作原理及其靜、動特性，為液阻懸置的開發(fā)研究提供了試驗(yàn)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王利榮，魏部炳.汽車動力總成液阻型橡膠隔振器的研究發(fā)展[J].汽車工程，2001，23（5）：121-126.

[2]梁天也，史文庫，唐明祥.發(fā)動機(jī)懸置研究綜述[J].噪聲與振動控制，2007（1）：6-9.endprint