兩棲裝甲車輛發動機隔振技術的應用研究

李春旭

摘 要： 本文主要對基于磁流變技術的兩棲裝甲車輛發動機整機隔振進行了分析和探討，主要從動力學模型的建立，MRF與MRE材料阻尼器懸置機構的結合以及評價準則三個方面進行了研究，結果表明，基于磁流變技術的發動機整機隔振能夠很好的解決傳統隔振設備寬頻適用性不強、剛度調節較低、技術應用復雜的缺陷。

關鍵詞： 兩棲裝甲車輛；發動機；隔振；磁流變技術

【中圖分類號】 TQ562 【文獻標識碼】 A【文章編號】 2236-1879（2017）20-0225-01

隨著信息化作戰裝備保障的不斷發展與進步，兩棲裝甲車輛的機動性能在不斷提高的同時，對于發動機的轉速和功率也提出了更高的要求。發動機工作時存在諸如汽缸內的燃氣壓力、活塞、連桿等不平衡質量運動產生的不平衡慣性力和慣性力矩等，極易激發車輛整體或局部的強烈振動，嚴重可能損壞零部件、影響到駕駛人員的駕駛舒適度和縮短發動機及相關零部件的壽命。因而，對兩棲裝甲車輛發動機采取完善的隔振技術，隔振系統，對于信息化條件下作戰裝備保障有著重要的作用。

一、發動機振動分析及對策

車輛的動力是依靠一個大功率的發動機設備提供，裝甲車輛在行使過程中，由于路況原因、發動機的慣性不平衡力、怠速燃氣壓力等的作用造成車輛主體發生振動，這種由車輛運行而形成的寬頻激振具備一定的周期性，并且，振動能量主要集中于振動頻率的低頻段，振動的形式主要分為垂直方向的振動以及水平方向上的搖擺振動。

通過研究表明，若對車輛發動機采取非線隔振技術能夠有效的控制發動機在寬頻條件下的振動，尤其是集中于低頻條件下的振動。只需要保證選用的材料適當，參數合適，就能夠保證在車輛的結構與發動機不發生任何變化的前提下達到對發動機的減振效果，并且具有體積小、結構簡單、安全可靠的特點。但是，非線性系統存在著響應頻率與激勵頻率間的不對稱性，這就使得非線性隔振系統很難在對發動機的運行情況進行全面的分析，而對非線性系統來講，其隔振效果與系統的動態性能相關，因此，非線性系統也存在著一定的局限性。

當前應用較為普遍的橡膠懸置隔振技術，也能夠在發動機振動的低頻段取得很好的減振效果，但是，相對于振動的高頻段，盡管其不會產生很大的振動能量，但對于機械設備的性能影響也有很大的作用，而橡膠懸置隔振技術在高頻段區會出現動態硬化現象，并不能達到很好的減振效果，因此，這就需要對其進行技術改造。

作為動力隔振技術的發展方向，可控流體的懸置采用電、磁流變液來作為隔振控制系統的阻尼控制載體，盡管相較于非線性隔振系統要優異，但在實際應用過程中需要很高的電壓，而這就使得該技術很難應用與車輛發動機的隔振上。

MRF技術有效的避免了可控流體的懸置需要高電壓的條件[2]，其可以在較小電流的作用下就能實現對阻尼的有效調控，但是不能對發動機的剛度進行有效的調節，這就大大降低了對車輛發動機振動的保護作用。

而隨著近些年磁流變彈性體的出現，其同時具備了寬頻可控以及完美彈性的特點，并且與MRF阻尼器并聯構成一個懸置發動機結構，不僅避免了MRF單獨使用時對于剛度調節的問題，同時改善了橡膠懸置技術應用中對寬頻調節的局限性，實現了對發動機整機隔振在寬頻條件下的控制作業。

二、 基于磁流變技術的發動機整機隔振

（一）基于發動機動力模型的建立 。

采用磁流變技術來實現對發動機的整機隔振，首先需建立以發動機為對象的動力學模型進行動力學分析，建立三維立體坐標系，以O點位發動機的質心，將其看做無窮大的基座缸體，X、Y分配平行于曲軸與基座平面，Z軸為右手定則確定的方向。當發動機在均勻點火的方式下啟動時，發動機產生沿著Z軸方向的往復力以及沿著X軸方向上的轉矩，而此時其他方向只做微小的平動或轉動。這樣一來，發動機不同的運行工況都能夠在建立的動力學模型中得到體現，并將這種動力坐標系中的變化在發動機懸置的振動位置上得到體現。

（二） MRF 和 MRE材料阻尼器的應用 。

磁流變技術中基于MRF與MRE新型材料[3]的應用而獲得的MRF阻尼器，通過通電線圈形成的磁場來實現對阻尼的控制作用，當上述坐標系中發生位移變化并在發動機懸置位置發生變化時，MRF阻尼器采用擠壓工作模式來實現對位移變化的感應，并利用MRE與MRF器件能夠對寬頻控制的特點，進行發動機懸置系統的阻尼比以及固有頻率的變化，有效的降低發動機運行過程中對基座產生的傳遞力，抑制懸架上可能形成的橫向力矩，這樣能夠確保更好的隔振效果。

（三）變剛度變阻尼的整機隔振控制 。

當MRF阻尼器實現了對發動機寬頻部分的控制后，采用發動機的基座力與激振力的比值來進行隔振效果的評價措施，因而，在進行發動機的整機隔振控制時，需要考慮該系統的阻尼與剛度、對各個不同方向的振動隔離作用以及抑制反力矩的作用進行評價，以期能夠更好的實現對發動機的隔振控制。

三、結語

隨著裝甲車輛工業的不斷發展，裝甲車輛發動機的振動對于裝甲車輛部件的損耗與使用壽命的影響作用日益受到技術人員的重視，而基于磁流變技術的發動機整機隔振擺脫了傳統橡膠懸置技術動態硬化、動力隔振技術高電壓的要求，極大的推動了車輛發動機隔振技術與設備的發展與應用。

參考文獻

[1] 李吉，李華聰.仿真軟件AMESim應用研究[ J].航空計算技術， 2006， 36（1）： 56-58.

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[3] 沈宇辰，唐靜嫻，張濤.汽車電控發動機系統故障診斷與維修技術探討[J].科技資訊，2015（10）：43-44.

[4] 藺玉輝，靳曉雄，肖勇.發動機振動主動控制聯合仿真及神經網絡自適應控制技術的研究[J].裝甲車輛技術， 2007（8）： 15-18.