CN103697102B - 减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计方法 - Google Patents

Abstract

减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计方法，属于减振器技术领域，其特征在于：本发明根据减振器的结构参数、油液参数、阀片参数、材料性能参数和最大开阀阻尼特性，确定出减振器复原阀非等构叠加阀片的最大许用厚度，并根据原单片设计厚度h、厚度标准系列、非等构叠加阀片等效厚度计算式，对减振器复原阀非等构叠加阀片进行拆分设计。通过等效厚度计算验证及设计减振器特性试验，结果表明：该设计方法是正确的，为复原阀非等构叠加阀片提供了可靠的设计方法。利用该方法可得到准确、可靠的复原阀非等构叠加阀片，降低设计及试验费用，在满足减振器阻尼特性的同时，改善复原阀片的应力状态，提高减振器使用寿命。

Description

减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计方法

技术领域

本发明涉及减振器，特别是减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计方法。

背景技术

设计所得到的减振器环形阀片厚度是单片阀片厚度的设计值，但是为了满足减振器不同阻尼特性、应力强度、生产工艺及生产成本的要求，经常会采用非等构叠加阀片，即叠加阀片的内圆半径相等，而外圆半径不等的叠加阀片；采用设计合理的非等构叠加阀片，可改善阀片受力状态，提高减振器使用寿命，同时还可免用“间隙限位垫圈”，因此，具有很好的经济效益和社会效益。但是由于先前缺乏非等构叠加阀片等效厚度及应力强度解析计算式，对于减振器非等构叠加阀拆分设计，目前国内、外一直没有给出精确、可靠的拆分设计方法，大都是利用“经验+反复试验”的方法，即通过对不同厚度和外圆半径叠加阀片的减振器特性进行反复试验和修改，最终确定某减振器非等构叠加阀片的厚度和片数。因此，传统设计方法很难设计得到准确、可靠非等构叠加阀片厚度和片数。随着汽车工业的快速发展及行驶速度的不断提高，对减振器及阀片设计提出了更高的要求，其中，减振器复原阀叠加阀片对复原特性及车辆行驶平顺性具有重要影响，并且复原阻尼力一般是压缩阻尼力的2～3倍，因此，必须提供一种准确、可靠的减振器非等构叠加阀片拆分设计方法，能给出准确、可靠的非等构叠加阀片的厚度、片数和外圆半径，满足减振器及非等构叠加阀片CAD设计的要求和阻尼特性及应力强度的设计要求，减少设计及试验费用，提高减振器的设计水平、性能、质量和使用寿命。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、准确、可靠的减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计方法，其设计流程如图1所示。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计方法，其技术方案实施步骤如下：

(1)确定减振器最大开阀时的复原阀片所受的最大压力p_fk2：

A步骤：确定减振器最大开阀时的活塞缝隙节流压力p_Hk2和流量Q_Hk2

根据减振器设计所要求的速度特性曲线的复原行程最大开阀速度V_k2点及对应要求的减振器复原阻尼力F_dk2，活塞缸筒内径D_H，活塞杆直径d_g，确定减振器在最大开阀时的活塞缝隙节流压力p_Hk2，即：

根据减振器结构参数及油液参数：活塞缸筒内径D_H，活塞平均间隙δ_H，偏心率e，油液动力粘度μ_t，活塞缝隙长度L_H，及活塞缝隙压力p_Hk2，确定在最大开阀速度V_k2时的活塞缝隙流量Q_Hk2，即：

B步骤：确定最大开阀时的活塞孔等效长度L_hek2

根据减振器活塞孔的物理长度L_h，活塞孔的角度θ，活塞孔直径d_h，个数n_h，液压运动粘度ν，阀片内圆半径r_a，阀口半径r_k，在最大开阀速度V_k2时减振器油液流经活塞孔时的突然缩小局部阻力系数ζ_h1，突然扩大局部阻力系数ζ_h2和改变方向局部阻力系数ζ_h3及沿程阻力损失λ_hk2，确定在最大开阀时的活塞孔等效长度L_hek2，即：

式中，ζ_h1可根据D_H与d_g的比值查手册确定；ζ_h2＝[1-A_h/S_F]²，ζ_h3，

C步骤：确定最大开阀时的活塞孔流量Q_hk2和节流压力p_hk2

根据减振器最大开阀速度V_k2和活塞缸筒内径D_H，活塞杆直径d_g，及A步骤中的活塞缝隙流量Q_Hk2，确定最大开阀时的活塞孔流量Q_hk2，即：

根据油液动力粘度μ_t，活塞孔直径d_h和个数n_h，活塞孔流量Q_hk2及B步骤中的活塞孔等效长度L_hek2，确定在最大开阀时的活塞孔节流压力p_hk2，即：

D步骤：确定在最大开阀时复原阀片所受的最大压力p_fk2

根据A步骤中的p_Hk2，及C步骤中的p_hk2，确定在最大开阀时复原阀片所受的最大压力p_fk2为：

p_fk2＝p_Hk2-p_hk2；

(2)减振器单片设计厚度复原阀片的最大应力σ_Cmax计算:

根据复原阀片的内圆半径r_a，单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b，泊松比μ，单片复原阀片的设计厚度h，步骤(1)D步骤中的减振器复原阀片最大压力p_fk2，计算减振器单片设计厚度复原阀片的最大应力σ_Cmax，即

式中，G_Cσmax最大应力系数，

A₂＝2r_alnr_a+r_a，A₃＝2r_a，

B₂＝2(μ+1)lnr_b+μ+3，B₃＝2(μ+1)，

(3)确定复原叠加阀片的最大许用厚度[h₁]:

根据减振器单片复原阀片设计厚度h，阀片最大许用应力[σ]，及步骤(2)中的最大应力σ_Cmax，对减振器复原叠加阀片最大许用厚度[h₁]进行设计，即

(4)减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计:

I步骤：根据减振器复原阀常通节流孔面积A₀及常通孔的宽度b_A0和个数n_A0，步骤(3)中的复原叠加阀片最大许用厚度[h₁]，阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，确定出带有常通孔的单片复原节流阀片的设计厚度h₀，即：

其中，节流阀片的设计厚度h₀应小于最大许用厚度[h₁]，且属于阀片厚度标准系列的一种厚度；带有常通孔的单片复原节流阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h₀，n₀＝1，r_b0＝r_b，h_0e＝h₀；

II步骤：根据减振器单片复原阀片设计厚度h，I步骤中的带有常通孔复原节流阀片的设计厚度h₀，计算第1厚度叠加阀片的设计当量厚度h_1E，即：

如果设计当量厚度h_1E<0.1mm，则设计最小外圆半径叠加阀片的外圆半径r_b1，并终止拆分设计，即根据第1厚度叠加阀片的设计当量厚度h_1E，阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm和0.3mm中，选择最小外圆半径叠加阀片的厚度h₁，单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b，复原阀片内圆半径r_a，设计最小外圆半径叠加阀片的外圆半径r_b1为：

如果设计当量厚度h_1E>0.1mm，根据第1厚度叠加阀片的当量厚度h_1E，步骤(3)中的复原叠加阀片的最大许用厚度[h₁]，阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，选择与厚度标准系列中的厚度相接近，且小于最大许用厚度[h₁]的第1厚度叠加阀片的实际设计厚度h₁，并根据复原阀片的内圆半径r_a，单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b，第1厚度叠加阀片的外圆半径r_b1，计算出第1厚度叠加阀片的外圆半径不等率系数η₁，当量厚度h_1e，并圆整设计出第1厚度叠加阀片的片数n₁，即

第1厚度叠加阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h₁，n₁，r_b1，h_1e；

III步骤：根据II步骤中的h_1E，第1厚度叠加阀片的当量厚度h_1e和片数n₁，计算第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h_2E，即

如果当量厚度h_2E<0.1mm，则重复执行II步骤的叠加阀片最小外圆半径r_b2设计，即：

并终止叠加阀片的拆分设计；

如果当量厚度h_2E>0.1mm，则继续重复执行II步骤，根据第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h_2E，阀片标准厚度系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，选择与阀片厚度标准系列中的厚度相靠近，且小于设计当量厚度h_2E的第2厚度叠加阀片的实际设计厚度h₂，根据复原阀片的内圆半径r_a和单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b，第2厚度叠加阀片的外圆半径r_b2，计算出第2厚度叠加阀片的外圆半径不等率η₂，当量厚度h_2e，并圆整设计出第2厚度叠加阀片的片数n₂，即

第2厚度叠加阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h₂，n₂，r_b2，h_2e；

IV步骤：根据III步骤中的第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h_2E，第2厚度叠加阀片的当量厚度h_2e和片数n₂，计算第3厚度叠加阀片的当量厚度h_3E，即：

如果当量厚度h_3E<0.1mm，则重复执行II步骤的叠加阀片最小外圆半径r_b3设计，即：并终止叠加阀片的拆分设计；

如果当量厚度h_3E>0.1mm，则继续重复执行II步骤，根据第3厚度叠加阀片的设计当量厚度h_3E数值，叠加阀片厚度标准系列，对第3厚度叠加阀片的实际设计厚度h₃进行选择，根据复原阀片的内圆半径r_a和单片设计厚度复原阀片外圆半径r_b，第3厚度叠加阀片的外圆半径r_b3，计算出第3厚度叠加阀片的外圆半径不等率η₃，当量厚度h_3e，并圆整设计出第3厚度叠加阀片的片数n₃，即：

第3厚度叠加阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h₃，n₃，r_b3，h_3e；

重复上述步骤，直到第n厚度叠加阀片的当量厚度h_nE≤0.1mm，并设计出最小外圆半径r_bn的叠加阀片的外圆半径r_bn，终止复原叠加阀片的拆分设计；

(5)减振器复原阀非等构叠加阀片的等效厚度计算与验证：

根据步骤(4)中的所设计各非等构叠加阀片的当量厚度和片数，即h_0e，n₀；h_1e，n₁；h_2e，n₂；…；h_ne，n_n，对减振器复原叠加阀片等效厚度h_E进行计算，即：

根据等效厚度h_E计算值和原单片复原阀片设计厚度h设计值，验证所设计的非等构叠加阀片的等效厚度h_E是否与原单片复原阀片设计厚度h相吻合。

本发明比现有技术具有的优点：

减振器环形阀片厚度设计所得到的是单片阀片厚度设计值，但是为了满足减振器不同阻尼特性、应力强度、生产工艺及生产成本的要求，经常会采用非等构叠加阀片，即叠加阀片的内圆半径相等，而外圆半径不等的叠加阀片。但是由于先前缺乏非等构叠加阀片等效厚度及应力强度解析计算式，对于减振器非等构叠加阀拆分设计，目前国内、外一直没有给出精确、可靠的拆分设计方法，大都是利用“经验+反复试验”的方法，即通过对不同厚度和外圆半径叠加阀片的减振器特性进行反复试验和修改，最终确定某减振器非等构叠加阀片的厚度和片数，因此，很难得到准、可靠的减振器非等构叠加阀片参数设计值。本发明可首先根据减振器的结构参数、油液参数、阀片参数、材料性能参数和减振器最大开阀阻尼特性及单片复原阀片设计厚度，通过复原阀片所承受的压力p_fk2及单片设计厚度h复原阀片的最大应力σ_Cmax的计算，确定出减振器复原叠加阀片的最大许用厚度[h₁]；然后，根据叠加阀片最大许用厚度[h₁]，阀片厚度标准系列，单片复原阀片设计厚度及非等构叠加阀片等效厚度解析计算式，对减振器复原阀非等构叠加阀片进行拆分设计。通过设计实例及试验验证，结果表明：该设计方法是正确的，可得到准确、可靠的减振器复原阀非等构叠加阀片的厚度、片数和外圆半径，不仅可满足减振器阻尼特性的设计要求，同时还满足减振器复原叠加阀片应力强度的设计要求，为实际减振器及非等构叠加阀片的拆分设计提供了可靠的设计方法。

为了更好地理解本发明下面结合附图作进一步的说明。

图1是减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计流程图；

图2是减振器活塞总成及复原阀的结构示意图；

图3是减振器复原行程最大开阀时的油路图；

图4是减振器单片设计厚度h阀片及非等构叠加阀片的等效示意图；

图5是实施例一的减振器设计所要求的速度特性曲线；

图6是实施例一的设计减振器速度特性试验曲线；

图7是实施例二的减振器设计所要求的速度特性曲线；

图8是实施例二的设计减振器速度特性试验曲线。

具体实施方案

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一：某减振器活塞总成及复原阀结构示意图如图2所示，其中，活塞体1，活塞杆2，活塞孔3，复原阀片4，限位挡圈5，紧固螺母6，常通节流孔7。该减振器设计所要求的速度特性曲线如图5所示，复原行程最大开阀速度V_k2＝1.0m/s，所要求的最大开阀阻尼力F_dk2＝1650N；活塞杆直径d_g＝20mm，活塞缸筒内径D_h＝28mm；活塞平均间隙δ_H＝0.04mm，活塞缝隙长度，L_H＝9mm偏心率e＝1.0；油液密度ρ＝890kg/m³，运动粘度ν＝10.0×10^-6m²/s，动力粘度μ_t＝8.9×10^-3Pa.s；活塞孔的物理长度L_h＝9.0mm，角度为θ＝52°，活塞孔直径d_h＝2.0mm，个数n_h＝4；复原阀片的内圆半径r_a＝5.5mm，单片复原阀片的外圆半径r_b＝8.5mm，阀口半径r_k＝8mm，泊松比μ＝0.3，许用应力[σ]＝2000MPa；复原阀常通节流孔的面积A₀＝0.8mm²，常通孔的宽度b_A0＝2.0mm，个数为n_A0＝4；该减振器单片复原阀片设计厚度h＝0.260855mm，对复原阀非等构叠加阀片进行拆分设计。

本发明实例所提供的减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计方法，复原行程最大开阀油路如图3所示，单片设计厚度复原阀片及非等构叠加阀片的等效示意图如图4所示，具体设计步骤如下：

(1)确定减振器最大开阀时的复原阀片所受的最大压力p_fk2：

A步骤：确定减振器最大开阀时的活塞缝隙节流压力p_Hk2和流量Q_Hk2：

根据减振器设计所要求的速度特性曲线如图5，最大开阀速度V_k2＝1.0m/s点对应要求的减振器阻尼力F_dk2＝1650N，活塞缸筒内径D_H＝28mm，活塞杆直径d_g＝20mm，确定减振器在最大开阀时的活塞缝隙压力p_Hk2为：

根据减振器结构参数及油液参数：活塞缸筒内径D_H＝28mm，活塞平均间隙δ_H＝0.04mm，偏心率e＝1.0，油液动力粘度μ_t＝8.9×10^-3Pa.s，活塞缝隙长度L_H＝9mm，及活塞缝隙压力p_Hk2＝5.471×10⁶Pa，确定在最大开阀速度V_k2＝1.0m/s时的活塞缝隙流量Q_Hk2为：

B步骤：确定最大开阀时的活塞孔等效长度L_hek2：

根据减振器活塞总成及复原阀结构图2，活塞孔的物理长度L_h＝9.0mm；活塞孔直径d_h＝2.0mm，个数n_h＝4，在最大开阀速度V_k2＝1.0m/s时减振器油液流经活塞孔时的突然缩小局部阻力系数ζ_h1，突然扩大局部阻力系数ζ_h2和改变方向局部阻力系数ζ_h3及沿程阻力损失λ_hk2，确定在最大开阀时的活塞孔等效长度L_hek2为：

式中，D_H＝28mm，d_g＝20mm，ν＝10.0×10^{- 6}m²/s；查表得，ζ_h1＝0.47；ζ_h2＝[1-A_h/S_F]²＝0.8054，d_h＝2mm，n_h＝4，r_a＝5.5mm，r_k＝8mm；ζ_h3，其中，θ＝52°；

C步骤：确定最大开阀时的活塞孔流量Q_hk2和节流压力p_hk2：

根据复原阀最大开阀时的油路图3，减振器最大开阀速度V_k2＝1.0m/s和活塞缸筒与活塞杆之间的环形面积S_H＝3.02×10^-4m²，及A步骤中的活塞缝隙流量Q_Hk2＝8.0108×10^{- 5}m³/s，确定最大开阀时的活塞孔流量Q_hk2为：

Q_hk2＝V_k2S_H-Q_Hk2＝2.2189×10^-4m³/s；

根据油液动力粘度μ_t＝8.9×10^-3Pa.s，活塞孔直径d_h＝2.0mm和个数n_h＝4，活塞孔流量Q_hk2＝2.2189×10^-4m³/s及B步骤中的活塞孔等效长度L_hek2＝140.1mm，确定最大开阀时的活塞孔节流压力p_hk2为：

D步骤：确定在最大开阀时复原阀片所受的最大压力p_fk2：

根据A步骤中的p_Hk2＝5.471×10⁶Pa，C步骤中的p_hk2＝1.7618×10⁵Pa，确定在最大开阀时阀片所受的最大压力p_fk2为：

p_fk2＝p_Hk2-p_hk2＝5.2948×10⁶Pa；

(2)减振器单片设计厚度复原阀片的最大应力σ_Cmax计算:

根据减振器单片复原阀片的设计厚度h＝0.260855mm，复原阀片的内圆半径r_a＝5.0mm，单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b＝8.5mm，泊松比μ＝0.3，步骤(1)D步骤中的减振器节流阀最大压力p_fk2＝5.2948×10⁶Pa，及计算减振器单片设计厚度复原阀片的最大应力σ_Cmax，即

式中，G_Cσmax为减振器环形阀片在内圆半径位置的最大应力系数，G_Cσmax＝2.9893495×10^-5m²；

A₁＝1/r_a＝181.82，A₂＝2r_a lnr_a+r_a＝－0.051733，A₃＝2r_a＝0.011，

B₂＝2(μ+1)lnr_b+μ+3＝－9.095992，B₃＝2(μ+1)＝2.6，

(3)确定复原叠加阀片的最大许用厚度[h₁]:

根据减振器单片复原阀片的设计厚度h＝0.260855mm，阀片最大许用应力[σ]＝2000MPa，及步骤(2)中的最大应力σ_Cmax＝2326MPa，对减振器叠加阀片最大许用厚度[h₁]进行设计，即

根据节流阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm、0.20mm和0.25mm，及最大许用厚度[h₁]＝0.2242869mm，该减振器叠加复原阀片的实际最大设计厚度h_1max＝0.2mm；

(4)减振器复原叠加阀片的拆分设计:

I步骤：根据复原阀常通节流孔的面积A₀＝0.8mm²，宽度b_A0＝2.0mm，个数为n_A0＝4，确定带有常通孔的复原节流阀片的设计厚度h₀，即：

可知，带有常通孔的复原节流阀片的设计厚度h₀＝0.1mm，属于阀片厚度标准系列，且小于该减振器的叠加阀片最大许用厚度[h₁]＝0.2242869mm，因此，带有常通孔的单片复原节流阀片的设计厚度h₀＝0.1mm；

II步骤：根据减振器单片复原阀片设计厚度h＝0.260855mm，I步骤中的复原节流阀片设计厚度h₀＝0.1mm，计算第1厚度叠加阀片的设计当量厚度h_1E，即

当量厚度h_1E>0.1mm，根据第1厚度叠加阀片的当量厚度h_1E＝0.25586mm，步骤(3)中的复原叠加阀片最大许用厚度[h₁]＝0.2242869mm，阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，确定第1厚度叠加阀片的实际设计厚度h₁＝0.2mm，并计算第1厚度叠加阀片的片数n₁，即

将第1厚度叠加阀片的片数圆整为n₁＝2，即第1厚度叠加阀片的实际设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为h₁＝0.2mm，n₁＝2，r_b1＝8.5mm，h_1e＝0.2mm；

III步骤：根据II步骤中的第1厚度叠加阀片的设计当量厚度h_1E，第1厚度叠加阀片的实际设计厚度h₁，当量厚度h_1e和片数n₁，计算第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h_2E，即

可知第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h_2E<0.1mm，因此，设计最小外圆半径叠加阀片的厚度、片数和外圆半径，即根据第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h_2E，阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm和0.3mm中，选择最小外圆半径叠加阀片的厚度h₂＝0.1mm，复原阀片的内圆半径r_a＝5.5mm，单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b＝8.5mm，设计第2厚度叠加阀片的最小外圆半径r_b2为：

第2厚度叠加阀片的最小外圆半径r_b2＝7.8mm，外圆半径不等率系数厚度h₂＝0.1mm，当量厚度终止叠加阀片的拆分设计；

(5)设计叠加阀片的等效厚度验证：

根据步骤(4)中的设计得到的各非等构叠加阀片的当量厚度和片数，h_0e＝0.1mm，n₀＝1；h_1e＝0.2mm，n₁＝2；h_2e＝0.1mm，n₂＝1，对叠加阀片的等效厚度进行计算验证，即

可知：该减振器复原叠加阀片的等效厚度h_E＝0.26202mm与原单片复原阀片的设计厚度h＝0.260855mm非常接近，偏差仅有0.0012mm。

通过全自动液压伺服悬架综合性能试验台，对所设计的减振器阻尼特性进行试验，试验所测得的减振器速度特性曲线，如图6所示。可知试验所测得的减振器速度特性与设计所要求的速度特性相吻合，表明该减振器复原叠加阀片拆分设计方法是正确的，为实际减振器复原叠加阀片拆分设计提高了可靠的设计方法。

实施例二：某减振器的结构参数、油液参数与实施例一相同，只是减振器最大开阀速度点V_k2＝1.20m/s，复原开阀阻尼力为F_dk2＝2000N，减振器设计所要求的速度特性曲线如图7所示，单片复原阀片的设计厚度h＝0.30046mm，复原阀常通节流孔的面积A₀＝0.8mm²，常通孔的宽度b_A0＝2.0mm，个数为n_A0＝4。

采用实施例一的计算步骤，即：

(1)确定减振器最大开阀时的复原阀片所受的最大压力p_fk2：

A步骤：确定减振器最大开阀时的活塞缝隙节流压力p_Hk2和流量Q_Hk2：

根据最大开阀速度V_k2＝1.2m/s点对应要求的减振器阻尼力F_dk2＝1650N，活塞缸筒内径D_H＝28mm，活塞杆直径d_g＝20mm，确定减振器在最大开阀时的活塞缝隙压力p_Hk2为：

根据减振器结构参数及油液参数：活塞缸筒内径D_H＝28mm，活塞平均间隙δ_H＝0.04mm，偏心率e＝1.0，油液动力粘度μ_t＝8.9×10^-3Pa.s，活塞缝隙长度L_H＝9mm，及活塞缝隙压力6.63145596×10⁶Pa，确定在最大开阀速度V_k2＝1.2m/s时的活塞缝隙流量Q_Hk2为：

B步骤：确定最大开阀时的活塞孔等效长度L_hek2：

根据减振器活塞总成及复原阀体的结构，如图2，活塞孔的物理长度L_h＝9.0mm，角度θ＝52°，活塞孔直径d_h＝2.0mm，个数n_h＝4，在最大开阀速度V_k2＝1.2m/s时减振器油液流经活塞孔时的突然缩小局部阻力系数ζ_h1，突然扩大局部阻力系数ζ_h2和改变方向局部阻力系数ζ_h3及沿程阻力损失λ_hk2，确定在最大开阀时的活塞孔等效长度L_hek2为：

式中，D_H＝28mm，d_g＝20mm，ν＝10.0×10^{- 6}m²/s；查表得，ζ_h1＝0.47；ζ_h2＝[1-A_h/S_F]²＝0.8054，d_h＝2mm，n_h＝4，r_a＝5.5mm，r_k＝8mm；其中，θ＝52°。

C步骤：确定最大开阀时的活塞孔流量Q_hk2和节流压力p_hk2：

根据减振器最大开阀速度V_k2＝1.2m/s，活塞缸筒内径D_H＝28mm，活塞杆d_g＝20mm，及A步骤中的活塞缝隙流量Q_Hk2＝9.71×10^-5m³/s，确定最大开阀时的活塞孔流量Q_hk2为：

根据油液动力粘度μ_t＝8.9×10^-3Pa.s，活塞孔直径d_h＝2.0mm和个数n_h＝4，活塞孔流量Q_hk2＝2.65299×10^-4m³/s，及B步骤中的活塞孔等效长度L_hek2＝146.25mm，确定在最大开阀时的活塞孔节流压力p_hk2为：

D步骤：确定在最大开阀时复原阀片所受的最大压力p_fk2：

根据最大开阀后油路图3，A步骤中的p_Hk2＝6.63145596×10⁶Pa及C步骤中的p_hk2＝2.198×10⁵Pa，确定在最大开阀时阀片所受的最大压力p_fk2为：

p_fk2＝p_Hk2-p_hk2＝6.4116×10⁶Pa；

(2)减振器单片设计厚度复原阀片的最大应力σ_Cmax计算:

根据减振器单片设计厚度复原阀片的厚度h＝0.30046mm，步骤(1)D步骤中的减振器节流阀最大压力p_fk2＝6.4116×10⁶Pa，计算减振器单片设计厚度阀片的最大应力σ_Cmax，即：

式中，G_Cσmax为复原阀片的最大应力系数，由于减振器环形阀片的内圆半径、外圆半径和泊松比μ，与实施例一的相同，G_Cσmax＝2.9893495×10^-5m²；

(3)确定复原叠加阀片的最大许用厚度[h₁]:

根据减振器单片阀片设计厚度h＝0.30046mm，阀片最大许用应力[σ]＝2000MPa，及步骤(2)中的最大应力σ_Cmax＝2123MPa，对减振器叠加阀片最大许用厚度[h₁]进行设计，即

根据节流阀片厚度标准系列根据节流阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm、0.20mm、0.25mm，0.30mm，及计算求得的最大许用厚度[h₁]＝0.283mm，该减振器叠加阀片的实际最大设计厚度h_1max＝0.25mm；

(4)减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计:

I步骤：由于复原阀常通节流孔的面积A₀，常通孔的宽度b_A0和个数n_A0，与实施例一中的相同，因此，带有常通孔的复原节流阀片的设计厚度h₀，也与实施例一的相同，即：

由于带有常通孔的复原节流阀片的外圆半径r_b0，等于单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b，即r_b0＝r_b，因此，其当量厚度h_0e＝h₀＝0.1mm。

II步骤：根据减振器单片复原阀片设计厚度h＝0.30046mm，I步骤中的带有常通孔复原节流阀片的设计厚度h₀＝0.1mm，计算第1厚度叠加阀片的设计当量厚度h_1E，即：

设计当量厚度h_1E>0.1mm，根据第1厚度叠加阀片的当量厚度h_1E＝0.29672mm，步骤(3)中的复原叠加阀片最大许用厚度[h₁]＝0.283mm，及阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，确定第1厚度叠加阀片的设计厚度h₁＝0.25mm，外圆半径r_b1＝r_b＝8.5mm，h_1e＝h₁＝0.25mm，并计算第1厚度叠加阀片的片数n₁，即

将第1厚度叠加阀片的片数圆整为n₁＝1，即第1厚度叠加阀片的实际设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为h₁＝0.25mm，n₁＝1，r_b1＝8.5mm，h_1e＝0.25mm；

III步骤：根据II步骤中的h_1E，第1厚度叠加阀片的当量厚度h_1e和片数n₁，计算第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h_2e，即

由于设计当量厚度h_2E>0.1mm，根据第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h_2E＝0.21897mm，及阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，确定第2厚度叠加阀片的实际设计厚度h₂＝0.20mm，外圆半径r_b2＝7.0mm，单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b＝8.5mm，复原阀片的内圆半径r_a＝5.5mm，计算第2厚度叠加阀片的外圆半径不当等率系数η₂，当量厚度h_2e和片数n₂分别为：

h_2e＝0.19985mm，

将第2厚度叠加阀片的片数圆整为n₂＝1，即第2厚度叠加阀片的实际设计设计厚度、片数、外圆半径及当量厚度分别为h₂＝0.20mm，n₂＝1，r_b2＝0.8mm，h_2e＝0.19985mm；

IV步骤：根据III步骤中的h_2E，第2厚度叠加阀片的设计厚度h₂、当量厚度h_2e和片数n₂，计算第3厚度叠加阀片的设计当量厚度h_3E，即

设计当量厚度h_3E>0.1mm，根据第3厚度叠加阀片的设计当量厚度h_3E＝0.14456mm，及阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，确定第3厚度叠加阀片的实际设计厚度h₃＝0.15mm，由于h₃>h_3E，因此设计第3厚度叠加阀片的最小外圆半径r_b3，即

第3厚度的最小外圆半径叠加阀片实际设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为h₃＝0.15mm，n₃＝1，r_b3＝6.8mm，h_3e＝0.14367mm，终止叠加阀片的拆分设计；

(5)设计叠加阀片的等效厚度验证：

根据步骤(4)中的设计得到的非等构叠加阀片的当量厚度和片数，h_0e＝0.1mm，n₀＝1；h_1e＝0.25mm，n₁＝1；h_2e＝0.19985mm，n₂＝1；h_3e＝0.14367mm，n₃＝1对叠加阀片的等效厚度进行计算验证，即

该减振器复原阀非等构叠加阀片的等效厚度h_E＝0.2986mm，与原单片复原阀片的设计厚度h＝0.30046mm非常接近，偏差仅为0.0016mm。

通过全自动液压伺服悬架综合性能试验台，对所设计的减振器阻尼特性进行试验，试验所测得的减振器速度特性曲线，如图8所示。可知试验所测得的减振器速度特性与设计所要求的速度特性相吻合，表明该减振器复原叠加阀片拆分设计方法是正确的。

Claims (1)

1.减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计方法，其具体设计步骤如下：

(1)确定减振器最大开阀时的复原阀片所受的最大压力p_fk2：

A步骤：确定减振器最大开阀时的活塞缝隙节流压力p_Hk2和流量Q_Hk2

根据减振器设计所要求的速度特性曲线的复原行程最大开阀速度V_k2点及对应要求的减振器复原阻尼力F_dk2，活塞缸筒内径D_H，活塞杆直径d_g，确定减振器在最大开阀时的活塞缝隙节流压力p_Hk2，即：

根据减振器结构参数及油液参数：活塞缸筒内径D_H，活塞平均间隙δ_H，偏心率e，油液动力粘度μ_t，活塞缝隙长度L_H，及活塞缝隙压力p_Hk2，确定在最大开阀速度V_k2时的活塞缝隙流量Q_Hk2，即：

B步骤：确定最大开阀时的活塞孔等效长度L_hek2

根据减振器活塞孔的物理长度L_h，活塞孔的角度θ，活塞孔直径d_h，个数n_h，液压运动粘度ν，复原阀片的内圆半径r_a，阀口半径r_k，在最大开阀速度V_k2时减振器油液流经活塞孔时的突然缩小局部阻力系数ζ_h1，突然扩大局部阻力系数ζ_h2和改变方向局部阻力系数ζ_h3及沿程阻力损失λ_hk2，确定在最大开阀时的活塞孔等效长度L_hek2，即：

式中，ζ_h1可根据D_H与d_g的比值查手册确定；ζ_h2＝[1-A_h/S_F]²，ζ_h3，

C步骤：确定最大开阀时的活塞孔流量Q_hk2和节流压力p_hk2

根据减振器最大开阀速度V_k2和活塞缸筒内径D_H，活塞杆直径d_g，及A步骤中的活塞缝隙流量Q_Hk2，确定最大开阀时的活塞孔流量Q_hk2，即：

根据油液动力粘度μ_t，活塞孔直径d_h和个数n_h，活塞孔流量Q_hk2及B步骤中的活塞孔等效长度L_hek2，确定在最大开阀时的活塞孔节流压力p_hk2，即：

D步骤：确定在最大开阀时复原阀片所受的最大压力p_fk2

根据A步骤中的p_Hk2，及C步骤中的p_hk2，确定在最大开阀时复原阀片所受的最大压力p_fk2为：

p_fk2＝p_Hk2-p_hk2；

(2)减振器单片设计厚度复原阀片的最大应力σ_{C max}计算:

根据复原阀片的内圆半径r_a，单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b，泊松比μ，单片复原阀片的设计厚度h，步骤(1)D步骤中的减振器复原阀片最大压力p_fk2，计算减振器单片设计厚度复原阀片的最大应力σ_Cmax，即

式中，G_Cσmax最大应力系数，

A₂＝2r_aln r_a+r_a，A₃＝2r_a， B₂＝2(μ+1)ln r_b+μ+3，B₃＝2(μ+1)，

(3)确定复原叠加阀片的最大许用厚度[h₁]:

根据减振器单片复原阀片设计厚度h，阀片最大许用应力[σ]，及步骤(2)中的最大应力σ_Cmax，对减振器复原叠加阀片最大许用厚度[h₁]进行设计，即

(4)减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计:

I步骤：根据减振器复原阀常通节流孔面积A₀及常通孔的宽度b_A0和个数n_A0，步骤(3)中的复原叠加阀片最大许用厚度[h₁]，阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，确定出带有常通孔的单片复原节流阀片的设计厚度h₀，即：

其中，节流阀片的设计厚度h₀应小于最大许用厚度[h₁]，且属于阀片厚度标准系列的一种厚度；带有常通孔的单片复原节流阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h₀，n₀＝1，r_b0＝r_b，h_0e＝h₀；

II步骤：根据减振器单片复原阀片设计厚度h，I步骤中的带有常通孔复原节流阀片的设计厚度h₀，计算第1厚度叠加阀片的设计当量厚度h_1E，即：

如果设计当量厚度h_1E<0.1mm，则设计最小外圆半径叠加阀片的外圆半径r_b1，并终止拆分设计，即根据第1厚度叠加阀片的设计当量厚度h_1E，阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm和0.3mm中，选择最小外圆半径叠加阀片的厚度h₁，单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b，复原阀片的内圆半径r_a，设计最小外圆半径叠加阀片的外圆半径r_b1为：

如果设计当量厚度h_1E>0.1mm，根据第1厚度叠加阀片的当量厚度h_1E，步骤(3)中的复原叠加阀片的最大许用厚度[h₁]，阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，选择与厚度标准系列中的厚度相接近，且小于最大许用厚度[h₁]的第1厚度叠加阀片的实际设计厚度h₁，并根据复原阀片的内圆半径r_a，单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b，第1厚度叠加阀片的外圆半径r_b1，计算出第1厚度叠加阀片的外圆半径不等率系数η₁，当量厚度h_1e，并圆整设计出第1厚度叠加阀片的片数n₁，即

第1厚度叠加阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h₁，n₁，r_b1，h_1e；

III步骤：根据II步骤中的h_1E，第1厚度叠加阀片的当量厚度h_1e和片数n₁，计算第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h_2E，即

如果当量厚度h_2E<0.1mm，则重复执行II步骤的叠加阀片最小外圆半径r_b2设计，即：

并终止叠加阀片的拆分设计；

如果当量厚度h_2E>0.1mm，则继续重复执行II步骤，根据第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h_2E，阀片标准厚度系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，选择与阀片厚度标准系列中的厚度相靠近，且小于设计当量厚度h_2E的第2厚度叠加阀片的实际设计厚度h₂，根据复原阀片的内圆半径r_a和单片设计厚度复原阀片的外圆半径r_b，第2厚度叠加阀片的外圆半径r_b2，计算出第2厚度叠加阀片的外圆半径不等率η₂，当量厚度h_2e，并圆整设计出第2厚度叠加阀片的片数n₂，即

第2厚度叠加阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h₂，n₂，r_b2，h_2e；

IV步骤：根据III步骤中的第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h_2E，第2厚度叠加阀片的当量厚度h_2e和片数n₂，计算第3厚度叠加阀片的当量厚度h_3E，即：

如果当量厚度h_3E<0.1mm，则重复执行II步骤的叠加阀片最小外圆半径r_b3设计，即：并终止叠加阀片的拆分设计；

如果当量厚度h_3E>0.1mm，则继续重复执行II步骤，根据第3厚度叠加阀片的设计当量厚度h_3E数值，叠加阀片厚度标准系列，对第3厚度叠加阀片的实际设计厚度h₃进行选择，根据复原阀片的内圆半径r_a和单片设计厚度复原阀片外圆半径r_b，第3厚度叠加阀片的外圆半径r_b3，计算出第3厚度叠加阀片的外圆半径不等率η₃，当量厚度h_3e，并圆整设计出第3厚度叠加阀片的片数n₃，即：

第3厚度叠加阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h₃，n₃，r_b3，h_3e；

重复上述步骤，直到第n厚度叠加阀片的当量厚度h_nE≤0.1mm，并设计出最小外圆半径r_bn的叠加阀片的外圆半径r_bn，终止复原叠加阀片的拆分设计；

(5)减振器复原阀非等构叠加阀片的等效厚度计算与验证：

根据步骤(4)中的所设计各非等构叠加阀片的当量厚度和片数，即h_0e，n₀；h_1e，n₁；h_2e，n₂；…；h_ne，n_n，对减振器复原叠加阀片等效厚度h_E进行计算，即：

根据等效厚度h_E计算值和原单片复原阀片设计厚度h设计值，验证所设计的非等构叠加阀片的等效厚度h_E是否与原单片复原阀片设计厚度h相吻合。