CN105546016B - 一种类半主动控制的被动减振器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可用于工程机械、车辆悬架、建筑等领域的减振器，特别是一种类半主动控制的被动减振器，包括油缸、与该油缸滑配合的活塞及活塞杆；在油缸的外侧壁上分别设置有连通该油缸上端与中部的油液上通道和连通该油缸底端与中部的油液下通道，在油液上通道和油液下通道中分别设有使油液只能流向油缸中部的上通道小阻尼单向阀和下通道小阻尼单向阀；在活塞上设有分别限制油液只能由上压力腔流向下压力腔的第一大阻尼单向阀和限制油液只能由下压力腔流向上压力腔的第二大阻尼单向阀。本减振器阻尼大小与位移、速度均相关，与阻尼切换式半主动控制减振器作用效果相似，减振性能好；结构简单，易于实现，可靠性高，制造成本低。

Description

一种类半主动控制的被动减振器
技术领域
本发明涉及可用于工程机械、车辆悬架、建筑等领域的减振器，特别是一种类似于半主动控制的被动减振器。
背景技术
减振器作为振动能量耗散元件被广泛运用在各工程领域，例如车辆悬架、桥梁和房屋减振等。常见的减振器可分为可调阻尼和不可调阻尼两种。磁流变减振器、电流变减振器、电磁阀控减振器作为可调阻尼减振器的一类，其阻尼大小可以通过实时变化的电流或电压来调节，以提高减振效果，该类可调阻尼减振器又称为半主动控制减振器。不可调阻尼减振器，阻尼不能通过电控或手动来调节，即被动减振器。
目前，半主动控制减振器的应用还存在以下缺陷：
1.减振器控制系统响应滞后；
2.传感器受环境影响较大；
3.有电能消耗。
被动减振器的应用也存在一些问题：
1.不能适应不同的工况；
2.减振效果较阻尼可调阻尼减振器差。
对于被动减振器，有一种位移相关减振器可以提供变阻尼。通过文献调研发现，一般位移相关减振器是通过变截面缸筒来实现的，如CN201110072795.3和CN201010552262.0。这种减振器只与活塞的位移相关，和活塞运动的速度方向无关。而对半主动控制来说，很多控制算法都是跟活塞运动速度相关，因此，在被动悬架上实现半主动控制的效果，减振器阻尼只与活塞位移相关是不够的。
发明内容
本发明的目的在于为克服上述目前减振器存在的技术缺陷，提出一种类半主动控制的被动减振器。该减振器既可以实现半主动控制的良好减振效果，同时又具有无电能消耗、无响应滞后、无需传感器、可靠性高等优点。
本发明类半主动控制的被动减振器，包括油缸、与该油缸滑配合的活塞及活塞杆；在所述油缸的外侧壁上分别设置有连通该油缸上端与中部的油液上通道和连通该油缸底端与中部的油液下通道，在油液上通道和油液下通道中分别设有使油液只能流向油缸中部的上通道小阻尼单向阀和下通道小阻尼单向阀；
在所述的活塞上设有分别限制油液只能由上压力腔流向下压力腔的第一大阻尼单向阀和限制油液只能由下压力腔流向上压力腔的第二大阻尼单向阀。
本发明的具有以下突出优点：
1)结构简单，易于实现，可靠性高，制造成本低；
2)本发明类半主动控制被动减振器阻尼大小与位移、速度均相关，与阻尼切换式半主动控制减振器作用效果相似，减振性能好；
3)无需电源、传感器等辅助即可达到半主动控制减振器效果。
附图说明
图1是类半主动控制被动减振器结构原理图：
图2是类半主动控制被动减振器工作原理图：
图3是类半主动控制被动减振器示功图：
图4是类半主动控制被动减振器阻尼力-速度曲线。
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细阐述。
参照图1，一种类半主动控制被动减振器，包括油缸2、与该油缸滑配合的活塞9及活塞杆1，在所述油缸2的外侧壁上分别设置有连通该油缸上端与中部的油液上通道3和连通该油缸底端与中部的油液下通道5，在油液上通道3和油液下通道5中分别设有使油液只能流向油缸2中部的上通道小阻尼单向阀4和下通道小阻尼单向阀6；
在所述的活塞9上设有分别限制油液只能由上压力腔11流向下压力腔7的第一大阻尼单向阀8和限制油液只能由下压力腔7流向上压力腔11的第二大阻尼单向阀10。
本类半主动控制被动减振器的工作原理如下：
参照图2，图中所示①、②、③、④为四种工作状态示意图。
工况①：活塞9处于平衡位置以上并向上运动时，上压力腔11油液压力大于下压力腔7，此时上通道小阻尼单向阀4打开，由于第一大阻尼单向阀8阻尼系数较大，故处于闭合状态，其他单向阀处于关闭状态；
工况②：活塞9处于平衡位置以上并向下运动时，下压力腔7油液压力大于上压力腔11，第二大阻尼单向阀10打开，由于下通道小阻尼单向阀6两端压力相等，故处于闭合状态，其他单向阀处于关闭状态；
工况③：活塞9处于平衡位置以下并向下运动时，下压力腔7油液压力大于上压力腔11，下通道小阻尼单向阀6打开，由于第二大阻尼单向阀10阻尼系数较大，故处于闭合状态，其他单向阀处于关闭状态；
工况④：活塞9处于平衡位置以下并向上运动时，上压力腔11油液压力大于下压力腔7，第一大阻尼单向阀8打开，由于上通道小阻尼单向阀4两端压力相等，故处于闭合状态，其他单向阀处于关闭状态。
附图3为类半主动控制被动减振器示功图。
示功图横坐标为活塞9相对于减振器缸筒2的位移，纵坐标为减振器的输出力，横轴上方为复原行程，下方为压缩行程。在整个运动过程中相对位移为正弦变化，峰值出现在横轴B点处。
附图4为类半主动控制被动减振器阻尼力-速度曲线图。
曲线图中横坐标为活塞9相对于减振器缸筒2的运动速度，纵坐标为减振器的输出力，横轴上方为复原行程，下方为压缩行程。在整个运动过程中相对速度为正弦变化，峰值出现在横轴A(A’)点处。
由图3和图4可以看出，减振器在工况①时，减振器的输出力较小，即阻尼较小；减振器在工况②时，减振器的输出力较大，即阻尼较大；减振器在工况③时，减振器的输出力较小，即阻尼较小；减振器在工况④时，减振器的输出力较大，即阻尼较大。
由图3和图4可以得出，减振器阻尼大小与活塞运动的位移和速度均相关，其关系如下所示：
其中cmin表示上通道小阻尼单向阀4和下通道小阻尼单向阀6对应的小阻尼系数，cmax表示大阻尼单向阀8和大阻尼单向阀10对应的大阻尼系数，x为活塞运动位移，为活塞运动速度。

Claims (1)

1.一种类半主动控制被动减振器，包括油缸(2)、与该油缸滑配合的活塞(9)及活塞杆(1)，其特征在于：
在所述油缸(2)的外侧壁上分别设置有连通该油缸上端与中部的油液上通道(3)和连通该油缸底端与中部的油液下通道(5)，在油液上通道(3)和油液下通道(5)中分别设有使油液只能流向油缸(2)中部的上通道小阻尼单向阀(4)和下通道小阻尼单向阀(6)；
在所述的活塞(9)上设有分别限制油液只能由上压力腔(11)流向下压力腔(7)的第一大阻尼单向阀(8)和限制油液只能由下压力腔(7)流向上压力腔(11)的第二大阻尼单向阀(10)。
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