能量回收式液壓阻尼器系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)

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1、第10期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2010年10月MachineryDesign&Manufacture33文章編號(hào)：1OOl一3997(2010)10—0033—03能量回收式液壓阻尼器系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)術(shù)蔡雷丁渭平李允劉斌阮光強(qiáng)(西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院汽車工程研究所，成都610031)SchematicdesignofenergyrecoveryhydraulicdampersystemCAILei，DINGWei—ping，LIYun，LIUBin，RUANGuang—qiang(InstituteofAutomotiveEngineering，Schoo

2、lofMechanicalEngineering，SouthwestjiaotongUniversity，Chengdu610031，China)中圖分類號(hào)：TH16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1引言阻尼力迅速上升，當(dāng)速度達(dá)到Ⅳ值時(shí)單向閥兩端壓差大于彈簧預(yù)緊力時(shí)，此時(shí)單向閥開(kāi)啟實(shí)現(xiàn)溢流到達(dá)卸荷的目的，從而使阻液壓阻尼器是一種用來(lái)延長(zhǎng)沖擊負(fù)荷的作用，吸收并轉(zhuǎn)化尼力不隨速度的增加而無(wú)限增加，該阻尼力一速度，如圖1所示。為沖擊能量，限制負(fù)載速度、位移的裝置。阻尼器種類很多，有鉛擠壓阻尼器，鋼阻尼器、摩擦阻尼器以及液體黏滯阻尼器等。其所有的回復(fù)力由螺旋彈簧提供，實(shí)際仿

3、真中所得曲線在，和，，之中，較為成熟主要是液體黏滯阻尼器。研制了一種使用在橋梁上間的阻尼力和活塞運(yùn)動(dòng)速度并不一定是成線性關(guān)系。新型液體粘滯阻尼器，該阻尼器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，易當(dāng)阻尼器運(yùn)動(dòng)速度低時(shí)，阻尼力很小基本維持不變，而運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，利用AUTOCAD作圖和ADAMS建立模型，進(jìn)行模型仿真速度達(dá)到20ram·s‘左右時(shí)，阻尼力下降到200KN左右并保持在得出所需參數(shù)值，對(duì)多個(gè)敏感參數(shù)進(jìn)行分析討論，同時(shí)對(duì)阻尼器誤差為IOKN范圍以內(nèi)。工作過(guò)程中吸收能量進(jìn)行計(jì)算，討論出一套適合能量回收的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，定量分析了該系統(tǒng)效能。2系統(tǒng)方案由于液體粘滯阻

4、尼器作用過(guò)程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，如何將這部分耗散掉的熱能轉(zhuǎn)化為電能，提供給用電設(shè)備，必將節(jié)省資源。為了將一部分吸收的功轉(zhuǎn)化為電能避免以熱能的圖1F—V圖方式耗散掉，基于液壓系統(tǒng)工作穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，忽略體積等因素，基3．2關(guān)鍵參數(shù)本方案為：在不影響阻尼杼l生的情況下在阻尼器旁路連接雙向液活塞結(jié)構(gòu)據(jù)參考文獻(xiàn)【嚶求設(shè)計(jì)，本阻尼器為雙出桿式，主壓馬達(dá)，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)促使液壓馬達(dá)正反轉(zhuǎn)進(jìn)而將液壓能轉(zhuǎn)化為要包括活塞、活塞桿、端蓋、透蓋、主缸、連接透蓋、副缸、底座等，機(jī)械能，通過(guò)聯(lián)軸器連接發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終實(shí)現(xiàn)如圖2所示；活塞包括阻尼孔、錐閥

5、、常通孔，復(fù)位彈簧等，如圖3機(jī)械能一液壓能一其它可利用能的轉(zhuǎn)化。所示。其中影響阻尼器性能的主要結(jié)構(gòu)有彈簧、阻尼孑L、常通孑L。3液壓阻尼器(1)從加工難易角度出發(fā)，錐閥更易于加工，減小了加工難3．1原理設(shè)計(jì)度，相關(guān)配合參照口結(jié)構(gòu)，如圖4、圖5所示。單向閥彈簧參數(shù)131：d=新型阻尼器設(shè)置了常通孔、常閉單向閥和常開(kāi)雙向閥。當(dāng)1．6mm；D=8mm；H=15；圈數(shù)：4圈．岡0度：31．6N／mm；預(yù)壓縮量：4mm速度達(dá)到，值時(shí)常開(kāi)雙向閥兩端壓差大于彈簧預(yù)緊力，閥關(guān)閉使(H：彈簧自由高度)?！飦?lái)稿日期：2009—12—26女基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)

6、務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目資助(SWJTU09ZT08)34蔡雷等：能量回收式液壓阻尼器系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)第l0期(2)雙向閥彈簧參數(shù)prf=1．6ram；=8ram；H=I1mn]；固數(shù)2．5；剛度50．6N／ram；預(yù)壓縮量：4ram；(H：彈簧自由高度)。(3)常通孔直徑：D=2ram。(4)液壓油：常溫下硅油牌號(hào)201—1000。l2l畝——圖6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1．阻尼器2．液壓馬達(dá)3負(fù)載直4,2關(guān)鍵參數(shù)回收裝置中液壓馬達(dá)的關(guān)鍵參數(shù)有理淪轉(zhuǎn)矩?，N、實(shí)際轉(zhuǎn)矩N·Ill、總效率。在仿真過(guò)程中液壓馬達(dá)參數(shù)ControlInput圖2阻尼器結(jié)構(gòu)圖Function，設(shè)置

7、為0．2，initialcontrolinput和initialangularvelocib1．主視圖2．俯視圖3．向視圖設(shè)置為零，sheardampingcoeficient設(shè)置為0．1，internalfrictioncoefficient設(shè)鼉?yōu)?．2。5性能預(yù)估5．1仿真模型模型包括機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)是在已有的機(jī)械模型基礎(chǔ)利用ADAMS／Hydraulics模塊添加液眶傳動(dòng)回路，并通過(guò)該回路中的執(zhí)行元件，將液壓系統(tǒng)的作用力傳遞到機(jī)械模型(a)主視圖中。同時(shí)機(jī)械系統(tǒng)會(huì)將速度、位移等信息傳遞給液壓系統(tǒng)。如圖6所樂(lè)，是液壓系統(tǒng)。如圖7所

8、示，為阻尼器仿真模型。(b)俯視圖圖3活塞內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖7液壓系統(tǒng)1-j單簧2．單向閥3．阻尼孔4單簧5．雙向閥6．常通孔圖4單向閥圖5雙向