重型汽车油气悬挂系统设计文献综述
2020-05-04 21:18:53
改革开放以来,我国经济发展取得举世瞩目的成绩。经济建设对起重机的需求与日俱增。然而,我国汽车工业起步较晚,各项技术落后于一些欧美的发达国家。上世纪70年代末期德国研发出了世界上首台全地面起重机[1]。为提高车辆行驶平顺性,国外小客车、载重卡车及工程机械上早已采用了油气悬架系统[2]。在世界起重机制造企业中,利勃海尔的全地面起重机技术是最为成熟先进的。早期,中国一些重型汽车企业通过仿制国外的成熟车型。如今,徐工、三一等企业虽具备制造大吨位起重机的能力,但全地面起重机起重性能,产品可靠性以及前沿科技与国外还有一定的差距,仍需大量进口[1]。油气悬架系统是全地面起重机底盘设计技术中的关键。油气悬架系统多桥底盘不仅能起到多轴平衡的作用,而且还能增加整机侧倾刚度、克服制动前倾、调节车架高度和锁死悬架的功能。装有油气悬架的全地面起重机能使其适应崎岖不平等恶劣工作场所。
对悬架系统而言:首先建立整车模型,在整车层面对悬架系统的刚度和阻尼进行优化;其次对悬架系统的弹性元件及阻尼元件进行设计;再次对悬架的导向机构进行设计;最后依据起重机的作业特点对油气悬架的控制系统进行设计[3]。国内外学者在对油气悬架进行开发的过程中,对其结构型式以及性能进行了大量的理论分析和试验研究。当前对油气悬架的研究主要集中在以下几个方面:
1.油气悬架基本理论的研究
2.建立新型合理的油气悬架的数学模型
3.新型结构形式油气悬架的开发和主动控制策略的研究
4.油气弹簧阀系参数解析优化设计及CAD软件开发研究[4]
W. Bauer对油气悬架做了比较全面的工作,在 HydropneumaticSuspension Systems 一书中对油气悬架的刚度和阻尼特性做了深入的研究,并且提出了一些特殊函数在油气悬架系统中的应用[5]。美国学者 Worden K.和 Tomlinson G.R.分别用非参数化和参数化的方法建立了单气室油气悬架系统的数学模型,通过对比发现,参数化模型能更准确地反映油气悬架系统的系统特性[6]。在系统模型结构形式确定以后,根据辨识准则和试验数据来求解模型中的待定参数, 参数辨识[7]非常适合解决结构给定的油气弹簧参数取值问题。 Kwangin Lee 利用流体方程,建立了单蓄能器油气悬架系统的数学模型,分析了油气在悬架工作过程中产生气穴现象的原因,并且考虑了温度对油气悬架工作的影响[8]。Belingardi G利用功率键合图法,把机械系统和液压系统相结合,建立了多轴汽车起重机油气悬架系统的模型[9]。Jeong-UK Seo等研制的一种新型磁流变装置调节油气弹簧阻尼大小,通过磁流变装置对气体进行温度补偿,而到达油气弹簧阻尼的连续可调,并且可以消除温度改变带来的影响[10]。 Drehmer, LRC在文献[11]中介绍一种算法获得不同路况和车速条件下的悬架最优参数。有学者通过建立汽车油气悬架系统非线性数学模型和1/4车数学模型,应用Matlab软件编制仿真程序得到汽车的一些数据对汽车平顺性、行驶安全性评价奠定了基础[12]。文献[13]用计算机仿真技术开发了半主动悬架控制的液压气动悬架模型以及最优控制算法提高农用拖拉机的平顺性。有学者通过使用高压管路在油气弹簧外部并联电磁比例控制阀,通过改变电流强度调整阀口节流面积达到输出不同阻力值的目的,实现了阻尼可调油气弹簧的基本功能[14]。江苏大学李仲兴等人提出一种越野车用两级压力式油气弹簧,建立考虑油液压缩性的油气弹簧非线性数学模型,并通过台架试验验证数学模型的准确性[15]。文献[16]提出了一种基于软件的优化方法,实现了全地面起重机油气悬架系统的动力学仿真与优化设计。