兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (1): 61-73.doi: 10.12382/bgxb.2021.0731
所属专题: 特种车辆理论与技术
收稿日期:
2022-03-07
上线日期:
2022-08-03
通讯作者:
基金资助:
WU Huan, LI Yinong*(), ZHANG Zhida, ZHANG Ziwei, PU Huayan, LUO Jun
Received:
2022-03-07
Online:
2022-08-03
摘要:
车用磁流变减振器(MRD)往往结构尺寸较小,且传统的车用MRD阻尼通道有效工作长度较短,输出阻尼力小,导致其工程应用受到限制。针对这一问题,提出一种带梯形截面导磁环的新型全通道有效MRD以增大阻尼通道有效工作长度,减缓磁饱和,并基于磁流变液流变特性和流体动力学理论给出了具体的结构与磁路设计计算方法,将5种不同结构的MRD进行有限元仿真对比。通过阻尼特性测试试验,分析其阻尼特性并与普通MRD、带弯曲磁路全通道有效MRD进行对比,应用线性二次高斯(LQG)控制器进行减振性能分析。研究结果表明:新型全通道有效MRD能够显著提高阻尼通道有效工作长度,达到阻尼通道全长的99%以上;新型全通道有效MRD能改善小尺寸MRD易发生磁饱和的问题;在相同电流激励与尺寸约束下阻尼通道的磁场强度分布更均匀,平均磁场强度更大,具有更大的输出阻尼力;新型全通道有效MRD在结构尺寸小的同时具有更大的输出阻尼力;新型全通道有效MRD相对于普通MRD具有更好的减振性能,能够进一步降低车辆的簧上质量加速度与轮胎动变形21.51%和1.43%。该研究能有效扩宽小尺寸MRD的实际应用范围,具有一定的工程应用价值。
中图分类号:
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WU Huan, LI Yinong, ZHANG Zhida, ZHANG Ziwei, PU Huayan, LUO Jun. Design of a Full-Length Effective Automotive Magnetorheological Damper with magnetically Conductive Ring of Trapezoidal Cross Section[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(1): 61-73.
参数 | la | lb | r | Rc | Ri | Rh | R | lc | ld | lm |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
数值 | 6 | 22 | 6 | 10 | 13 | 14 | 17 | 2.5 | 0.2 | 2 |
表1 新型全通道有效MRD活塞结构尺寸
Table 1 Dimensions of the new full-length effective MRD’s pistonmm
参数 | la | lb | r | Rc | Ri | Rh | R | lc | ld | lm |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
数值 | 6 | 22 | 6 | 10 | 13 | 14 | 17 | 2.5 | 0.2 | 2 |
MRD类型 | A型 | B型 | C型 | D型 | E型 |
---|---|---|---|---|---|
阻尼通道平均磁场 强度/(kA·m-1) | 18.52 | 24.62 | 24.50 | 18.69 | 30.65 |
表2 5种MRD阻尼通道平均磁场强度
Table 2 Mean magnetic field intensity at the damping channel of the five types of MRD
MRD类型 | A型 | B型 | C型 | D型 | E型 |
---|---|---|---|---|---|
阻尼通道平均磁场 强度/(kA·m-1) | 18.52 | 24.62 | 24.50 | 18.69 | 30.65 |
参数 | 新型全通道 有效MRD | 普通MRD | 带弯曲磁路 的MRD |
---|---|---|---|
缸筒外径/mm | 42 | 45.8 | 66 |
电源激励/安匝 | 150 | 150 | 150 |
最大输出阻尼力/N | 1395 | 743 | 1351 |
表3 阻尼特性对比
Table 3 Comparison of damping characteristics
参数 | 新型全通道 有效MRD | 普通MRD | 带弯曲磁路 的MRD |
---|---|---|---|
缸筒外径/mm | 42 | 45.8 | 66 |
电源激励/安匝 | 150 | 150 | 150 |
最大输出阻尼力/N | 1395 | 743 | 1351 |
参数 | mb/kg | mw/kg | ks/(N·m-1) | kt/(N·m-1) | cs/(N·s·m) |
---|---|---|---|---|---|
数值 | 245 | 40 | 15680 | 180000 | 1760 |
表4 仿真车辆模型参数
Table 4 Parameters of vehicle model
参数 | mb/kg | mw/kg | ks/(N·m-1) | kt/(N·m-1) | cs/(N·s·m) |
---|---|---|---|---|---|
数值 | 245 | 40 | 15680 | 180000 | 1760 |
减振性能指标 | 普通 MRD | 新型全通道 有效MRD | 衰减率/ % |
---|---|---|---|
簧上质量加速度/(m·s-2) | 0.3083 | 0.2420 | 21.51 |
轮胎动变形/m | 0.0070 | 0.0069 | 1.43 |
表5 减振性能指标均方根值
Table 5 Root mean square value of vibration damping performance indicator
减振性能指标 | 普通 MRD | 新型全通道 有效MRD | 衰减率/ % |
---|---|---|---|
簧上质量加速度/(m·s-2) | 0.3083 | 0.2420 | 21.51 |
轮胎动变形/m | 0.0070 | 0.0069 | 1.43 |
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