基于键合图的液阻悬置参数影响分析
姜波，潘毓学，赵京鹤，刘赛，孙德志
【摘 要】［摘要］液阻悬置作为发动机振动的隔离器被广泛使用，其隔振性能的优劣受到悬置参数的影响。本文对惯性通道活动解耦盘型液阻悬置进行键合图模型分析，求解复刚度频变特性函数关系式，采用MATLAB软件对悬置低、高频段的动刚度和阻尼特性进行仿真分析，并分析悬置各参数在低、高频段对动特性幅值和峰值频率的影响，为悬置理想参数的获得提供理论依据。 【期刊名称】农业装备与车辆工程 【年(卷),期】2013(051)010 【总页数】5
【关键词】［关键词］液阻悬置；键合图模型；参数分析；频变特性
0 引言
液阻悬置是安装于发动机和车架之间，为隔离和减少发动机振动能量传播而专门设计的独立隔振系统。由于其在传统橡胶悬置利用分子间的摩擦力来实现振动隔离和衰减的基础上又引入了液体阻尼的作用，因此对于具有多振源、多主频、宽频带特点的发动机隔振具有较好的适用性［1-2］。问世至今一直占据市场主流。本文以惯性通道活动解耦盘型液阻悬置为研究对象，通过建立键合图模型分别推导其低频段和高频段复刚度的频变函数表达式，运用Matlab软件对其低、高频动刚度和阻尼滞后角的频变特性进行仿真分析，并进一步讨论液阻悬置各参数在低、高频段对其动特性的影响，为悬置理想参数的获得提供理论依据。
2 液阻悬置的工作原理及键合图模型
2.1 液阻悬置的工作原理
惯性通道活动解耦盘型液阻悬置由橡胶主簧与带有惯性通道和解耦盘的隔板分成的上、下两液室组成［3］。橡胶主簧作为弹性支承主要用于承受来自于动力总成的静、动载荷；其次与隔板构成上液室，利用其弹性特性对上液室的体积刚度进行调节，起到等效柱塞泵的作用。上 、下液室的通道由惯性通道和活动解耦盘两部分组成，当外界输入为低频大振幅激励时，会引起解耦盘的大幅振动，超出了其自由运动的空间，此时解耦盘被压在隔板底部，液体无法通过，故液体只能通过惯性通道在两液室间流动，由于惯性通道截面小且长度较大，会产生较大的液体阻尼，进而使液阻悬置具有较高的刚度和阻尼特性；当外界输入为高频小振幅激励时，解耦盘的振幅很小，可以在隔板内的有限空间自由运动，液体可以通过解耦盘在上下液室间自由流动，此时惯性通道不起作用，因而悬置具有较小的刚度和阻尼特性。这一特点恰好满足动力总成对隔振系统动态特性的要求。 2.2 液阻悬置键合图模型
根据液阻悬置的工作原理建立其简化的力学模型如图1所示。
图中：Kr——橡胶主簧的刚度；Cr——橡胶主簧的阻尼系数；Pu、Pb——上、下液室中液体的压强；Ap——橡胶主簧的等效活塞面积，Cu、Cb——上、下液室的体积柔度；Ad——解耦盘的截面积；Qi、Qd——流经惯性通道和随解耦盘一起运动的液体流量；FT——传递到车架的力。
键合图是一种基于能量守恒原则且用于分析机、电、液多能量混合系统动态特性的方法。较之于求解微分方程，此方法易于建立状态方程、实现状态方程与传递函数之间的转换，便于进行频域特性分析［4-5］。从图1可以看出液阻悬
置是机械和液压混合系统，更适于键合图法，因此根据系统功率流的方向及键合图理论建立液阻悬置的键合图模型，如图2所示。
图2中采用了流源、阻性元件、容性元件、惯性元件和变换器等标准元件，其中：集总参数Ii、Ri分别表示惯性通道内液体的惯性系数和阻尼系数；Id、Rd分别表示随解耦盘运动液体的惯性系数和阻尼系数。 设系统的状态变量为： 则状态方程为： 其中：
（1）低频段动态特性 传递到车架的力FT为：
经整理得液阻悬置低频段的复刚度为： 则有液阻悬置的动刚度为： 则有液阻悬置的阻尼滞后角为： （2）高频段动态特性 传递到车架的力FT为：
同理可得液阻悬置高频段的复刚度为：
联立表达式（4）、（5）（7）可得高频段液阻悬置的动刚度和阻尼滞后角。 2.3 动刚度和阻尼滞后角频变特性仿真分析
应用MATLAB软件对液阻悬置的动刚度和阻尼滞后角特性在0～50 Hz的低频段和50～200 Hz的高频段分别进行仿真分析，得到的动刚度和阻尼滞后角随频率变化的特性曲线如图3、图4所示。
从仿真曲线中可以看出，液阻悬置低频段8～16Hz处动刚度明显增大、阻尼滞
基于键合图的液阻悬置参数影响分析
