雙筒式液力減振器異響試驗(yàn)研究

王祥，田雪，王宏偉，孫曉幫

（遼寧工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

雙筒式液力減振器異響試驗(yàn)研究

王祥，田雪，王宏偉，孫曉幫

（遼寧工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

文章針對某車型懸架減振器異響問題，分別進(jìn)行整車道路試驗(yàn)及臺架試驗(yàn)。利用時(shí)頻分析和功率譜分析的方法，得出減振器異響源是減振器本身和異響聲音的頻率；利用力錘模態(tài)試驗(yàn)求出減振器部件和組合部件模態(tài)固有頻率，分析出異響噪聲源。對減振器異響噪聲控制方面和試驗(yàn)檢測方面具有一定的指導(dǎo)意義。

減振器；異響；試驗(yàn)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.044

CLC NO.:U467.2 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-128-03

前言

隨著國內(nèi)汽車市場逐漸走向成熟，人們對汽車舒適性的要求越來越高。在汽車上主要噪聲源和振動源得到很好控制的同時(shí)一些運(yùn)動部件的噪聲問題被凸顯出來，如懸架減振器異響。所謂減振器異響是在一定條件下，其在復(fù)原行程和壓縮行程換向時(shí)產(chǎn)生會沖擊振動，這種振動會激發(fā)出一種不正常的響聲，響聲的大小、出現(xiàn)的頻率也會隨著條件的改變而有所變化。但目前國內(nèi)外對減振器異響發(fā)生的機(jī)理、異響源、研究方法和分析技術(shù)還沒有一個(gè)確切的說法[1]。因此，深入對減振器異響進(jìn)行測試和分析技術(shù)的研究非常重要。

1、試驗(yàn)研究技術(shù)路線

針對某車型懸架雙筒式液力減振器異響（以下簡稱減振器異響）問題，分別進(jìn)行整車道路試驗(yàn)及臺架試驗(yàn)，獲得兩者的一致性規(guī)律，得出減振器異響源是減振器本身和異響聲音的頻率。利用力錘模態(tài)試驗(yàn)求出減振器部件和組合部件模態(tài)固有頻率，分析出異響是減振器活塞桿+活塞+活塞桿外接套件的組合件軸向振動造成的，圖1是減振器異響試驗(yàn)研究技術(shù)路線圖。

圖1 減振器異響試驗(yàn)研究技術(shù)路線圖

2、減振器異響試驗(yàn)及分析

2.1 整車道路試驗(yàn)

根據(jù)市場反饋減振器異響主要是出現(xiàn)在碎石子路和不規(guī)則路面。選取了特殊路面進(jìn)行了道路試驗(yàn)，主要有正弦扭曲路、比利時(shí)路、減速帶路、搓板路和一段推土機(jī)履帶壓出的車轍路面。以車速在20km/h低速和負(fù)載為3-4人的工況下行駛。麥克風(fēng)置于車輛后備箱減振器與車身連接處，位移傳感器一端捆綁于筒壁，另一端用特制夾具裝夾于活塞桿上。試驗(yàn)過程中同時(shí)記錄聲壓信號和位移信號。

將市場退回異響減振器（主要是后懸）安轉(zhuǎn)于車輛左后輪或右后輪，其他輪均為正常無異響減振器。試驗(yàn)中幾種路面均出現(xiàn)“咚咚”間斷性敲擊聲響，但背景噪聲很強(qiáng)且規(guī)律性不強(qiáng)。車轍路面背景噪聲較低，異響呈現(xiàn)規(guī)律性。對車轍路面異響聲進(jìn)行分析，圖2是減振器活塞桿相對運(yùn)動位移時(shí)域信號，圖3是對應(yīng)的車轍路面記錄的異響聲音時(shí)域信號。從兩組信號分析可知，圖2信號出現(xiàn)波峰、波谷處對應(yīng)的是活塞桿復(fù)原行程和壓縮行程的換向時(shí)刻，對應(yīng)圖3聲音信號出現(xiàn)波動，即此時(shí)出現(xiàn)異響聲。減振器異響發(fā)生在復(fù)原行程壓縮行程相互轉(zhuǎn)變的時(shí)刻[2][3][4]。

圖2 整車道路試驗(yàn)活塞桿相對運(yùn)動位移時(shí)域圖

圖3 整車道路試驗(yàn)異響聲音信號時(shí)域圖

2.2 MTS臺架試驗(yàn)

為進(jìn)一步判斷減振器異響是減振器本身的振動噪聲還是與車身產(chǎn)生了共振產(chǎn)生的異響，利用MTS對異響減振器進(jìn)行了單體臺架試驗(yàn)。為獲得道路試驗(yàn)與臺架試驗(yàn)的一致性，模擬了減振器整車的安裝方式，特制工裝夾具將后減振器總成裝夾在MTS試驗(yàn)臺上，對臺架試驗(yàn)減振器頂端安轉(zhuǎn)連接進(jìn)行了修正活塞桿客戶端橫向約束，允許活塞桿客戶端有橫向小幅度擺動，同時(shí)所選減振器為整車道路試驗(yàn)的異響件。

減振器單體臺架試驗(yàn)選取與車轍路面近似激勵(lì)源正弦信號，所施加激振的頻率和振幅，對整車道路試驗(yàn)活塞桿位移信號作頻譜分析發(fā)現(xiàn)得到振幅為5mm-20mm，頻率為3HZ-10HZ，在臺架上安轉(zhuǎn)麥克風(fēng)和加速度傳感器，記錄異響聲音信號和激振源振動信號，分組試驗(yàn)。分組試驗(yàn)過程中，均有明顯間斷性敲缸聲（類似路試過程中的“咚咚”敲缸聲），并且隨著激振頻率和振幅的增加響聲更大間斷更密。

圖4是激振頻率為5HZ振幅為10mm的臺架試驗(yàn)減振器異響聲音信號和激振振動信號的融合，減振器異響時(shí)間點(diǎn)是激振的波峰、波谷位置，即是活塞桿復(fù)原行程與壓縮行程的換向時(shí)刻，這與整車道路試驗(yàn)具有一致性，因此減振器異響聲是激振器本身的振動引起的。

圖4 臺架試驗(yàn)異響聲音信號和振動信號時(shí)域圖

2.3 試驗(yàn)對比數(shù)據(jù)分析

利用信號處理技術(shù)分別對整車道路試驗(yàn)異響聲音信號（車轍路面）和MTS臺架試驗(yàn)異響聲音信號（激振頻率為5HZ振幅為10mm）作時(shí)頻變換分析和功率譜分析，如圖5（a）（b）（c）（d）。從時(shí)頻圖分析來看，整車道路試驗(yàn)在620-700HZ中出現(xiàn)間斷，且信號出現(xiàn)的異響的頻率和減震器活塞桿壓縮與復(fù)原換向頻率保持一致，臺架試驗(yàn)產(chǎn)生的噪音信號在620-700HZ之間也產(chǎn)生了間斷性，且與激振源頻率一致。從功率譜可以看出整車道理試驗(yàn)和MTS臺架試驗(yàn)在620-700HZ均有較強(qiáng)的頻率分量。整車道路和臺架試驗(yàn)形成了一致性[5]，可得出減振器異響聲音頻率為620-700HZ之間，且出現(xiàn)的位置是復(fù)原行程與壓縮行程換向時(shí)刻。

圖5

2.4 模態(tài)試驗(yàn)

模態(tài)是由模態(tài)頻率、模態(tài)阻尼系數(shù)和模態(tài)振型來描述,是結(jié)構(gòu)的一個(gè)固有特征, 可以通過仿真計(jì)算模態(tài)和試驗(yàn)?zāi)B(tài)。為進(jìn)一步分析減振器異響產(chǎn)生原因，本文通過力錘試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析減振器各部件的模態(tài)參數(shù)。減振器由儲油缸總成、活塞閥總成、活塞桿、活塞環(huán)、油封、工作缸等部件組成。分別對各部件進(jìn)行自由模態(tài)試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)儲油缸總成、活塞閥總成、導(dǎo)向套、油封、工作缸的固有頻率都遠(yuǎn)大于700HZ，只有活塞桿和活塞閥接近異響聲音頻率，但相差很大，所以對各部件進(jìn)行組合模態(tài)試驗(yàn)[6]。

組合試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)活塞桿+活塞+活塞桿外接套件的一階固有頻率在600—700HZ之間，表1是對幾組組合部件力錘模態(tài)分析結(jié)果。試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析得到的模態(tài)參數(shù)不僅固有頻率異響聲音頻率率非常接近,而且模態(tài)振型與活塞桿軸向振動方向完全一致,所以減振器異響噪聲源是活塞桿在復(fù)原行程與壓縮行程換向時(shí)沖擊產(chǎn)生的軸向振動。

表1 幾組活塞桿組合部件模態(tài)分析結(jié)果

3、結(jié)論

1）對市場退回異響減振器進(jìn)行整車道路試驗(yàn)和MTS臺架試驗(yàn)，均出現(xiàn)“咚咚”間斷性異響聲，間斷間隔激振頻率保持一致性，且減振器異響源是減振器本身。

2）異響聲音信號的時(shí)頻分析和頻譜分析得到異響聲音頻率在620-700HZ之間，出現(xiàn)位置是減振器工作過程中的復(fù)原行程與壓縮行程換向時(shí)刻。

3）減振器進(jìn)行力錘模態(tài)試驗(yàn)分析減振器各個(gè)部件和組合部件的模態(tài)參數(shù)，活塞桿+活塞+活塞桿外接套件組合部件的模態(tài)固有頻率與異響聲音頻率最為接近，得出減振器異響噪聲源是活塞桿在復(fù)原行程與壓縮行程換向時(shí)沖擊產(chǎn)生的軸向振動的結(jié)論。

通過對減振器異響的試驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)處理分析，對減振器異響噪聲控制方面和試驗(yàn)檢測方面具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 么鳴濤,管繼富,顧亮.車輛雙筒式減振器異響研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2011,2:114-116.

[2] 舒紅宇,王立勇,岑伊萬.車輛液力減振器異常噪聲鑒別方法[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,28(4) :10-13.

[3] 山浦保,守屋勝之,車輌用緩衝器の音解析,自動車技術(shù),1989,43(4):119-125.

[4] 森永洋史,久保田正人,久米英明,シ ョックアブ ソ一バ音·コト コ ト音発生メ カ ニ ズ ム解析.TOYOTATechnical Review, 1997,47(1):96-101.

[5] 張立軍,余卓平,靳曉雄 ,等.減振器異響噪聲的試驗(yàn)研究與分析.振動與沖擊,2002,21(1) :33-38.

[6] 黃海波,李人憲,丁渭平,楊明亮,朱洪林. 基于臺架試驗(yàn)的懸架減振器異響辨識研究.振動與沖擊.2015,34(2) :191-196.

Experimental study on the abnormal noise of twin-tube hydraulic shock absorber

Wang Xiang, Tian Xue, Wang Hongwei, Sun Xiaobang
( Auto&Transportation Engineering College, Liaoning University of Technology, Liaoing Jinzhou 121001 )

The vehicle road test and bench test are carried out for a vehicle suspension shock absorberabnormal noise problem. The method of time frequency analysis and power spectrum analysis are used to get the frequency of shock absorber. The shock absorber components and composite components modal frequencies weregot by force hammer modal test, then the noise source was found. It has certain guiding significance for abnormal noise control and test aspect about shock absorber. Keywords:Shock absorber; abnormal noise; test

U467.2

A

1671-7988(2016)01-128-03

王祥，碩士，就讀于遼寧工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院。專業(yè)：車輛工程。研究方向：現(xiàn)代汽車檢測技術(shù)。