一种油气弹簧热等效耐久台架试验方法

技术领域

本发明涉及车辆油气悬挂领域，具体涉及一种油气弹簧热等效耐久台架试验方法。

背景技术

油气弹簧是一种以气体作为弹性介质，以液体作为传力介质，集弹性元件和阻尼元件于一体的减振装置。油气弹簧中的弹性介质通常选用氮气等惰性气体，传力介质通常选择油液。其非线性特性良好，相较其他弹性元件能够大幅改善车辆的机动性、舒适性以及操纵稳定性，在重型汽车、大型客车和军用越野车上应用前景广泛。但其可靠性和耐久性却一直有所缺陷，这也严重阻碍了油气弹簧的大规模推广。从正向设计的角度来看，造成这一局面的主要原因是缺乏既成本低廉、便于操作同时又准确可信的耐久试验方法，以常见的加载正弦激励的试验方案为例：

常见的耐久试验方案是通过液压试验台加载正弦位移激励的试验方案，该方案采用无故障完成正弦激励的次数或时长来定义油气弹簧的耐久性，在现有油气弹簧元件级耐久试验中最为常用，因其试验方案相对简单易行，避免了实际跑车试验的高成本或是加载实际位移激励的高器材要求。但因为在实际跑车过程中，油气弹簧受到的激励是随机的，在耐久性考核方面，随机激励与正弦激励之间缺乏科学的对应关系，导致试验结果与实际跑车里程相差甚远，耐久试验结果并不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种油气弹簧热等效耐久台架试验方法，能够在试验台架上以正弦激励耐久较为准确地反映实际跑车里程。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种油气弹簧热等效耐久台架试验方法，包括如下步骤：

步骤一、通过实际跑车试验获取油气弹簧的油液平衡温度

步骤二、通过调节台架正弦激励的参数，使耐久台架试验过程中的油气弹簧的油液温度满足所述油液平衡温度

较佳的，所述台架正弦激励的参数包括幅值和频率；幅值与路面等级相关，频率与平均车速相关。

较佳的，所述步骤二为：

在所述耐久台架试验过程中测量油气弹簧的油液温度；

根据所述油液平衡温度

当油液温度低于所述油液平衡温度

较佳的，所述参数调节具体为：

每间隔一个设定时间t

当油液温度低于所述油液平衡温度

当油液温度高于所述油液平衡温度

当油液温度高于所述油液平衡温度

较佳的，所述设定时间t

较佳的，所述路面等级与平均车速通过所述实际跑车试验中的路面状态与车速获得；根据路面等级与幅值的对应关系得到幅值初始值，根据平均车速与频率的对应关系得到频率初始值。

较佳的，所述对应关系具体为：

其中用依功率谱密度分级的A至H八级路面等级描述路面不平度，并各自对应正弦激励幅值初始值，以及平均车速各自对应正弦激励频率初始值。

较佳的，所述获取油气弹簧的油液平衡温度

较佳的，所述设定时间t

较佳的，所述调节存在一个设定时间为t

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明建立起正弦位移激励与实际随机激励之间的对应关系，通过加载正弦位移激励的液压试验台试验方案得到较为准确的油气弹簧耐久度试验结果。

(2)本发明中幅值与路面等级、频率与平均车速间的对应关系使得由于真实激励的随机性而难以分析、模拟的实际跑车过程能够被简单的正弦激励过程所模拟。

(3)本发明通过使油液温度约等于平衡温度，仅通过调节耐久台架正弦激励的幅值和频率两个简单参数就能获得和随机真实激励等效的耐久测试效果。

(4)本发明在试图降低油液温度的调节过程中，因为改变正弦激励的频率不需要暂停设备，所以选择先降低频率而后交替降低幅值的设计使耐久试验更加连贯且调节操作更加简便。

(5)本发明对于设定参数的优选取值进一步使得耐久试验的调节操作简化，对油气弹簧的耐久性测试也更加准确。

(6)本发明中根据实际跑车试验所得参数对应得到的正弦激励参数初始值进一步地使试验台架所施加正弦激励对实际跑车试验随机激励的拟合程度准确性得到提升。

(7)本发明通过优选的数据对应关系使初始值的拟合关系更加准确，并减少了后续实验中调整的复杂程度。

(8)本发明通过获得油气弹簧油液平衡温度，使得原本难以分析的实际随机激励过程得以用一个确定的温度数值来反映。

(9)本发明对于油液平衡温度的参数优选取值，兼顾了试验过程中的简便与准确。

(10)本发明中设置的升温宽限期减少了后续调节的复杂程度，简化试验方案。

附图说明

图1为路面不平度函数的随机性；

图2为试验台能提供的正弦位移激励；

图3为油气弹簧耐久跑车试验实测油液温升曲线；

图4为在实际跑车试验中采集相关参数的流程图；

图5为油气弹簧台架等效耐久试验的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的耐久试验方法进行进一步的说明。

油气弹簧作为一种减震装置，其耐久度明显受工作路面情况影响。在悬挂系统领域，通常把路面相对基准平面的高度q沿道路走向长度I的变化q(I)称为路面不平度函数，如图1所示，其具有随机性。通过定性分析不难发现，在相同车速下，路面越差，不平度越高，油气弹簧所承受的冲击载荷就越大，耐久寿命也就越低，反之亦然；而在相同路况下，车速越高，单位时间内油气弹簧所承受的冲击次数就越多，承受的冲击载荷也就越大，耐久寿命也就越低，反之亦然。可见油气弹簧的耐久寿命与路面不平度和车速相关，其中路面不平度影响弹簧的冲击载荷大小，而车速影响冲击次数。路面不平度作为随机激励会作用于车轮或履带上，导致油气弹簧所承受的冲击和载荷也具有随机性，在理论上很难精准地预测。而油气弹簧在受激工作中会由于机械能向内能转化导致温度升高，油气弹簧的油液温度正从侧面反映了油气弹簧的工作烈度。

本发明所提供的试验方法正是通过调节台架正弦位移激励的参数使油气弹

簧的油液温度满足通过实际跑车试验获取的油气弹簧的油液平衡温度

现有油气弹簧或减振器的耐久试验台都能提供如图2所示的正弦位移激励。在正弦激励中，幅值影响载荷大小，幅值越大，载荷越大；频率影响冲击次数，频率越高，冲击次数越多。可见正弦激励的幅值正对应模拟油气弹簧使用中的路面不平度这一参数，正弦激励的频率正对应模拟油气弹簧使用中的车速这一参数。通过调节包括试验环境温度和正弦激励参数在内的耐久台架试验参数，优选为正弦激励的幅值和频率，以模拟实际跑车试验，正是这样的对应关系使得由于真实激励的随机性而难以分析、模拟的实际跑车过程能够被简单的正弦激励过程所模拟。

油气弹簧在受激励而工作的过程中，油液温度会随产热而上升。图3为油气弹簧在某试验场匀速跑车试验过程中，其油液温度随时间的变化曲线。可见在试验初期，油气弹簧油液温度迅速升高，随着时间的推移，温度升高的斜率越来越小，最终达到热平衡维持在一个稳定的温度附近。本发明中将这一稳定的温度称为油液平衡温度，具体为：油气弹簧在实际跑车试验过程中，在一个设定时间t

经过多次试验的结果总结，优选取值t

得到油液平衡温度后，在耐久台架试验过程中通过调节相应参数，使得试验中的油气弹簧油液温度约等于前述油液平衡温度。具体为：在台架试验中实时测量油气弹簧油液温度，当油液温度低于平衡温度时，调节增加幅值或频率，当油液温度高于平衡温度时，调节降低幅值或频率，以达到油液温度约等于平衡温度。通过这样的在调节参数下达成的约等关系，使仅通过调节耐久台架正弦激励的幅值和频率两个简单参数就能获得和随机真实激励等效的耐久测试效果。

下面以一实施例进一步对本发明进行详细说明。

步骤一、进行油气弹簧实际跑车试验。

图4为油气弹簧实际跑车试验的流程图。本实施例中，实际跑车试验需确定两部分参数，一是油液平衡温度

对于油液平衡温度

对于正弦激励的初始值，其确定方式为：所需调节的正弦激励的初始值包括幅值和频率。而基于路面等级和正弦激励的幅值、平均车速和正弦激励的频率之间的对应关系，为了进行耐久台架试验应确定路面等级和平均车速等参数。路面等级和平均车速

经过多次试验的结果总结，优选得到路面等级与幅值间、平均车速与频率间的初始值对应关系如表1和表2所示：

表1

表2

其中使用依功率谱密度分级的A至H八级路面等级描述路面不平度，并各自对应正弦激励幅值初始值A

步骤二、进行试验台正弦激励耐久试验。

在采集了相应的实际跑车试验数据后，将正弦激励幅值初始值A

试验中每隔一个设定时间t

①

所设置宽限期的意义在于耐久试验开始后的一段时间内油气弹簧会不断升温以达成热平衡，在此期间内调节幅值或频率以控制油液温度是没有意义的，设置宽限期能更好的减少调节的复杂程度，简化试验方案。

②

在试图降低油液温度的调节过程中，因为改变正弦激励的频率不需要暂停设备，所以选择先降低频率而后交替降低幅值的设计使耐久试验更加连贯且调节操作更加简便。

③

所述各设定时间与设定值根据多次试验优选为：t

图5为油气弹簧台架等效耐久试验的流程图。通过采集油液温度T(℃)并按上述3种情况进行调节控制，使油液温度T(℃)保持在

通过从耐久台架记录试验进行的时间t(s)，结合平均车速

通过研判试验中油气弹簧的磨损程度和出现故障的时间，能够对应计算得到相应的等效试验里程，最终通过在试验台上给油气弹簧施加正弦激励而得到实际跑车试验中随机激励的近似结果。通过采用上述热等效耐久台架试验方案测试多种不同形式的油气弹簧并与实际跑车试验进行对比，发现油气弹簧实际的磨损程度和出现故障的里程数与等效测试的估算相近，说明该方法具有可行性。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。