Effet de la texture du piston dans des conditions de travail d'inclinaison et d'excentricité sur les caractéristiques d'amortissement d'un amortisseur hydraulique

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 9807 (2022) Citer cet article

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Afin de prédire avec précision les caractéristiques d'amortissement d'un amortisseur hydraulique dans des conditions d'inclinaison et d'excentricité du piston, en particulier en tenant compte des effets de la construction de la surface du piston. Dans le présent travail, en tenant compte de la légère inclinaison et de l'excentricité du piston, un modèle mathématique plus détaillé a été développé pour estimer les effets de la texture du piston sur les caractéristiques d'amortissement. Basé sur les modèles mathématiques du réservoir et de la course de compression couplés à l'équation de Reynolds, un nouveau modèle de force d'amortissement a été développé, analysant les effets de la structure du piston sur les caractéristiques d'amortissement. Les modèles mathématiques de texture du piston, de légère inclinaison du piston, d'excentricité du piston et de combinaisons de trois cas sont développés pour analyser en détail les effets de la texture du piston dans différentes conditions de travail sur les caractéristiques d'amortissement. Les résultats ont montré que la force de friction du piston augmente de manière parabolique avec l’augmentation du rapport de profondeur, et que celle du piston augmente de manière linéaire avec l’augmentation du rapport de surface. Les textures du piston ont peu d'effets sur les caractéristiques d'amortissement dans des conditions de paramètres structurels spécifiques lorsque le piston fonctionne normalement, cependant, les textures du piston légèrement incliné et excentrique ont de grands effets. En conséquence, les textures des pistons peuvent entraîner une force d'amortissement élevée, détruisant ainsi le confort et la sécurité. Par conséquent, il est nécessaire que les effets de la construction de la surface du piston soient prédits avec précision sur les caractéristiques d’amortissement dans différentes conditions de travail. Les résultats pourraient fournir de nouvelles perspectives pour la conception d’amortisseurs hydrauliques et l’étude de la dynamique des systèmes du véhicule.

L'amortisseur hydraulique à double tube a été largement utilisé dans les systèmes de suspension automobile et de suspension de véhicule ferroviaire1,2 depuis sa technologie mature et son coût modéré. À l’époque contemporaine, comme pour les véhicules automobiles et ferroviaires, le confort et la sécurité font l’objet d’une attention particulière tout en recherchant une vitesse plus élevée. Les caractéristiques d'amortissement dynamique de l'amortisseur hydraulique ont un impact important sur les performances dynamiques des véhicules3,4. Les caractéristiques d'amortissement dynamique dépendent de la structure de l'amortisseur. Cependant, les structures sont conçues selon la méthode de conception traditionnelle incluant l'expérience, puis révisées et ajustées par des expériences répétées. Cela prendra du temps et coûtera cher. Les structures sont également conçues par méthode de simulation numérique. C’est précis, rapide et pratique. Cependant, l’amortisseur fonctionne généralement dans des conditions complexes. Il est difficile d’obtenir des performances d’amortissement précises dans différentes conditions de travail complexes. Par conséquent, il est important de prédire avec précision les performances des amortisseurs par une méthode de simulation numérique afin de concevoir des structures optimales adaptées à des conditions de travail complexes.

Les structures de l'amortisseur ont un impact important sur les caractéristiques d'amortissement dynamique. Duym5,6 et Yung7 ont établi une modélisation détaillée incluant la structure interne et le processus de fonctionnement, et analysé les performances d'absorption des chocs sur la structure interne. Besinger8, Berger9 et Lion10 ont établi un modèle rhéologique incluant le tampon, le ressort et la friction, et ont analysé l'effet des paramètres structurels sur les caractéristiques d'amortissement. Czop11 a formulé, dérivé et validé le modèle non linéaire de premier principe, étudié les vibrations structurelles sur les interactions dynamiques entre les éléments de montage, les systèmes de valves et l'actionneur hydraulique de l'amortisseur, et capturé les caractéristiques dynamiques sur une large plage de fonctionnement. Zhang12 a élaboré le principe de fonctionnement de la double cavité membranaire basée sur l'amortisseur sensible à l'amplitude (MASD). Son modèle dynamique a été dérivé en combinant la modélisation de premier principe des composants hydrauliques et la modélisation empirique de la vanne membranaire. Dans le même temps, l'influence de la construction du piston et de la valve à motif a été analysée sur l'amortissement dynamique. Alireza Farjoud13 a présenté un modèle non linéaire d'amortisseurs hydrauliques monotubes et a mis l'accent sur la structure détaillée de la pile de cales et leurs effets sur les performances globales de l'amortisseur. Zhou14 a établi un modèle mécanique de tranche d'accélérateur à anneau flexible basé sur des principes mécaniques élastiques. L’effet de la superposition de l’épaisseur des tranches de papillon sur la taille de l’ouverture du papillon a fait l’objet de recherches approfondies. Wang15 a établi un nouveau modèle complet et révélé les caractéristiques dépendant du déplacement non linéaire d'un amortisseur de pantographe ferroviaire à grande vitesse. Les caractéristiques d'amortissement sont analysées sur les sections internes et les dimensions des orifices de la tige par le modèle multiparamétrique. Farfan-Cabrera16 a contribué à l'examen de l'état actuel et des tendances d'amélioration futures pour l'optimisation des composants tribologiques critiques utilisés dans les véhicules, a permis de comprendre les réalisations les plus récentes en termes de solutions tribologiques appliquées aux composants critiques. Le frottement entre le piston et le cylindre de l'amortisseur hydraulique a un effet critique sur les caractéristiques d'amortissement de l'amortisseur, ce qui fournit une direction importante pour une modélisation plus fine et plus complète de l'amortisseur. Ji17 et Zhang18 ont mis en place un modèle sur la force d'amortissement qui, en tenant compte du frottement entre le piston et le cylindre, a analysé les performances d'amortissement de l'amortisseur. Mais le frottement était calculé à l'aide d'une formule constante ou empirique, qui ne pouvait pas refléter complètement l'effet de la structure du piston (y compris la morphologie de la surface du piston) sur les caractéristiques d'amortissement de l'amortisseur.