一种储能式半车浮动装置的制作方法

本实用新型涉及车辆振动测试实验装置技术领域，具体是涉及一种储能式半车浮动装置。

背景技术：

车辆悬挂减振系统是决定车辆性能的关键，车辆振动实验台就是研究车辆悬挂减振性能的重要设备，为了获得车辆准确的减振性能特性，国内外都积极开展车辆减振测试方法、测试平台的研究工作。为了保证激振器的激振性能，往往需要配备很大的液压动力装置，特别是对于一些特殊的重型车辆，其激振器所需要的动力更大。

在现有的车辆振动测试实验台上，基本都是采用整车激励的方式，而在车辆的悬挂减振系统研究中，经常会用到半车模型进行研究，通过半车理论模型可以很好的将整车模型等效简化为半车模型，从而提高理论计算效率。为了使实际测试对象与理论计算模型更加吻合，需要建立相应的半车振动测试实验台。相对整车实验而言，半车实验一方面可以节省成本，也能使测试对象与理论模型相对应。

在半车振动实验中，如何对整车实现半车的激励及动力学模拟是其中的关键和难题所在，半车浮动装置就是保正整车半车悬挂性能试验成功开展迫切需要解决的关键技术。

技术实现要素：

为了实解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单，操作方便、节省成本，且能使测试对象与理论模型相对应的储能式半车浮动装置。

本实用新型采用的技术方案是：

一种储能式半车浮动装置，包括激励油缸、托盘、平衡气缸及储气罐；所述的激励油缸和平衡气缸竖直设置，激励油缸和平衡气缸的上端分别固定安装有托盘，两托盘平行设置；平衡气缸通过进气管与储气罐连接，进气管上设有进气阀；平衡气缸设有排气管，排气管上设有排气阀。

上述的储能式半车浮动装置中，还包括机架，机架截面呈U形，机架两相对的内侧壁上设有竖直设置的滑槽，两托盘相背的侧面上设有滑块，滑块置于机架上相对应的滑槽内。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型结构简单，操作方便，成本低，本实用新型采用了储能装置实现了对整车进行半车振动实验时浮动侧车体的位置浮动，保证了半车振动模型的理论符合性；而且降低了车辆实验时的成本。

2.本实用新型采用油气储能式结构，结构简单，能源清洁，没有污染。

3.本实用新型采用压缩空气的储能式浮动装置，避免了使用大功率的浮动适应动力源，有效减小了整个振动实验平台的功率。

附图说明

图1是本实用新型的储能式半车浮动装置的结构图。

图2是本实用新型的储能式半车浮动装置的原理图。

图3是本实用新型的半车浮动位置预测与控制框图。

图4“车轮—悬挂(减振)系统—车身”动力学模型。

图中：1-激励油缸、2-托盘、3-平衡气缸、4-储气罐、5-进气阀、6-排气阀、7-待测车辆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1、2所示，本实用新型的储能式半车浮动装置包括机架、激励油缸1、托盘2、平衡气缸3及储气罐4。所述的激励油缸1和平衡气缸3竖直设置，激励油缸1和平衡气缸3的上端分别固定安装有托盘2，两托盘2平行设置。

所述机架的截面呈U形，机架两相对的内侧壁上设有竖直设置的滑槽，两托盘2相背的侧面上设有滑块，滑块置于机架上相对应的滑槽内，使得托盘2只能够竖直移动，不能够水平移动。平衡气缸3通过进气管与储气罐4连接，进气管上设有进气阀5；平衡气缸3上设有排气管，排气管上设有排气阀6。其采用大体积的空气压缩储气罐4保证足够的动力储能，并通过进气阀5、排气阀6对气缸的压力进行控制，实现未加载侧半车位置的浮动。

所述的储气罐4的体积要保证平衡气缸3的体积变化量小于1％，并且在整个装置进行测试工作之前，将储气罐4充入足够的压缩气体，保证实验测试过程中所需要的足够浮动能量。

如图3所示，本实用新型的储能式半车浮动装置的控制方法，包括如下步骤：

1)对激励油缸1的激励时域信号采用中值滤波的方法进行平滑处理。

2)获取车体高度位置的预测值，并计算半车浮动的时滞。采用多体动力学方法对车体的高度位置进行预测，并计算半车浮动的时滞。具体可以采用如下方法：将储能式半车浮动装置视为“弹簧—质量—阻尼”系统，建立“车轮—悬挂(减振)系统—车身”动力学模型，如图4所示，并建立其微分方程：

其中：kt1主要指非悬挂刚度(轮胎本身等)，ks1主要指悬挂系统刚度，cs1主要指悬挂系统阻尼，ms1主要指簧载质量，mt1主要指非簧载质量，xt1主要指车轮位移，xr1主要指不平路面垂直位移，xs1主要指车体垂直位移；参数f1是悬挂主动控制力，是车轮位移关于时间的导数(即速度)，是不平路面垂直位移关于时间的导数，是车轮位移关于时间的二次导数(即加速度)，是不平路面垂直位移关于时间的二次导数。

将微分方程(1)与车轮的位移激励信号结合进行求解，可以预测车体高度；将微分方程(1)与车体高度和浮动气缸压力信号相结合，计算半车浮动的时滞。

3)控制进气阀、排气阀的开闭，从而控制浮动侧的高度位置。当激励油缸1向上激励时，进气阀5打开，使储气罐4内的高压气体进入平衡气缸3承托浮动侧的车轮向上运动。当激励油缸1向下激励时，排气阀6打开，使平衡气缸3的气体往外排出，从而减小了平衡气缸3内的气压，使其承托着浮动侧的车轮向下运动，从而实现了半车的浮动，保证整个车体的平衡。