空氣懸架在重型載貨汽車上的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

一、背景

空氣彈簧發(fā)明于100年前，它的雛形是馬車上使用的皮囊，直到20世紀(jì)30年代出現(xiàn)的纖維疊層橡膠制作技術(shù)，才使制造實(shí)用的空氣彈簧成為可能，人們首先考慮在客車上應(yīng)用空氣彈簧。目前國(guó)外高級(jí)大客車幾乎全部使用空氣懸架，重型載貨車使用空氣懸架的比例已達(dá)80%以上，空氣懸架在輕型汽車上的應(yīng)用量也在迅速上升。

空氣懸架在我國(guó)的應(yīng)用落后國(guó)外幾十年，直到近幾年，隨著高檔客車制造技術(shù)的引進(jìn)以及人們對(duì)舒適性要求的提高，加上國(guó)家對(duì)客車等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)要求，空氣懸架才開(kāi)始逐步應(yīng)用起來(lái)。目前國(guó)內(nèi)空氣懸架主要集中應(yīng)用在高等級(jí)客車上，但是受多方面因素的制約，空氣懸架的配置率還很低，基本上還屬于“導(dǎo)入”階段。汽車空氣懸架在載重貨車上的應(yīng)用國(guó)內(nèi)尚處于起步階段。

我國(guó)公路條件的改善為汽車空氣懸架創(chuàng)造了基本的使用條件。國(guó)內(nèi)高速公路的發(fā)展對(duì)汽車的操縱穩(wěn)定性、平順性、安全性提出了更高的要求，對(duì)空氣懸架國(guó)內(nèi)市場(chǎng)產(chǎn)生了很大的促進(jìn)作用。此外，重型汽車對(duì)路面破壞機(jī)理的研究及認(rèn)識(shí)進(jìn)一步加深，政府對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)的重視，限制超載逐步在國(guó)內(nèi)各地受到重視，使空氣懸架在重型車上的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大。為適應(yīng)高速公路運(yùn)輸?shù)男枰?，高?jí)客車和大型載貨車都應(yīng)該使用空氣懸架。

二、空氣懸架的優(yōu)點(diǎn)

隨著人們對(duì)乘坐舒適性要求的提高，與鋼板彈簧懸架相比，空氣彈簧懸架因其獨(dú)特的性能和適應(yīng)性，正在逐步打入傳統(tǒng)的鋼板和螺旋彈簧領(lǐng)域?？諝鈶壹芟到y(tǒng)是以空氣彈簧為彈性元件，利用氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)其彈性作用。通過(guò)壓縮氣體的氣壓能夠隨載荷和道路條件變化而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，不論滿載還是空載，整車高度不會(huì)變化，可以大大提高乘坐的舒適性。

空氣彈簧的運(yùn)動(dòng)性能特點(diǎn)是：(1)負(fù)載能力可調(diào)；(2)彈性系數(shù)隨負(fù)載變化；(3)負(fù)載變化時(shí)，固有頻率幾乎不變；(4)固有頻率較低。這些特點(diǎn)決定了空氣懸架具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)乘坐更舒適安全；(2)改善車輛的行駛平順性；(3)延長(zhǎng)輪胎和制動(dòng)片的使用壽命；(4)負(fù)載變化時(shí)車身高度不變；(5)減少電氣、空調(diào)、排氣系統(tǒng)、車橋、車身和底盤(pán)的維修成本；(6)減少對(duì)道路的沖擊，保護(hù)路面，降低高速公路的維修費(fèi)用；(7)延長(zhǎng)車輛的使用壽命并增加折舊值。

三、重型載貨汽車空氣懸架的開(kāi)發(fā)

為滿足國(guó)內(nèi)重型載貨汽車對(duì)空氣懸架的需求，根據(jù)幾年來(lái)在我國(guó)的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，利用國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)，泰安航天特種車有限公司通過(guò)自行匹配設(shè)計(jì)、分散采購(gòu)的方式，本著部分零件在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)、關(guān)鍵零件國(guó)外進(jìn)口的原則，研發(fā)并制造了一種適用于13噸橋四氣囊（雙聯(lián)橋八氣囊）、標(biāo)準(zhǔn)寬度（2500mm）、能滿足車架高度調(diào)節(jié)的重型載貨汽車及牽引車的驅(qū)動(dòng)橋空氣懸架系統(tǒng)。并且首次在重型載重半掛牽引車上應(yīng)用了自行研制的空氣懸架技術(shù)，進(jìn)軍高檔牽引車市場(chǎng)，替代進(jìn)口重卡。

該懸架總成采用國(guó)際上流行的C型彎臂支撐梁結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、重量輕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。四只空氣彈簧分別安裝在兩根彎臂梁的四個(gè)端點(diǎn)，形成高度穩(wěn)定的支撐平臺(tái)，垂直載荷全部由氣囊承受，極大地改善了汽車行駛的平順性和穩(wěn)定性，從根本上提高了汽車的駕乘舒適性。

采用兩只具有液壓限位功能的雙筒式液力減振器作為阻尼元件，使振動(dòng)衰減，以改善汽車行駛平順性和舒適性，受力均衡，大大延長(zhǎng)了減振器的使用壽命。

車橋上方設(shè)置有V形推力桿，同時(shí)承受縱向力和橫向力，兩側(cè)彎臂梁下邊均設(shè)置縱向推力桿，用來(lái)承受縱向力及扭矩。

同側(cè)的氣囊通過(guò)管路連接起來(lái)，使汽車在任何情況下都能保持相等的軸荷。對(duì)于多軸（特別是三軸及三軸以上）汽車懸架設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，比鋼板彈簧更容易實(shí)現(xiàn)多軸平衡。在車架兩側(cè)的管路上，各裝一高度控制閥，分別控制兩側(cè)氣囊。高速行駛時(shí)，車身高度自動(dòng)降低，從而提高貼地性能，確保良好的高速行駛穩(wěn)定性，同時(shí)降低風(fēng)阻和油耗。慢速通過(guò)顛簸路面時(shí)，底盤(pán)自動(dòng)升高，以提高通過(guò)性能。另外，空氣懸掛系統(tǒng)還能自動(dòng)保持車身水平高度，無(wú)論空載滿載，車身高度都能基本保持不變，這樣在任何載荷情況下，懸掛系統(tǒng)的彈簧行程都保持一定，從而使減震特性基本不會(huì)受到影響。因此，即使是滿載情況下，車身也很容易控制。當(dāng)應(yīng)用于牽引車時(shí)，可通過(guò)充放氣調(diào)整鞍座結(jié)合面高度，使半掛車與牽引車較方便的進(jìn)行對(duì)接。

該空氣懸架通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)外同類進(jìn)口產(chǎn)品。

該空氣懸架系統(tǒng)的成功開(kāi)發(fā)，對(duì)于空氣懸架技術(shù)在國(guó)內(nèi)重型載貨汽車及牽引車上的廣泛應(yīng)用起到了推動(dòng)作用，使重型汽車更適應(yīng)我國(guó)高速公路的運(yùn)輸業(yè)務(wù)。