空氣彈簧懸架在承重橋上的布置形式及其性能分析

王浩

摘 要：隨著空氣彈簧懸架越來越多地在汽車上得到使用，文章介紹了空氣彈簧懸架在承重橋上布置的幾種具體的結(jié)構(gòu)形式，并對每一種具體結(jié)構(gòu)形式的空氣彈簧懸架作了結(jié)構(gòu)和性能分析，可以為不同承重橋選擇相應的空氣彈簧懸架提供理論參考。

關(guān)鍵詞：空氣彈簧懸架；結(jié)構(gòu)形式；性能分析

前言

空氣彈簧懸架誕生于十九世紀中期，從上個世紀中葉開始，它在汽車上得到了廣泛的應用。根據(jù)統(tǒng)計[1]，在重型載貨汽車上空氣彈簧懸架的占有率為81%，大約有70%的拖掛車使用了空氣彈簧懸架，目前，空氣彈簧懸架在國外高速客車和豪華城市客車上的使用率已經(jīng)接近100%，汽車行駛時，動載荷是靜載荷的2～3倍，汽車的噸位越大，對道路的破壞程度也就越嚴重。所以為汽車，特別是重型汽車的承重橋選擇性能優(yōu)越的懸架系統(tǒng)十分必要[2]。

文章針對在汽車的承重橋上使用空氣彈簧懸架，對空氣彈簧懸架布置的具體形式進行結(jié)構(gòu)和性能分析，為汽車在承重橋上選擇較優(yōu)的空氣彈簧懸架布置形式來獲得較優(yōu)懸架性能提供理論依據(jù)。

1 各類空氣彈簧懸架的結(jié)構(gòu)特點和性能分析

1.1 單縱彈性導向臂結(jié)構(gòu)式

空氣彈簧懸架的單縱彈性導向臂結(jié)構(gòu)式布置形式實際上就是將單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式的剛性導向臂換成彈性導向臂來減小C的值。彈性導向臂一般是使用單片或者是少片鋼板彈簧。它的特點與單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式空氣彈簧懸架相比，結(jié)構(gòu)較緊湊，但是由單片或者是少片鋼板彈簧組成的彈性導向臂的承載能力較低，與單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式空氣彈簧懸架相比，它只能適用在軸荷較小的情況之下。

1.2 剛性A字型導向臂結(jié)構(gòu)式

當空氣彈簧數(shù)量一定時，空氣彈簧懸架的承載能力由空氣彈簧的承載能力決定。對于空氣彈簧來說，空氣彈簧最大工作外徑越大，它的承載能力也就越大。對于單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式布置的空氣彈簧懸架來說，由于空氣彈簧布置在車輪的內(nèi)側(cè)，使空氣彈簧最大工作外徑受到限制，也就是限制了單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式布置的空氣彈簧懸架的承載能力。

為了提高單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧懸架的承載能力，剛性A字型導向臂結(jié)構(gòu)式空氣彈簧懸架將兩側(cè)的單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)和并成為一個剛性A字型導向臂結(jié)構(gòu)，并將空氣彈簧安裝基座向后延伸，使得空氣彈簧最大工作外徑擺脫車輪位置的限制。

從剛性A字型導向臂結(jié)構(gòu)式空氣彈簧懸架的結(jié)構(gòu)分析，它不僅帶有單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧懸架特點，它還在極大的程度上提高了整個懸架系統(tǒng)的承載能力；由于空氣彈簧的安裝中心距增大，使得汽車的側(cè)向剛度增加，從而提高了汽車的側(cè)向穩(wěn)定性。

此外，與單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧懸架相比，由于剛性A字型導向臂結(jié)構(gòu)式空氣彈簧懸架的D值有較大增加，也就意味著它的A值要有更大的增加，這就使得剛性A字型導向臂尺寸有有較大增加。因此它適用于載重較大的貨車和客車。

1.3 四連桿剛性導向臂結(jié)構(gòu)式

空氣彈簧懸架的四連桿剛性導向臂結(jié)構(gòu)布置形式就是將四支空氣彈簧對稱安裝在承重橋的兩側(cè)。

車軸和車架之間的載荷由四支對稱安裝空氣彈簧和四只減震器來承受，從理論上來說[3]，可以在垂直方向上獲得較好的懸架減振模型。但是，從結(jié)構(gòu)上來說，兩側(cè)的空氣彈簧則需要分別用高度控制閥來控制；作為空氣彈簧安裝基礎(chǔ)的兩直臂梁會增大懸架系統(tǒng)非簧載質(zhì)量，而非簧載質(zhì)量的增大會對懸架的減振效果產(chǎn)生負面的影響；從此種結(jié)構(gòu)式空氣彈簧懸架可以看出，汽車所要在縱向和側(cè)向承受的載荷必須通過安裝另外的結(jié)構(gòu)部件來承受。安裝了橫向推力桿結(jié)構(gòu)來承受由汽車制動等產(chǎn)生的縱向力，以及在車橋上方安裝V形推力桿結(jié)構(gòu)來承受部分由汽車制動等產(chǎn)生的縱向力和由側(cè)向風等產(chǎn)生的側(cè)向力。在這里V形推力桿結(jié)構(gòu)也必須具備單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式空氣彈簧懸架中縱向剛性導向臂的功能，因此，對V形推力桿結(jié)構(gòu)在縱向的尺寸要求也和對縱向剛性導向臂要求一樣。

因此，這種結(jié)構(gòu)比較復雜的空氣彈簧懸架的適用范圍就受到了限制，一般來說，它適用在懸架安裝空間較大，且使用條件（載重）變化不大的條件下，即一般使用在中型客車上。

1.4 彎臂支撐梁結(jié)構(gòu)式

為了提高四連桿剛性導向臂結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧懸架的承載能力，彎臂支撐梁結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧懸架將作為空氣彈簧安裝基礎(chǔ)的兩直臂梁改造成兩彎臂支撐梁，并將空氣彈簧安裝基座向車輪的兩側(cè)延伸，使得空氣彈簧最大工作外徑擺脫車輪位置的限制。彎臂支撐梁結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧懸架的結(jié)構(gòu)俯視圖如圖1所示。

圖1

從彎臂支撐梁結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧懸架的結(jié)構(gòu)分析，它具有四連桿剛性導向臂結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧懸架特點，它還在極大的程度上提高了整個懸架系統(tǒng)的承載能力；由于空氣彈簧的安裝中心距增大，使得汽車的側(cè)向剛度增加，從而提高了汽車的側(cè)向穩(wěn)定性。另外，與四連桿剛性導向臂結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧懸架相比，它還具有結(jié)構(gòu)布置更加自由的優(yōu)點。它適用于載重較大的貨車和客車。

1.5 串聯(lián)單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式

適用于雙承重橋或三承重橋的空氣彈簧懸架的結(jié)構(gòu)形式比較少，目前國內(nèi)外只有串聯(lián)單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式這一種布置形式。

雙承重橋或三承重橋串聯(lián)單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧懸架串聯(lián)實際上它們是由二組或三組單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式空氣彈簧懸架串聯(lián)而成。因此該類空氣彈簧懸架具有單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式空氣彈簧懸架的優(yōu)點。但是承重橋之間縱向剛性導向臂的長度要受到承重橋之間距離的約束，因此，對于承重橋都是驅(qū)動橋的汽車，串聯(lián)單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧懸架的后縱向剛性導向臂要比前縱向剛性導向臂要設(shè)計的短一些，在它與車架的連接銷軸處必須設(shè)置增加優(yōu)質(zhì)橡膠襯墊來抵消后縱向剛性導向臂長度的不足。

因此，串聯(lián)單縱剛性導向臂結(jié)構(gòu)式的空氣彈簧彈簧適合在各種使用條件下的各類重型汽車上使用。

2 結(jié)束語

隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，空氣彈簧懸架將越來越多地在汽車上得到使用。文章通過對空氣彈簧懸架在汽車承重橋上的結(jié)構(gòu)形式及其性能進行分析，為不同用途汽車承重橋選擇性能優(yōu)越的空氣彈簧懸架提供理論基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]Bill V. Liking Riding on Air-Firesone Industrial Moves to Air Ride to Lihgt Trucks[J].World's AWS，1999.

[2]余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，1993.

[3]張準.振動分析[M].南京：東南大學出版社，1991.