空氣彈簧可靠性提升及優化

楊亞峰（1.安徽理工大學機械工程學院，安徽 淮安 232001；2.陜西汽車集團有限責任公司，陜西 西安 710200）

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空氣彈簧可靠性提升及優化

楊亞峰1，2
（1.安徽理工大學機械工程學院，安徽 淮安 232001；2.陜西汽車集團有限責任公司，陜西 西安 710200）

文章針對重卡行業空氣彈簧的懸浮可靠性研究，從其設計間隙、形狀設計、氣囊配方、制造過程、使用環境等方面深入分析，提出解決方案及進行拔脫力、氣密性、爆破壓臺架試驗驗證，最終分析和驗證試驗結果,有效解決空氣彈簧氣囊皮脫落、氣囊皮開裂漏氣、氣嘴接頭斷裂、吊耳螺紋滑扣等問題。

空氣彈簧；氣密性；空氣懸架

CLC NO.: U463.33+4.2Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-135-03荷。

引言

隨著重卡行業的發展及卡車司機年輕化，消費者對車輛的乘坐舒適性和安全性能及個性化、環保、智能化等方面需求關注也更高。

空氣彈簧是一種低頻、高效隔振零件,目前在重卡行業已廣泛應用于駕駛室空氣懸架結構中，空氣懸架系統的剛度直接影響整車性能，而懸架剛度又主要取決于空氣彈簧特性，同時其可靠性嚴重影響整車系統的安全性。提高空氣彈簧懸浮可靠性，不僅能提高車輛的行駛平順性和車輛的操縱穩定性等性能，而且能顯著降低車身零部件或乘員所受的沖擊載

1、工作原理

空氣懸架作為汽車懸架的一種，它主要由空氣彈簧、導向傳力機構、減振器、橫向穩定器、緩沖塊、高度控制機構、空氣壓縮裝置及儲氣筒等組成。空氣懸架系統使用空氣彈簧作為彈性元件，利用空氣彈簧氣囊內氣體的可壓縮性來實現減振作用。空氣彈簧氣囊內的壓縮氣體的氣壓能夠隨著路面狀況的不同和懸架負荷的不同自行改變，裝配空氣懸架的汽車其整車高度不會變化，可以大大提高乘坐舒適性和貨物的完好程度，同時可以防止路面受到車輪沖擊而損壞改善汽車的行駛平順性。

2、問題描述及分析

某車系空氣彈簧減震器故障高，出現開裂、漏氣嚴重，空氣彈簧減震器損壞后導致駕駛室傾斜、振動嚴重，車輛無法行駛。通過識別故障件主要失效模式，確定故障模式為氣囊皮脫落、氣囊皮開裂漏氣、氣嘴接頭斷裂、吊耳螺紋滑扣。

對失效件拆解分析及過程FMEA、MSA及故障樹分析，確定故障原因，組織第三方對空氣彈簧第密封性、爆破性及拔脫力綜合試驗。

2.1對空氣彈簧故障件進行拆解分析

如圖3所示，LPS刺激能顯著造成Caco-2細胞中MLCK 的轉錄水平升高(p＜0.05)。而辣木多肽能夠抑制模型細胞中MLCK的轉錄水平。與模型組相比，高濃度(100 μg/mL和150 μg/mL)的辣木多肽可顯著抑制MLCK的 mRNA轉錄水平(抑制率分別為 28.0%和31.3%)。肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)能夠通過促肌球蛋白輕鏈(MLC)的磷酸化使其參與肌動蛋白收縮，引發細胞骨架重排，破壞細胞TJ結構，最終造成細胞間通透性增高[21]。抑制腸上皮細胞中MLCK的過度活化，對于維持腸上皮細胞屏障和細胞間緊密連接的重要作用[22]。

2.2空氣彈簧漏氣故障樹（FTA）分析

2.3通過MSA測量系統分析空氣彈簧過程重復性、再現性

通過以上分析確定空氣彈簧主要失效原因為設計間隙不合理、氣囊形狀不合理、氣囊配方不合理、外力破壞導致空氣彈簧漏氣。

3、原因確定

3.1零部件問題

（1）間隙不合理：由于氣囊卡箍對氣囊皮夾緊力不夠，導致氣囊皮脫落漏氣。

（2）氣囊形狀不合理：氣嘴接頭外置容易磕碰斷裂。

（3）氣囊配方不合理：在高壓下氣囊皮破裂。

3.2翻包轉運、整車裝配問題

1）由于整車運行過程氣囊與周邊零件干涉磨損，導致氣囊漏氣。部分車型空氣彈簧周邊線束管路走向不合理，與空氣彈簧磨損；

2）空氣彈簧翻包轉運過程磕碰劃傷，導致減震器漏氣。

4、結構優化措施

4.1針對氣囊皮及卡箍脫落，增加尼龍座的壁厚，完成氣囊尼龍座的改進，將氣囊尼龍座卡箍處厚度由4毫米增加到7.5毫米。改進后的尼龍座，受下卡箍夾緊處的厚度為7.5mm，有效力增加了強度，在夾緊后不易變形。

4.2活塞桿固定套由點焊更改為壓鉚

表1　

4.3空氣彈簧減振器活塞閥系改進前后對比

對改進前后減震器阻尼進行100萬次試驗后的衰減試驗對比，閥系更改后阻尼力值符合技術文件要求，部分示功阻尼力值數據如下：

表2　

4.4將外置氣嘴更改為內置氣嘴，使氣嘴不易與其它物件發生碰撞，減少因碰撞造成的氣嘴損壞或氣嘴漏氣現象的發生。

4.3針對氣囊破裂問題，將氣囊皮膠囊使用的內、外膠料由R6001更改為RS6002。

4.4針對翻包轉運編制空氣彈簧翻包作業指導書，設計制作專用的空氣彈簧工位器具。

4.5針對某車系駕駛室左前空氣彈簧與氣管線束干涉問題，優化線束和管路走向，增加專用支架。

5、試驗驗證及方案固化

5.1空氣彈簧材質理化實驗分析。膠囊使用的內、外膠料由R6001更改為RS6002，通過對材質硬度、拉伸強度、曲撓龜裂等特性理化分析，改善后的膠料配方，其曲撓龜裂由 120萬次出現裂口提高到200萬次無裂紋，大幅度提高空氣彈簧的使用壽命；

5.2完成空氣彈簧密封性、爆破性、拔脫力第三方臺架耐久試驗；

5.3通過對空氣彈簧理化試驗驗證及耐久、耐壓試驗驗證，完成空氣彈簧減震器圖紙更改固化。

6、小結

通過改進及驗證，解決了空氣彈簧自身的設計和質量問題，提升了產品可靠性，同時消除了空氣彈簧翻包轉運、整車裝配中導致空氣彈簧損壞的問題，降低了空氣彈簧的售后故障，有效降低市場售后索賠及用戶抱怨。

[1]唐傳茵等.單氣室變截面空氣彈簧剛度特性及影響因素分析.機械工程學報[N].第50 卷第24 期.

[2]陳燎等.空氣彈簧動態特性擬合及空氣懸架變剛度計算分析.機械工程學報[N].第46卷第4期.

Enhance and optimize the reliability of air spring

Yang Yafeng
(1.Anhui university of science and technology institute of mechanical engineering,Anhui Huaian 232001; 2.Shaanxi automobile group co.,LTD,Shaanxi Xi'an 710200)

This thesis researched the suspension reliability of air spring in heavy truck industry,analyzed deeply the gap design and shape design of air spring,gasbag composition,manufacturing process,usage environment,proposed the solutions,analyzed and verified the test results of pull-out strength,air tightness and bursting pressure,and resolved effectively these problems,such as exfoliation,cracking and leak of outer sphere of air spring gasbag,break of air faucet joint,screw lug slip and etc.

Air spring; Air tightness; Air suspension

U463.33+4.2

A

1671-7988（2016）08-135-03

楊亞峰，就讀于安徽理工大學機械工程學院。