[轉帖]高級大客車空氣懸架及其控制系統的研究

[轉帖]高級大客車空氣懸架及其控制系統的研究




    典型的大客車空氣懸架主要是由空氣彈簧組件（包括空氣彈簧、空氣壓縮機、儲氣筒等）、高度控制組件（車身高度調節閥、高度感測器）、導向桿件（推力桿）、橫向穩定器、減振器和緩衝限位部件等組成。大客車對懸架系統的要求非常高，而且鋼板彈簧式懸架系統已不能滿足使用要求，發展方向之一是採用空氣懸架。其中空氣彈簧是空氣是架的彈性元件和重要組成部分。空氣彈簧具有較理想的彈性特性，其振動頻率不隨簧載質量的變化而變化，並且有良好的可控制性，可進一步提高大客車的舒適性，因此得到了廣泛的應用。



1、空氣懸架的特性



1．1空氣懸架的優點



    a）單位質量的儲能量高，它是評價彈性元件好壞的一個重要指標。空氣彈簧單位質量的儲能量與缸體的工作壓力和氣體在標準狀態下的密度有關。在6.OMPal作壓力下的氮氣，其質量能可達3．3X105Nm/g。而鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、橡膠彈簧的質量能分別為76-115Nm/kg、178-280Nm/kg、254-38ONm/kg、508-1O16Nm/kg。由此可見，氣體是彈性元件最合適的工作介質。



    b）具有變剛度特性，因而整個懸架系統可以得到較低的固有振動頻率。試驗表明，空氣懸架的固有頻率為1．25-1．7Hz，而板簧懸架為2．O-2．7Hz，所以空氣懸架可大大改善乘坐舒適性。



    C）其剛度是由氣體容積和壓力決定的。對於同一規格的氣囊，當改變內部壓力時，可以得到不同的承載能力。因而同一種空氣彈簧可適應多種剛度或載荷的要求，因此經濟性較好。



    d）能較好地緩和來自路面的振動，而減振器又能迅速抑制振動。試驗表明：當車速為40km／h時，裝有空氣是架的汽車車身的振幅比鋼板彈簧懸架降低近50％，而當車速增至80km／h時，振幅可降低近46％。



    e）具有高吸振及低雜訊性能。空氣彈簧以空氣為介質，與板簧相比，內摩擦極小，因此工作時空氣是架幾乎沒有雜訊，這對於高級大客車來說是特別有利的。



    f）可顯著減小車身在轉向時的側傾角。試驗表明，當車速在24km/h以下時，空氣懸架與板簧這兩種懸架的側傾角相同，當車速達到30km／h時，空氣懸架的側傾角就可以減小約30％。



    g）能通過車身高度調節閥來調節車身高度，從而保證車身高度不隨載荷變化而變化。當簧載左右不均時，車身高度調節閥可以維持整車車身處於水平狀態。



    h）使用壽命比板簧長得多。氣囊的壽命決定了空氣懸架的壽命。台架試驗表明，我國生產的氣囊的壽命約為板簧的20-3O倍，並可節約大量彈簧鋼。



    綜上所述，使用空氣簧不僅可明顯改善和提高汽車的行駛平順性和舒適性，而且還具有良好的經濟性。



1．2空氣懸架的缺點



    a）結構複雜。因空氣彈簧只能承受垂直載荷，故必須安裝導向結構以承受橫向力、縱向力及力矩，因而整個懸架總成的成本較高。



    b）空氣彈簧尺寸較大，這在非獨立懸架的布置上就較難保證兩側的空氣彈簧有較大的中心距，限制了整車側傾角剛度提高，因此在懸架系統中必需裝備橫向穩定器。



    C）密封環節多，容易因密封件質量不良和磨損而漏氣，導致維修複雜化。



2、空氣彈簧的特性和類型



2．1空氣彈簧的彈性特性



    空氣懸架的特性在很大程度上取決於空氣彈簧的彈性特性。空氣彈簧具有非線性特性。空氣彈簧的載荷一位移曲線形狀呈反「S」形，作該曲線上某點的切線便得到了該點的剛度。通過合理選擇設計參數，可使空氣彈簧在正常工作範圍剛度較小且剛度變化小，而在伸張或壓縮的邊緣區段剛度逐漸增加，這就帶來以下優點：



    a）空氣彈簧在正常工作範圍工作柔和，振動頻率較低。



    b）當因振動發生較大的壓縮或拉伸位移時剛度迅速增加，從而小振幅。



    C）空氣彈簧可保持在標準高度附近工作。



    在相同的載荷作用下，空氣彈簧的當量靜撓度比鋼板彈簧的靜撓度大得多，這就使得空氣彈簧可以得到比鋼板彈簧低得多的振動頻率，從而提高行駛平順性。



2．2空氣彈簧的類型



    根據橡膠氣囊工作時的變形方式，空氣彈簧可分為囊式空氣彈簧、膜式空氣彈簧和混合式空氣彈簧三種。囊式空氣彈簧主要靠橡膠氣囊的撓曲獲得彈性變形；膜式空氣彈簧主要靠橡膠氣囊的捲曲獲得彈性變形；混合式空氣彈簧則兼有以上兩種變形方式。



2．3空氣彈簧的布置



    空氣彈簧的布置應考慮汽車的側傾角剛度。在布置允許的情況下，應儘可能把空氣彈簧布置在車架以外，以利加大彈簧的中心距，提高汽車的側傾角剛度，在日野、賓士等大客車的后懸架上，採用了一種變梁結構，在每個彎梁的瑞部安裝了與前懸架氣囊尺寸相同的二個氣囊，這樣就可以加大氣囊的中心距。又如在曼等大客車的后懸架上，採用了A形架結構，將兩根縱嚮導向臂的餃鏈點在車架的連接處合併在一起，空氣彈簧布置在後輪附近，



增加了彈簧中心距，提高了汽車的抗倒傾的性能。



3、車身高度調節裝置



3．1高度調節閥的調節特性



    高度調節閥是固定在車架上的。車架與導向機構之間的相對位置變化通過連桿和擺桿反映到高度調節閥上，擺桿的兩端分別與連桿上端及高度調節閥連接，連桿下端通過球鉸連接到導向機構上。



    車身的高度主要取決於空氣彈簧的工作高度。而空氣彈簧工作高度的確定是通過調整連桿下端點的位置來實現的。裝配時應按設計要求確定空氣彈簧的工作高度。在汽車正常行駛狀態下，連桿繞下端球鉸中心作小幅度擺動，從而帶動擺桿控制高度調節閥。一般要求連桿下端點位於導槽的中間，氣囊充氣後車身正好位於設計高度。當要求改變設計高度時，可鬆開連桿的下端點，使連桿沿導槽上下移動。導槽的長短決定了車身高度可調節範圍的大小。為了使空氣彈簧不因車身高度的小幅波動就進行頻繁地充氣和放氣，從而產生較大的頻率變化，高度調節閥的擺桿應留有一個空擺角。



3．2高度調節閥的基本結構布置



    車身高度調節閥安裝位置。高度調節閥通過調節擺桿、連桿與車橋連在一起。車架與車橋之間的相對位置的變化通過援桿的角度變化反映到高度調節閥上。具體地說，就是連桿的上下移動帶動了擺桿的轉動，從而使得高度調節閥進行工作。



    車身高度調節閥是串聯在空氣懸架氣路中的，是以一個車身高度調節裝置來控制左右兩側的兩個空氣彈簧。來自於儲氣筒的壓縮空氣由進氣管接通車身高度調節閥，並分配給兩個空氣彈簧。車身高度調節閥必須安置在汽車的中部，這種布置的優點是結構簡單，布置方便。其缺點是，當汽車發生偏載時，會造成車身沿縱軸側斜。



    為了克服該缺點，採用獨立控制形式，即每個車身高度調節閥控制一個空氣彈簧。來自於儲氣筒的壓縮空氣，分配給兩個車身高度調節閥，每個閥接通一個空氣彈簧，這樣就保證了汽車在發生偏載的情況下，始終維持汽車車身處於水平狀態。



    在現代高級大客車及城市大客車的設計中都要求盡量降低車身地板高度或一級踏步高度以方便乘客的上下車，但是由於受最小離地間隙的限制，車身高度又不能太低，因此必須解決乘客上下的方便性與行駛過程中的通過性這一對矛盾的。在採用空氣懸架的現代大客車上，可通過空氣懸架中高度調節閥的調節協調矛盾，這就是所謂的「下跪功能」。



    在空氣懸架的氣路中串聯一個電磁閥，此電磁閥在車門一邊的氣路中，並且在空氣彈簧與車身高度調節閥之間。當汽車停在車站時，由駕駛員手動控制電磁閥動作，電磁閥在關閉車身高度調節閥與空氣彈簧之間氣路的同時，使空氣彈簧通過電磁閥向大氣放氣，從而使得汽車車門一邊的車身向下傾斜，以降低一級踏步的高度，方便乘客上下車；當乘客上下車完畢，駕駛員手控關閉電磁閥，此時車身高度調節閥與空氣彈簧接通並起作用，車身很快恢復水平狀態。



    應注意的是，車門一側車身下降的高度應預以控制，在汽車上通常採用限位閥來保證，限位閥在工作時起單向閥的作用，串聯在電磁閥和空氣彈簧之間。當車身下降到控制高度時，眼位閥工作，關閉空氣彈簧一電磁閥的通路，從而保證空氣彈簧中的空氣不致過多排放，而造成空氣彈簧的損壞。



3．3高度調節閥的工作原理



    控制桿與導桿相連，導桿的內端是一個偏心裝置，隨著控制桿的轉動，偏心裝置帶動活塞上下移動，從而控制了過氣閥和出氣閥的開閉。當汽車載荷增大時，空氣彈簧被壓縮，從而使車軸與車身的距離縮短，控制桿升高，由此轉動偏心裝置，使其推動活塞朝著閥片的方向移動，並打開進氣口，來自於儲氣筒的壓縮空氣，自閥的上部進入，通過進氣口及出口閥到達空氣彈簧。隨著空氣彈簧內部的空氣增加，車身逐漸升高，當車身升高到控制高度時，控制桿已轉過足夠的角度在關閉過氣口，即停止向空氣彈簧供氣。反之，若汽車載荷減少，車軸與車身的相對距離增大，則控制桿向相反的方向轉動，活塞向下移動，打開出氣口，空氣彈簧中的空氣經出氣閥及出氣口，在閥的底部與大氣接通，空氣彈簧中的空氣釋放入大氣，從而車身高度降低，當車身的高度降低到控制位置時，出氣口關閉，空氣彈簧停止釋放空氣。通過以上的調節過程，使得汽車在使用過程能維持車身的高度保持不變，從而滿足了高級大客車的使用要求。

[轉貼]請教一個問題，如果氣囊懸掛偏硬，可能是什麼原因引起的？希望高手能幫忙解釋一下，謝謝了。



有一些具體的資料沒有提供，因此高手們沒辦法詳細分析。現在提供一點我所知道的資料，車輛型號是DHZ6120RC2，發動機是康明斯的ISCE260 30。東風杭汽至今也就為杭州公交生產過這麼一批康機，懸掛可能是上海柯曼的，到底是不是也不能確定。這裡高人多，根據車輛型號和發動機型號，應該能想辦法獲取更多該車的資料吧。

[轉貼]你是用複合懸架嗎（同時使用板簧和氣簧）



如果是的話，可能是因為剛度分配不合理



如果不是，那麼就可能因為你氣囊內氣壓過高，查看下所用氣囊的設計氣壓，再調整高度控制閥