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變截面少片簧在重卡懸架中的應(yīng)用

作者:程力專用汽車股份有限公司 瀏覽次數(shù):7999 發(fā)布時間:2013-06-12 08:06:00

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    近兩年來,隨著國家一系列計重收費(fèi)政策的出臺,重型卡車的輕量化成了各大主機(jī)廠爭相關(guān)注的焦點(diǎn)。鋼板彈簧是實(shí)現(xiàn)輕量化的一個不可忽視的部件,對于減少鋼板彈簧的重量,變截面少片簧的應(yīng)用起了關(guān)鍵作用。少片簧的應(yīng)用減輕了車身重量同時也改善了汽車的行駛平順性。

 

少片簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計

 

    變截面少片彈簧在汽車上采用的主要有兩種結(jié)構(gòu):葉片寬度不變和寬度向兩端逐漸變寬。目前使用比較多的是葉片寬度不變的梯形變厚斷面彈簧,主要形狀和尺寸如圖1所示。                   

    少片簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要有以下幾個步驟:

 

    1.板簧的片數(shù)的確定

 

    少片彈簧的片數(shù)一般少于或等于4片。6×2輕量化牽引車考慮前簧取3片,后簧采用主副簧結(jié)構(gòu)為4+3型式,主簧4片,副簧3片,同時應(yīng)確保與公告參數(shù)一致。

 

    2.板簧基本尺寸的確定

 

    (1)板簧長度2L的影響

 

    由于雙前橋的緣故,前橋的軸距一定,前板簧的長度不能太長,否則一橋板簧后支架和二橋板簧前支架很容易互相干涉。而板簧的長度過短又會影響平穩(wěn)性和導(dǎo)向性。在其它尺寸相同的情況下,板簧長度與剛度成反比。從輕量化考慮那么同一輛車在剛度確定的情況下,板簧越長,片厚就越厚,板簧也就越重,不利于輕量化。

 

    (2)板簧片寬度b的影響

 

    在其它參數(shù)相同的情況下,板簧寬度對剛度的影響不大,而對應(yīng)力的影響較大。例如:重卡常用的板簧片寬度是75mm和90mm,在其它參數(shù)相同的情況下,75mm寬和90mm寬的板簧剛度差不多大,而75mm寬的應(yīng)力卻比90mm寬的應(yīng)力大很多。

 

    (3)少片簧根部尺寸

 

    其它尺寸確定以后,少片簧根部厚度h和根部長度2L1直接決定了少片簧的剛度,而且該尺寸也是對板簧剛度影響最大的因素。根部平直段長度主要與U型螺栓間距有關(guān)。根部的厚度通常選擇彈簧扁鋼里面有的尺寸(可查閱GB/T1222-2007 彈簧鋼)。

 

    (4)少片簧端部尺寸

 

    端部厚度d通常由以下公式確定(對計算結(jié)果進(jìn)行圓整,或根據(jù)需要適當(dāng)變化):

 

 

   

    根據(jù)6×2輕量化牽引車空、滿載時的載荷分配情況及平順性要求,初步確定前簧剛度在350N/mm左右,后簧剛度?。褐骰?60N/mm,副簧635N/mm。前簧長度根據(jù)軸距及布置情況選取1350mm和1650mm兩種,后簧長度1700mm,下面針對以上參數(shù)選取幾種方案進(jìn)行重量及應(yīng)力對比分析,最終確定選擇哪種方案:

 

    由表1可以看出,降重效果最好的是方案1,但是應(yīng)力過大。應(yīng)力效果比較好的是方案3,基本與多片簧差不多,但是降重效果不明顯。綜合考慮后,方案2比較合適,所以前鋼板彈簧的長度2L=1350mm,板簧寬度b=90mm,根部厚度h=20mm,端部厚度和d=12mm,考慮到卷耳處受力比較大,所以將第一片端部厚度加厚,取15mm。U型螺栓夾緊距為110mm,因此取中間平直段長度為2L1=140mm。6×2輕量化牽引車前簧的結(jié)構(gòu)尺寸已基本確定。

 

    后簧采用相同的方法確定了板簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下:  

 

    通過以上步驟,6×2輕量化牽引車前后板簧的結(jié)構(gòu)尺寸已基本確定,另外還有一個參數(shù)就是總成自由弧高的確定,主要是根據(jù)滿載載荷和滿載車身高度的要求確定滿載弧高Hf,計算出無載夾緊弧高及無載不夾緊弧高,方法與多片簧的確定方法一致。

 

少片簧在重卡懸架系統(tǒng)中應(yīng)用的意義

 

    由表1和表2可以看出,6×2輕量化牽引車的前后懸架使用少片簧后,每輛車重量減輕了239.2kg(139.2+100=239.2),重量與多片簧相比降了31%,可見輕量化效果很明顯。

 

    因為少片簧帶來較好的平順性和舒適性,少片簧起初在國內(nèi)主要是應(yīng)用在轎車和客車上,而在重型載貨車上應(yīng)用很少。

 

    雖然懸架輕量化也可以考慮采用空氣懸架、橡膠懸架等結(jié)構(gòu)。不僅可以降重,而且還提高了懸架的性能,但是成本也隨之大幅提高,所以少片簧的應(yīng)用就很好的解決了這個問題。

 

    總體來說少片簧在重卡懸架系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢歸納如下:

 

    1.重量輕:少片簧與多片簧相比重量和降低20%~40%。

 

    2.平順性好:少片簧跟多片簧相比,片間摩擦阻力小,有利于彈簧保持良好的振動特性 。

 

    3.振動噪聲?。荷倨善g摩擦力穩(wěn)定,振動平穩(wěn),噪聲明顯比多片簧小。   

 

小結(jié)

 

    鋼板彈簧在懸架系統(tǒng)中同時扮演了兩個角色:彈性元件和導(dǎo)向元件,而且鋼板彈簧的制造成本低,維修保養(yǎng)方便,所以目前還是國內(nèi)重型卡車懸架系統(tǒng)的主選。

 

    少片簧與多片簧相比重量大幅度降低,平順性得到改善,而制造成本卻差不多,所以成為重卡懸架系統(tǒng)降重的潛力元件。
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