随着我国高速公路的迅速发展、运输量的增加及政府列高速公路养护的逐渐重视,对汽车的操纵稳定性、平顺性、安全性等提出了更高的要求,这使得空气悬架在汽车上的应用将得到进一步的推广。空气悬架使用气体弹簧作为悬架的弹性元件,其刚度呈非线性变化。作用在弹簧上的载荷增加时,气囊内的气体受压缩,气压升高,则弹簧的刚度增大。反之,当载荷减小时,气囊内的气体下降,刚度减小,故它具有较理想的弹性特性。
以我公司为部队研制的专用挂车上配置的空气悬架装置为例,介绍一下它的结构、控制系统及安装调试。
1 空气悬架结构
空气悬架主要由固定牵引架、导向臂、空气弹簧、减震器等组成(见图1)。
固定牵引架上端与车架连接,下端与挂车牵引臂的前端连接,承受路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力。导向臂使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务,还起车轴的导向作用。空气弹簧是悬架的主要弹性元件,用于缓和冲击。减震器安装在固定牵引架和车轴之间,使震动迅速衰减(振幅迅速减小),提高乘座舒适性乘员不易疲劳。悬架的前、后端由牵引固定架和空气弹簧与车架连接,下端由导向臂与车轴连接。
2 控制系统
空气悬架配有一套完整的控制系统,主要由闸阀、高度阀、高度限位阀、提升阀、感载阀、过滤器、检验接头、储气筒及管路等组成(见图2)。
闸阀控制空气悬架的压力。当供气压力低于0.5 MPa时闸阀关闭,给制动系统供气。高于0.5 MPa时闸阀打开制动和悬架系统同时充气。当悬架系统的压力高于供气系统压力,闸阀关闭防止悬架系统气体倒流。
高度阀调节车架的高度。高度阀安装在车架上,其上设有一平衡杆连接车轴上,通过调节平衡杆的长度使车轮中心和车架下平面保持设计距离。满载时空气弹簧的压力增大,车体下降高度阀打开给气囊充气,气囊达到设定的高度后阀自动关闭。空载时空气弹簧的压力小,车体上升,高度阀打开气囊放气,气囊达到设定的高度后,阀自动关闭。该阀可使车体保持一定高度,不受载荷的影响。
高度限位阀限制车架的最高提升位置。高度阀上端固定在轴管上方的车架上,下端为一端带弹簧的钢丝。钢丝从轴管上带孔板的孔中穿过。靠近钢丝底部固定一带孔螺栓。通过调节带孔螺栓和车轴固定板之间的距离,控制悬架提升的极限高度。该阀在全挂车正常状态不工作。该车设定的提升高度为110 mm,当提升阀抬高车架到指定提升高度时,该阀自动切断关闭,提升中止。
提升阀有提升、下降和平衡三个状态。将提升阀的操纵手柄转到左侧,提升阀打开放气阀,将气囊内的气体缓缓放掉,车体下降。将操纵手柄转到右侧,提升阀打开充气阀,通过储气筒不断给气囊充气,车体上升,升高到高度限位阀设定的高度自动停止。手柄旋转到中间位置,车架调整到正.常的高度阀设定高度,可以行车。
感载阀感知气囊的压力,根据气囊内压力的大小,设定制动时制动气压。挂车装载货物越多,气囊的压力就高。制动时输出给制动气室的压力高,制动器产生的制动力就大,反之就小。
过滤器是将压缩空气流入控制元件之前进行过滤,降低控制元件的故障率。
检验接头主要用于检测悬架系统的压力情况,还可作为轮胎充气或可作需要压缩空气的供气气源。
储气筒储存一定量的气体供气路使用。
管路为尼龙管,有φ12×1.5和φ8×1两种,连通各气路元件。
3 安装与调试
3.1 安装
安装悬架时,首先确定定位基准。该车有三个基本定位面:车轴中心垂直面、车架底平面和车架纵向中心面。根据空气悬架的安装尺寸,在车架底平面上,以全挂车转盘中心线为基准向后50 mm,划一垂直于车架纵向中心面的直线,即前轴中心线在车架上竖直投影。平行于前轴中心线向前525 rain划一直线,此线为导向臂铰接中心在车架上的竖直投影。以车架纵向中心面为列称基准划两条间距为1 280 mm的直线,此线为固定牵引臂两侧槽形支架的纵向中心线。以车架纵向中心面为对称基准划两条间距为1 140 mm的直线,此线为气囊支架的纵向中心线。根据车架上的中心线,在悬架上引出与这些中心线相配的线,将悬架固定在车架上。根据设计尺寸要求,后悬架的固定方法与前悬架相同。两悬架固定好后,依据尺寸测量车轴对角线差,若符合图纸要求将悬架焊接在车架上。若列角线差大于允许误差,检查出问题的原因后重新调整。悬架的列称度和平行度非常关键,如果控制不好容易造成轮胎过早损坏,整车的同辙度将受到很大的影响,行驶阻力增加,从而大大降低整车性能。
空气悬架安装后,根据图纸要求,将悬架气囊与控制系统用相应的管路和接头连接起来,固定牢靠。
3.2调试
为检验空气悬架能否达到预设的各项功能,在全挂车装配完毕后,应及时列空气悬架进行调试。调试内容包括以下几个方面:
a.核列各元器件接口是否符合图纸要求。
b.对全挂车充气,检查空气悬架气囊充气状态,并用肥皂水测试各连接件的气密性。
c.将提升阀旋到平衡位置,调节高度阀上的旋转阀使车架下平面到车轴中心的距离为设计距离;使平衡杆基本保持水平,调整垂直杆的长度使车架自然充气后保持该状态。
d.高度阀调整好后,保持充气不动;调整高度限位阀底端的螺钉,使螺钉低于车轴限位块110 mm。
e.通过使用提升阀提升车架到高度阀设定的最高位置,检验车辆车轴中心到车架下平面的距离是否为530 mm,确定螺钉与轴限位块的距离是否合适,可适当进行微调。
f.将提升阀调到平衡位置(行车时必须调到该位置),高度阀自动将车架的高度调整到设置高度,行车试验时检查各元器件和管路是否存在运动干涉,是否固定牢靠,不得出现管路磨损的现象。
g.进行制动试验,若制动气室不工作无制动,更换感载阀;若制动力较小,可调节感载阀右端小螺钌,将螺钉向右旋转1/4圈,重新试验直至制动达到理想状态。
h.通过行车试验检查轮胎磨损情况,如发现轮胎局部磨损严重,应检查车架的纵向中心线和悬架的纵向中心线是否重合。