客车空气悬架侧倾稳定性设计要点及误区20110719

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1、客车空气悬架侧倾稳定性设计要点及误区Thedesignpivotandusuallymistakeaboutthestabilityofairsuspensionbus郝志宇(北京驰创达空气悬架有限公司，北京100023)(C.C.DAirrideSuspensionCo.,LTD,Beijing100023)［摘要］介绍在客车空气悬架在设计时，几个影响侧倾性能的重要因素及如何全面衡量车辆侧倾性能。Introducesomeimportantfactorthatcanchangethestabilityofbusinairsuspension.

2、Usedmorecomprehensiveparametertoreflecttheairsuspensionstability.［关键词］稳定杆有效角刚度；气囊有效角度刚；高度阀；侧倾角；角刚度分配。Effectiveanglestiffnessofswaybar;Effectiveanglestiffnessofairbag;Heightcontrolvalve;Rollangle;Anglestiffnessdistributionratioh.0引言随着乘客对车辆舒适性要求的提升，空气悬架越来越多的使用在客车上。在满足舒适性的同时必须要

3、考虑到车辆的稳定性，特别是侧倾角刚度方面的保证。相对于板簧悬架而言，空气悬架的结构更加复杂，影响车辆侧倾角刚度的因素更多。本文针对市场普遍使用的六气囊非独立悬架客车，重点分析空气悬架在侧倾设计时必须注意的问题及常见误区。1横向稳定杆对侧倾角刚度的影响作为空气悬架系统中弹性元件的空气弹簧，如果其角刚度如果难以满足车辆侧倾角刚度的需求，较为常用的方法就是增加横向稳定杆来加大刚度。利用横向稳定杆固有的弹簧刚特性，在左右车轮运动不平衡时，稳定杆发生扭转变形并产生附加角刚度。横向稳定杆常用结构形式如图1所示，其角刚度可以通过下式计算得出：图1横向稳定杆常

4、用结构①式中—横向稳定杆角刚度，；—材料的弹性模量，；②—稳定杆的截面惯性矩，，；—稳定杆的直径，；—端点作用力，；—端点位移，。其余各量含义见图1。实际中上式计算出的角刚度并不能全部发挥效果，不考虑损耗的计算是不准确的。出于缓冲吸能以及降噪方面的考虑，稳定杆与车架及车桥的联接，通常采用橡胶或聚胺脂衬套来进行。由于衬套为弹性元件，其材料本身的弹性对稳定杆的角刚度有明显的削弱作用③。不同材质的衬套影响大小也不同。衬套常用的两种材料分别是橡胶和聚胺脂，两者的耐磨性能均很出色。相较而言，橡胶的弹性更大、较“软”、抗撕裂性更好，但耐氧性差，易老化变质、

5、对角刚度削弱作用较明显；在相同硬度下的聚胺脂弹性体承载能力更高、变形小、不受臭氧侵蚀，但抗撕裂性稍弱、对角刚度的削弱作用也略小。稳定杆的角刚度在实际中会被削减15%-30%④。直接选用上式的计算值进行整车的侧倾性能计算，与实际情况有较大误差。应当选用稳定杆的有效角刚度值来计算。在初步设计时一般取80%的稳定杆刚度来进行计算。即。需要注意的是前、后横向稳定杆都不是必须要有的部件，只有在角刚度不足的情况下才使用，如果能够通过结构布置加大气囊左右间距使气囊提供的角刚度变大，或其它手段加大角刚度，省去横向稳定杆是最好的，这样不仅可以实现车辆的轻量化，避

6、免稳定杆与胶套发出的磨擦噪音，还能有效的节约成本。1高度阀对空气弹簧角刚度的影响空气弹簧作为悬架的承载弹性元件同时具有一定角刚度，此处只以客车较为常用的双轴六气囊(前二后四)空气悬架为例讨论车辆的横向稳定性计算。在无杠杆比的空气悬架中(气囊承载全部质量)，气囊提供的角刚度可由下式求出：⑤式中—空气弹簧的刚度，；(可由空囊性能曲线查出)—左右空气弹簧中心距，；—单侧空气弹簧数量。上式是在一定先决条件下才成立的，即空气弹簧内的压缩空气是密闭的。实际上气囊中气体密闭与否是由高度阀来控制的，当车辆侧倾达到一定程度后，高度阀就会工作，对空气弹簧进行充放气

7、工作⑥，这势必对上式计算结果产生影响，所以必须进行修正。通常高度阀的布置有“前二后一”和“前一后二”两种选择，在研究高度阀的影响时可以分为“单轴上有一个高度阀”和“单轴上有两个高度阀”两种情况进行分析。1)单轴上有一个高度阀一个高度阀控制单轴上两侧气囊，两侧气囊分别与高度阀两个出气口连通。正常情况下两侧气囊内气压相等；发生侧倾时，在理论上两侧气体会无阻滞流动，两侧气囊压力始终相等，形成的侧倾角刚度为“0”的情况。但实际上，由于高度阀内部接通气囊的气口较小(一般直径1.3mm以内⑦)、同时气管路较长并有弯曲布置，这都具有较强的节流作用；同时，由地

8、面不平引起的瞬态侧倾持续时间很短、幅度小，两侧气囊压差不大，所以实际气体流动量很小，气囊形成的角刚度只会有少量损失，绝不能简单的说角刚度为“0”。在侧