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  }荞熊燕撇巍弊瓣.d* 【摘要】对半挂车双轴无拉杆平衡悬挂系统在使用过程中出现的轮胎非正 常磨损、钢板弹赞总成滑板非正常磨损、悬挂系统紧固螺栓和铆钉的松动,这三 个方面的问题进行了认真的分析和探讨,并且提出了相应的改进措施。特别是对 钢板弹贫总成在空载运输的情况下,保持原有的钢板弹黄总成作用长度和总片 数不变的条件下,以降低钢板弹摘总成振动频率入手,对钢板弹筑总成进行分两 组计算,达到减少上述三个问题出现的目的。 关扭词 半挂车 是挂系统 钢板弹. 计旅 有一定的影响,当悬挂系统刚度不足时,半挂 1引 :一言 车承载后其悬挂系统两侧向外变形,使得桥 我厂生产的15t半挂 上内侧的轮胎磨损严重,由此轮胎出现非正 车,其悬挂系统是采用双 常磨损。我厂生产的单桥lot半挂车曾出现 轴无拉杆平衡悬挂系统, 过此问题。 具有结构简单,使用保养 2.1.2 牵引铭中心与双后桥两轴线中心等 方便,维修费用及造价相 腆三角形误差 对低廉,悬挂系统和半挂 当半挂车牵引销中心与半挂车双后桥两 车车架三点支承对车架受 钢板弹簧总成的固定端中心出现等腰三角形 力很有利等特点。所以其 误差时,则造成半挂车轮胎在运输过程中的 超载能力很强,车架及承 轮胎非正常磨损。 载桥坚固耐用,加上购置 2.1.3 钢板弹簧总成的振动频率 及维修配件价格相对低 钢板弹簧总成在半挂车行驶中,其振动 廉,因此在新疆半挂车市 频率对轮胎的非正常磨损起着重要的影响。 场上一直占据主导地位, 这是因为半挂车行驶时,轮胎与地面的接触 多年来深受用户欢迎,但 为滚动的正常磨损,当钢板弹黄总成的振动 该产品并非完美无缺,通 频率过大时.轮胎不仅有与地面接触的正常 过市场调查和三包质量信 磨损,还有因钢板弹簧总成的振动引起轮胎 息反馈发现,我厂半挂车 与地面跳跃式的滚动磨损,则造成了轮胎的 使用了一段时间后常出现 非正常磨损口 以下问题。 2.2 钢板弹赞滑板的非正常磨损 (1)半挂车轮胎非正 因为半挂车在正常行驶过程中,钢板弹 常磨损; 簧总成始终与平衡摆臂中的钢板弹黄滑板接 (2)钢板弹簧总成滑板非正常磨损; 触,此时的磨损属于正常磨损。但是当钢板弹 (3)悬挂系统紧固螺栓和铆钉的松动。 簧总成振动频率过大,特别是在空载下振动 频繁,则滑板除正常磨损外,还要增加钢板弹 簧总成振动而引起的冲击磨损以及钢板弹簧 问题分析 总成上下跳动对滑板的敲击,故使得钢板弹 划 半挂车轮胎非正常磨损 簧滑板出现了宽度等于钢板弹簧宽度的很深 2.1.1 悬挂系统刚度的影响 的沟槽,甚至于滑板断裂,这就是钢板弹簧滑 我们知道悬挂系统的刚度对轮胎的磨损 板的非正常磨损。 ·51· 万方数据 1,1彝雄薰翼. 2.3 悬挂系统紧固螺栓和铆钉的松动 板弹簧总成(二组)进行计算。 钢板弹簧总成在空载下的振动频率大 3.2 钢板弹赞滑板的非正常磨损 时,则振动就很频繁,振动引起的冲击能量通 若要减弱钢板弹簧滑板的非正常磨损, 过悬挂系统的联接件,传递到悬挂系统的紧 就必须从减少钢板弹簧总成在空载时的振动 固螺栓和铆钉,使得紧固螺栓和铆钉产生了 频率人手。 松动现象,影响了悬挂系统的强度,造成轮胎 3.3 悬挂系统紧固姆栓和铆钉的松动 的非正常磨损。 减少钢板弹簧总成在空载下的振动频 率,是防止悬挂系统总成的紧固螺栓和铆钉 抓W94#11* 欺燕价孰 松动的关键。 经过以上分析可以看出,解决钢板弹簧 3.1 半挂车轮胎非正常磨损 总成在空载下的振动频率.是减弱和防止上 3.1.1 慈挂系统刚度的影响 述三个问题的关键。现在就保持15t半挂车 通过类比可以看出lot半挂车单桥满载 原有的钢板弹簧总成的作用长度和总片数不 轴荷为7640kg,而15。半挂车的单轴满载轴 变的条件下,对钢板弹簧总成进行分两组计 荷为5890kg,与车架的联接方式分别为单根 算,以达到降低钢板弹簧总成在空载下的振 2字梁和两根Z字梁铆接到车架上,所以从 动频率的目的。 单桥满载轴荷与联接方式这两个方面比较, 由于悬挂系统是采用双轴无拉杆平衡摆 15t半挂车都比lot半挂车好,可以排除悬挂 臂,4件对称式钢板弹费总成组成的。如图2 系统的刚度影响,如图1所示。 所示。 一污1纵,厂一斗 固a翻 困定困 单根工字舜;q 双很工字资 图2 图 1 则单件钢板弹簧总成在空载、满载 3.1.2 牵引葫中心与双后桥轴线t)时所承受的载荷。见表to 三角形误差 这种误差因素可以通过在产品生产制造 过程中,对产品严格按技术要求制作和测量, 配备一定的工装、检具和量具,就能克服等腰 由于原钢板弹簧总成的总片数是13片, 三角形不等腰的误差引起的轮胎非常磨损。 其中主片是2片,它的刚度C=678kg/cm, 3.1.3 钢板弹赞总成的振动频率 在空载F的变形f=0.73cm,偏频Po=351 15t半挂车轮胎非正常磨损主要就是这 次/mina 种原因造成的,若要减少轮胎的非正常磨损, 为了减少原钢板弹簧总成在空载下的振 只有从减少钢板弹簧总成在行驶过程中空载 动频率,在保证其总片数不变的情况下,则将 时的振动频率人手。采用变刚性(变曲率)钢 原钢板弹簧总成分为两组进行计算。由下列 万方数据 一荞粼崔葬哪瓣黛彝瓣.。.,二 公式可以计算出第一组钢板弹获在主片是2 从空载开始分别按以下载荷25okg、 片,第一组的总片数分别为4片、5片、6片、7 500崛、75okg、1以旧kg、125okg加载(单件钢板 片、8片,第一组钢板弹簧空载时的变形、刚 弹簧总成),则第一组钢板弹簧在总片数不同 度和偏频是 时与第二组钢板弹簧接触时的挠度,计算见 川 表4。 刚度:C二占(L乙as)3kgf/ cm 襄4 挠度:f=粤。m ( 2 ) 几()。几》北《)(几)之() ‘ 搬 偏频 :N二3oo 次/min ( 3 ) 250kg 3.07 2,56 2。19 1.92 1.7,银河官网 厅 500k吕 4.10 3.41 292 2 56 2.39 式中: 750kg 5.13 4t27 366 3_20 2.98 10一断面惯性矩 几二6709.%m砂 10的k氏 6.16 5.13 4,39 384 3.58 a 非工作长度系数a=0.4 1250kg 7.19 5。98 5 12 4.48 4。.5 召‘钢材弹性模量E二2.lxl了k梦/m砂 f;、f,、f、‘f,、f:表示总片数为4片、5 5一骑马螺栓中心距 5=132mm 片、6片、7片、8片时,第一组钢板弹簧的挠度。 乙— 作用长度 L=1040mm 从加载后第一组钢板弹黄与第二组钢板 no-- 表示第一组的总片数为4片、5片、 弹簧接触到满载时,钢板弹簧总成的挠度(单 6片、7片、8片。 件)见表5。 2 (4) 襄5 ,二又 刀由主片数与第一组分组总片数之比 载荷(k.) 1878 1628 1378 1128 878 6是形状系数与片数有关,根据资料查 挠度(。二) 2.77 2.40 2.03 1.66 1。29 表可得。 加载(Lg) 25D 5oo 750 1门X旧 1乃0 现将no与刀和占列表见表2。 空载(吨) 4叼7 表2 满毅(L)‘ 262 5 nO 4 5 6 7 8 第一组片数 4}5}石}7}吕 刀 0.5 0.4 0.3333330.2857.42 0.25 从加载后第一组钢板弹簧与第二组钢板 占,… 5吕840 1.2045 1.2故254 1345884 弹簧接触,钢板弹簧总成超载时,钢板弹赞总 成的挠度(单件)见表6。 在各项参数确定后,代人公式,则可得第 表6 一组钢板弹簧在总片数不同(空载)时,其刚 度、挠度和偏频,见表30 毅荷(掩) 2303 2050 1803 1553 1303 裹3 挠度(。。) 3。40 3.03 2,66 229 1.92 加载(kg) 250 5oo 750 1以城】 1250 次C(k召/。m) 月cm) N(次,min) 空载(k名) 497 4 243 20 212 超载(kg) 3050 5 292 1.7 230 第一组片数 4}5}6},}忍 6 341 1,46 248 从空载到满载钢板弹簧总成的静挠度 7 390 127 266 (单件)是表4和表5的数据之和 (第一组钢 8 418 119 275 板弹簧在不同片数、加载不同时)见表7。  一 籣一一?一?‘...‘? 万方数据 、、,。。撇黝攘夔1一‘ 衰7 考虑到钢板弹簧总成使用过程中的超载 议 、rC(0.) rC((m.)rC(m.《)rC(m.《) 因素,从表4和表5中看出,只有第一组钢板 C(111) 弹簧的总片数为8片,加载250kg,第一组钢 250k8 5.解 5.33 4.96 4.69 4.56 板弹簧与第二组钢板弹簧接触,才能满足静 5佣kg 6 50 5.81 533 4.96 4.79 强度的要求。 750k8 7.16 6.30 5.69 5.23 5.01 因此决定取第一组钢板弹簧的片数为8 1以习召 7.82 6.78 ‘,仍 5.50 5.24 片,第二组钢板弹簧的片数为5片,钢板弹簧 125018 8.48 7.27 6.41 5.77 5.47 总成的满载静挠度f=4.56cm,设计计算各单 片的曲率半径和弧高。 介ifSlf6,f7lf:表示第一组总片数为 4片、5片、6片、7片、8片时,钢板弹簧总成 因为钢板弹簧总成夹紧前后有一个弧高 变化△H,由资料可得: 的挠度口 从空载到超载钢板弹簧总成的静挠度是 LH二He一M 一1)A (6) 二、((L:-LuS) 表4和表7的数据之和 (第一组钢板弹簧在 n Lr 不同片数、加载不同时)见表8. 八口二下下丁 (7) OM 班8 式中: a*Apt((cIm.)h(cm《) 、he(m) Ha总成自曲弧高 c(m) c(m) H一夹紧后总成无载弧高Hi=Hr十了十△ 250纯 氏43 5.96 5.59 5.31 5.10 H)一满载时总成弧高 Hr=1.Ocm 500tg 7.09 6.44 5.96 5‘57 5.30 f-满载静挠度 j=4.56cm 7504 7.75 氏93 6.32 5.85 5.50 乙一非线性附加变形d二I.。。m 1Q以挂名 8.41 7.41 6.68 6.12 5.70 L一作用长度 L二104cm 12504 9.06 7.90 7.05 6.40 5.90 , 非工作长度系数a=0.4 S-骑马螺栓中心距 S二13.2cm f.f},f.,f}.f:表示第一组总片数为 4片、5片、6片、7片、8片时,钢板弹簧总成 将以上数据代人式(6)和式(7)后得: 的挠度。 H =6.56cm 而钢板弹簧总成的许用应力,由资料可 AH二0.72cm 知Q〔〕二4500kg/cm一5500kg/cm,按静强度 Ho=7.28cm 计算公式: Ru钢板弹簧总成自由曲率半径 _ 刀 1042 。,. __6E (5) 」。《二下二犷=不气了篇-言言二183.rem 。一 SL ono 己八 r.Lo 式中: 则第一组钢板弹簧各单片的曲率半径和 E-钥材的弹性模量 E=2.1、100kg/cm 弧高计算见表90 h-钢板弹簧叶片厚度 h二1.lcm 第二组钢板弹簧夹紧后空载时的曲率 L-有效作用长度 L二98.72cm 半径是第一组钢板弹簧从空载、加载到 子一形状系数6二1.345884 250kg时,第一组钢板弹簧与第二组钢板 (f一许用静挠度 弹簧接触的曲率半径加上第一组钢板弹簧 就可以得出许用静挠度 (f),则 f〔)_ 片数的总厚度,而此时第二组钢板弹簧并 4.26cm-5.20cma 没有变形。 所以:H=6.56一1.79=4.47cm 万方数据 龚._一,。 Rl二弓麦 ‘二』旦2』乙=2554功m 5802 r一1〕xl3.2二 SH, 8x4.77 一0.4火132 花〔丽 RZ二R,+sh=2554+sxll=2642mm 2.74mm 则夹紧空载弧高从 所以月公=丛 +△从 二 刀 _ 527.8生 13.2+2.74=15.gmm J22竺下下丁 二 =13.ZrO1” 6找2 8X2642 尸 5802 由于第二组钢板弹簧也有夹紧前后的弧 人倪一SHa, 8xl59二264 5mm 高变化八从 第二组钢板弹黄各单片的曲率半径和弧 。 LZ 高计算见表100 ‘、才之2二L,, 。、,一1]丛二 、石 一 口口j 襄9 曲率 砚 高 片 片 顶 应 力 l 2口 “ ...叫甲 , 半径 口 口亩 几 召内 彭竞,瓷竺 凡 从 号 黑《,(“/mm.》 (10一礴.m) (ID一m‘m) (m.》 (..) 一30 一2 ‘ 一 1 55t7 1 l } 2,9 一{ 3584 2 一22,5 _1.,5 一 2驯)7 } 3.44 54 , 3 一 15 一盆2叼 一 1 2峪39 } 502 1 4.比 一 4 一 7。5 ~0.石5 一 } 峪‘.1 1 4.74 一} 2110 l1 , 39 5 ,,5 0.6, 一 1 6.似 一} 1656 } 53.6 6 15 1‘2, 6。68 1 1,‘, { 53.‘ 7 22 5 1,,j 7。34 1 .362 } ,‘6 8 1 30 2 6 1 7.,9 } 12,2 1 3‘.5 表 10 曲* 饭离 片 预应力 1 2口砚 遨二咨十三巴坚~ 半径 『幻J 几 五而 搜 ‘人。 石人 蓦 (羔〕(k./mm,) (10一礴~ ) (10一m‘m) (10一减mm) 凡 肠 (m爪〕 (m.) , 一20 } 2.05 4.,. }} 8.6 1 一:.73 } 翻O 一 10 } 9.9 _0.86 }{ 2.,2 11 3425 } ll l1 O 3 78 0 }{ 3.,8 一1 26月6 } } 9.1 12 lO 1 下.5 0肠 一} 4.64 一1 21,5 } 1 54 」3响 } 2。 一 且.,3 一} 5 “ } 151, 1 前高后低)半挂车双桥承载不均,而当重载时 4精束绮 半挂车车架变平的因素,来设计非对称式钢 通过上述对钢板弹簧总成的分组计算, 板弹簧,以求达到减少空载的半挂车钢板弹 在满足强度的条件下,其空载时的振动频率 簧的受力状况,并减少其振动频率,此外还可 N二351次/min减少到N=282次/min,降 以考虑增加减振装置以及摆神支承轴增加阻 低了20%,达到了设计所要求的目的,可以 尼衬套等方法,以防止车桥过坑跳空时平衡 相对减弱半挂车悬挂系统出现的三个问题。 摆臂急剧摆动造成有害冲击。同时保证钢板 我厂巧t半挂车按本文设计计算付诸实 弹簧总成空载与满载时的振动频率尽可能地 行后,再走访用户,证明文中提到的三个问题 接近,来达到设计所期望的要求。这些都是我 已基本得到控制和改善,从而进一步提高了 们正在做和准备做的事情。 我厂产品质量。但是要彻底地消除悬挂系统 参考文献 出现的问题,就必须更进一步改进悬挂系统 1 吉林工业大学教研室.汽车设计.北京:机械工 的结构,合理优化设计钢板弹簧总成的作用 业出版社,198认 长度,并采用非对称式钢板弹簧总成。究其 2 余志生.汽车理论.北京:机械工业出版杜,1988. 3 机械设计手册联合编写组.机械设计手册.北 原因主要考虑由空载至满载时牵引车后驱动 京 化学工业出版社,1987 桥 (单桥驱动)变形最大(空载时半挂车车架 收稿 日期理以拍一04一24 ~一 口. 衍一 一 卜 万方数据

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