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2013年第2期

连接式油气悬架在铰接式自卸车上的应用

中环动力(北京)重型汽车有限公司徐乃镗马一陈磊

【摘要】本文对全路面铰接式自卸车的链接式前油气悬架的工作特性进行了探讨，并进一步讨论了装用连接式油气悬架的铰接式自卸车，行驶转向时的车架侧倾角计算。

关键词：铰接式自卸车连接式前油气悬架车架侧倾角计算

近年来，随着国内外采矿工业、水电建设、森林采伐和机场与港口建设的迅猛发展，在非公路运输车辆中又出现一种新型的铰接式自卸车(Ar-ticulatedDampTrack)。它的原理与普通刚性车辆有一定差异。主要是铰接式自卸车采用组合式车架，整体车架是由前后两段组成，中间由铰链连接，车架间可做相对偏转。车架铰点前段为动力部分，后段为支撑翻斗的主车架，借助液压缸实现折体转向。成功地把装载机和汽车的主要优点有

机地结合在一起，具有多向自由度，提高了车辆的爬坡能力和机动灵活性，更适应无路面全天候条件下运输作业。

铰接式自卸车自20世纪40年代在北欧斯堪的纳维亚半岛问世以来，至今已有70年历史。20世纪70年代在世界发达国家开始盛行，90年代普及全球，并显示出强大的生命力。我国在上世纪70年代末开始引进，并逐渐消化仿制，目前正在迅速发展。整车外形(见图1)

图1

铰接式自卸车的发展，促进和推动它向安全、稳定、舒适方向进步，并对其底盘行驶平顺性提出了更高的要求。油气悬架在铰接式自卸车的应用就是其中技术改进之一。在各种悬架型式中，以非线性变刚度油气悬架的选用最为普遍，也能较好地适应铰接式自卸车行驶需求。实践证明在前悬架选用与刚性自卸车相似的独立式油气悬架，在直线行驶和转向时车辆的侧倾较为严重，横向稳定性也不够理想，经常有侧倾发生。为了减少这种侧倾发生，提高行驶稳定性，可以通过最简便的方法改进，

就是选择连接式油气悬架装置。该文将在这里初步探讨其连接式油气悬架的抗侧倾机理和设计方法，目的就是改善目前铰接车的行驶稳定性，提高设计水平。

1原理简介

通常铰接车的一组前油气悬架，是由两个液压缸和两个蓄能器组成，或者是液压缸和蓄能器组合为一体的两个简单式的独立油气悬架。为了便于探索，这里以前者为例进行阐述。该系统油

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气悬架的两个液压缸两端分别铰接在车架与车桥之间。蓄能器则装在车架上，管路将它们连为一体(见图2a)。蓄能器在该系统中主要起弹性元件作用，靠密封在蓄能器中气体的弹性变形来承担载荷。缸中的油液只为传递介质，它能将缸体中活塞的受力经管路传递到蓄能器内的气体中去，靠气体的弹性震动频率匹配来满足整车的平顺性。

a独立式悬架b连接式悬架

图2

由于悬架一组油缸的连接方式不同(见图2a与b),它们的刚度和车辆的固有频率也有显著变化。表现出连接式油气悬架系统能大大地增强整车的抗侧倾刚度，有效地减小车辆在不平路行驶和转向时车架的侧倾角，提高车辆行驶稳定性。主要原因是连接式油气悬架与独立式油气悬架它们的刚度与固有频率两关键参数不同。

2刚度与固有频率

油气悬架的固有特性是指由悬架本身机构所决定的特性。主要是悬架的刚度和固有频率。而其中悬架的刚度则是决定车架侧倾角刚度的关键参数：下面就对该参数进行探讨比较，并说明它的抗侧倾特性。

该连接式油气悬架(见图3)的平衡方程式：

F?=P?·A?-P?·A?(1)F?=P?·A?-P?·A?(1)式中：F?·F?——分别为左右两油气悬架可承

载的负荷；

P?·P?——为左右液压缸无杆端腔内的

压力；

A?·A?——分别为液压缸中无杆端与有杆端活塞的有效面积。

(1)首先假设车辆静止时为：

F?=F?=F?

(2)

连接式悬架工作原理图

图3

(2)车辆正常行驶在左右两车轮受力相同(同时受相等冲击)时，左右两液压缸的受力也相同。此时，

F?=F?=F(但这时F≠F?)

因此，P?=P?=Ph?=h?=h

V?=V?=V

式中：h?·h?——左右两侧油缸内活塞的位

移量；

V?·V?——左右两蓄能器内气体的容积。

上述左右两组油气悬架系统，由于它们的几何和受力是对称的，因此可简化为半边进行分析计算它的主要物理参数。这时油气悬架上的载荷F与蓄能器中气体的压力关系为：

F=P(A?-A?)