工程車制動時后輪跳動解決方案

程小建　符青萍

摘 要:通過對工程車空車制動時后輪跳動的原因分析,從理論及實踐上找出此類問題產生的根本原因,讓設計工程師工作中遇到類似問題時能迅速找到根本問題所在并解決。

關鍵詞:工程車后輪跳動同步附著系數變形

中圖分類號:U46 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0122-02

1 引言

工程車在空車制動過程中經常會出現后輪跳動,引起駕駛室震動造成平順性很差,而載貨物后又沒有后輪輪跳動情況,一些主機廠設計師通過很多方法如調整制動蹄片間隙,換制動閥等方法均不能解決問題而束手無策,下面通過筆者工作中一個車型出現同樣問題后的解決過程,理論及實踐相結合為該問題提出解決方案。

2 3052PER14100Q33-1是福田公司長沙汽車廠生產的工程車車型,軸距3300mm,前橋為1050橋,制動器φ310×80,后橋1080橋,后制動器改為φ320×95,懸架是前1061后140(表1)

3 現象

20km/h以上各速度緊急制動時駕駛室跳動。

4 初期已采取的措施及效果

①將前橋制動間隙調大至無剎車,不能解決;

②考慮到可能是前板簧剛度大,制動時引起的振動頻率高,將前懸架板簧改復合剛度(空載時剛度減小,滿載時滿足剛度要求),沒有解決問題;

③考慮到可能是后橋質量問題,換了后橋及貯能氣室后仍不能解決;

④將后橋制動間隙調大,至無剎車,才不跳動;

另行車制動時從側面觀測,駕駛室跳動系后輪跳動致。

5 原因初步分析

在制動過程中,制動強度等于整車的同步附著系數時,路面的附著效率最高,前后輪同時抱死,此時整車的制動減速度最大。由于許多因素影響,如:前后軸載荷的變化、路面狀況的變化等因素影響,整車不可能達到理想狀態。該車在空載狀態下制動時,后輪有連續跳動現象,初步分析有以下幾方面影響(見圖1)。

6 進一步分析

6.1 后板簧(主片)剛度不足

板簧主片剛度不足,整車制動時,板簧易產生S變形,易造成整車振動,可根據實際情況,把主簧第二片前吊耳處增加一卷耳(見圖2),

這樣相應增加了后板簧主片的剛度。但經試驗實際效果不明顯;所以可以考慮將板簧剛度整體進行加強(在滿足前后懸架偏頻匹配設計要求情況下)。

6.2 后輪滾動半徑大

整車制動時,后板簧的受力分析圖如下(見圖3):

M=F×R

F—制動時,地面產生的制動力

R—車輪的滾動半徑

后車輪滾動半徑R增大,在相同制動力的情況下,板簧受力矩增大,產生變形量越明顯。但因整車配置所需,7.50-16輪胎不能作調整。

6.3 前后軸制動力矩不匹配

根據計算公式:

在空載狀態下,整車的同步附著系數如太小幾乎接近于0,前輪抱死的滯后時間較長,滿載狀態,整車的同步附著系數增加,同步附著系數增加,前輪制動的滯后時間縮短,現象有可能會解除(見圖4)。

6.4 制動鼓失圓,制動器強度不足若制動鼓失圓,制動器強度不足,在制動時,也可能出現整車跳動現象,但經檢查制動鼓圓度滿足要求

6.5 改進措施

空載狀態,后輪抱死時,后板簧吊耳距地面的距離較大,所以后板簧產生變形量較大,間隔一個滯后時間,前輪抱死,由于前軸載荷增加,后軸載荷減小,隨之后輪的路面制動力減小,后板簧的變形量減小,在后板簧變形量減小的瞬間,后輪出現跳動現象。由于后輪非簧載質量較大,慣性較大,在板簧與輪胎的彈力下,交變激振加劇,制動時后輪出現連續的幾次跳動。滿載狀態,后板簧的變形較小(副簧起作用,剛度增加),后輪不會出現跳動現象。

因此將后板簧剛度適當進行增加(增加鋼板彈簧板厚或片數),作為解決方案之一。

同時必須重新匹配前后軸的制動力,制動器或制動氣室分別調整,根據以上計算公式進行理論分析(見圖5)。將前橋制動器規格調整到Φ320×95能達到該效果是最好的(圖中的同步附著系數0.437)使前輪制動的滯后時間縮短,作為解決方案之二。

上述兩個方案實施后,空車緊急制后輪跳動解決。

7 結語

造成整車抖動的主要原因是空載狀態下后軸軸荷過小、加上制動過程中存在動軸荷轉移的情況將進一步減小后軸荷,而整車只要進行制動則必然存在板簧的“S”變形,而“S”變形在板簧上所積聚的勢能(假設為U1)將與車輪與地面產生的反作用力矩能量(假設為U2)之間進行平衡。此時如果后簧的簧載質量(軸荷)小,對后橋的正壓力小,再加上后板簧剛度偏小則制動過程中的“S”變形越明顯,當U1>U2時則板簧將回彈使輪胎離開地面一次,形成一次車身振動。車輪離開地面后板簧能量完全釋放,當車輪著地后板簧再次能量積聚,U1、U2再進行下一輪平衡,如此直到整車停止,這樣就導致了整車在制動過程中駕駛室抖動。

調整并增大后板簧剛度會使“S”變形減小,在U1增長的過程中相對延長了板簧反彈的時間t,當該時間t大于整個制動過程所需的時間T時就避免了抖動的產生,同時合理調整整車的制動同步附著系數,使前輪制動的滯后時間縮短可以有效解決緊急制動時后輪跳動引起的駕駛室跳震。

參考文獻

[1] 張洪欣.汽車設計[M].機械工業出版社,1995.

[2] 余志生.汽車理論[J].機械工業出版社,1998.