工程车制动时后轮跳动解决方案

程小建　符青萍

摘 要:通过对工程车空车制动时后轮跳动的原因分析,从理论及实践上找出此类问题产生的根本原因,让设计工程师工作中遇到类似问题时能迅速找到根本问题所在并解决。

关键词:工程车后轮跳动同步附着系数变形

中图分类号:U46 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(c)-0122-02

1 引言

工程车在空车制动过程中经常会出现后轮跳动,引起驾驶室震动造成平顺性很差,而载货物后又没有后轮轮跳动情况,一些主机厂设计师通过很多方法如调整制动蹄片间隙,换制动阀等方法均不能解决问题而束手无策,下面通过笔者工作中一个车型出现同样问题后的解决过程,理论及实践相结合为该问题提出解决方案。

2 3052PER14100Q33-1是福田公司长沙汽车厂生产的工程车车型,轴距3300mm,前桥为1050桥,制动器φ310×80,后桥1080桥,后制动器改为φ320×95,悬架是前1061后140(表1)

3 现象

20km/h以上各速度紧急制动时驾驶室跳动。

4 初期已采取的措施及效果

①将前桥制动间隙调大至无刹车,不能解决;

②考虑到可能是前板簧刚度大,制动时引起的振动频率高,将前悬架板簧改复合刚度(空载时刚度减小,满载时满足刚度要求),没有解决问题;

③考虑到可能是后桥质量问题,换了后桥及贮能气室后仍不能解决;

④将后桥制动间隙调大,至无刹车,才不跳动;

另行车制动时从侧面观测,驾驶室跳动系后轮跳动致。

5 原因初步分析

在制动过程中,制动强度等于整车的同步附着系数时,路面的附着效率最高,前后轮同时抱死,此时整车的制动减速度最大。由于许多因素影响,如:前后轴载荷的变化、路面状况的变化等因素影响,整车不可能达到理想状态。该车在空载状态下制动时,后轮有连续跳动现象,初步分析有以下几方面影响(见图1)。

6 进一步分析

6.1 后板簧(主片)刚度不足

板簧主片刚度不足,整车制动时,板簧易产生S变形,易造成整车振动,可根据实际情况,把主簧第二片前吊耳处增加一卷耳(见图2),

这样相应增加了后板簧主片的刚度。但经试验实际效果不明显;所以可以考虑将板簧刚度整体进行加强(在满足前后悬架偏频匹配设计要求情况下)。

6.2 后轮滚动半径大

整车制动时,后板簧的受力分析图如下(见图3):

M=F×R

F—制动时,地面产生的制动力

R—车轮的滚动半径

后车轮滚动半径R增大,在相同制动力的情况下,板簧受力矩增大,产生变形量越明显。但因整车配置所需,7.50-16轮胎不能作调整。

6.3 前后轴制动力矩不匹配

根据计算公式:

在空载状态下,整车的同步附着系数如太小几乎接近于0,前轮抱死的滞后时间较长,满载状态,整车的同步附着系数增加,同步附着系数增加,前轮制动的滞后时间缩短,现象有可能会解除(见图4)。

6.4 制动鼓失圆,制动器强度不足若制动鼓失圆,制动器强度不足,在制动时,也可能出现整车跳动现象,但经检查制动鼓圆度满足要求

6.5 改进措施

空载状态,后轮抱死时,后板簧吊耳距地面的距离较大,所以后板簧产生变形量较大,间隔一个滞后时间,前轮抱死,由于前轴载荷增加,后轴载荷减小,随之后轮的路面制动力减小,后板簧的变形量减小,在后板簧变形量减小的瞬间,后轮出现跳动现象。由于后轮非簧载质量较大,惯性较大,在板簧与轮胎的弹力下,交变激振加剧,制动时后轮出现连续的几次跳动。满载状态,后板簧的变形较小(副簧起作用,刚度增加),后轮不会出现跳动现象。

因此将后板簧刚度适当进行增加(增加钢板弹簧板厚或片数),作为解决方案之一。

同时必须重新匹配前后轴的制动力,制动器或制动气室分别调整,根据以上计算公式进行理论分析(见图5)。将前桥制动器规格调整到Φ320×95能达到该效果是最好的(图中的同步附着系数0.437)使前轮制动的滞后时间缩短,作为解决方案之二。

上述两个方案实施后,空车紧急制后轮跳动解决。

7 结语

造成整车抖动的主要原因是空载状态下后轴轴荷过小、加上制动过程中存在动轴荷转移的情况将进一步减小后轴荷,而整车只要进行制动则必然存在板簧的“S”变形,而“S”变形在板簧上所积聚的势能(假设为U1)将与车轮与地面产生的反作用力矩能量(假设为U2)之间进行平衡。此时如果后簧的簧载质量(轴荷)小,对后桥的正压力小,再加上后板簧刚度偏小则制动过程中的“S”变形越明显,当U1>U2时则板簧将回弹使轮胎离开地面一次,形成一次车身振动。车轮离开地面后板簧能量完全释放,当车轮着地后板簧再次能量积聚,U1、U2再进行下一轮平衡,如此直到整车停止,这样就导致了整车在制动过程中驾驶室抖动。

调整并增大后板簧刚度会使“S”变形减小,在U1增长的过程中相对延长了板簧反弹的时间t,当该时间t大于整个制动过程所需的时间T时就避免了抖动的产生,同时合理调整整车的制动同步附着系数,使前轮制动的滞后时间缩短可以有效解决紧急制动时后轮跳动引起的驾驶室跳震。

参考文献

[1] 张洪欣.汽车设计[M].机械工业出版社,1995.

[2] 余志生.汽车理论[J].机械工业出版社,1998.