城鄉(xiāng)客運城市客車平順性及懸架可靠性改進

周保成，史先松

(安徽安凱汽車股份有限公司，合肥 230051)

國家“村村通”工程實施后，全國鄉(xiāng)村公路網(wǎng)不斷完善，各地紛紛實施城鄉(xiāng)客運一體化，逐步推進城鄉(xiāng)公交化。為應對市場變化，我公司針對鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路特點，開發(fā)出了6.5 m純電動城鄉(xiāng)客運城市客車。自2018年上市至今，結(jié)合市場調(diào)研反饋，進行平順性及可靠性的改進，更好地服務于國家“村村通”工程。

1 理論分析

懸架偏頻是影響整車行駛平順性的主要因素之一。一般偏頻越低，平順性越好。懸架彈性元件的受力狀態(tài)是影響懸架系統(tǒng)可靠性的主要因素[1-2]。通過調(diào)整板簧剛度及減振器阻尼，對懸架偏頻及板簧應力進行重新計算分析，以降低懸架偏頻及板簧應力，從而提高板簧懸架的平順性及可靠性。

1.1 平順性對比計算

1) 調(diào)整懸架偏頻。承載不變，增大板簧靜撓度，前簧靜撓度增大17 mm；后簧靜撓度增大12 mm。板簧材質(zhì)都采用50CrVA，改進前的前、后簧都采用等剛度變截面兩片簧結(jié)構(gòu)，改進后的前、后簧都采用等剛度變截面三片簧結(jié)構(gòu)。對比數(shù)據(jù)見表1。

表1 板簧改進前后部分參數(shù)對比

2) 調(diào)整減振器阻尼。根據(jù)優(yōu)化后的懸架偏頻匹配計算，降低減振器的阻尼力，對比數(shù)據(jù)見表2。

表2 減振器阻尼力對比表

1.2 板簧可靠性分析

為保證板簧的可靠性，板簧葉片內(nèi)部的峰值應力應小于材料的允許抗拉強度。一般應力越低，可靠性越好。板簧材料50CrVA的抗拉強度≥1 275 N/mm2[3-4]。應用公式(1)對板簧各應力點截面應力進行分析對比，找出最大應力：

F=3LG/(BH2)

(1)

式中：F為板簧截面應力，N/mm2；L為應力點據(jù)卷耳孔中心距離，mm；G為板簧單邊簧載，N；B為板簧寬度，mm；H為軋點厚度，mm。

經(jīng)計算，前板簧滿載最大動撓度位置處的最大應力改進前、后分別為910 N/mm2、884.3 N/mm2；后板簧滿載最大動撓度位置處的最大應力改進前、后分別為965 N/mm2、881.5 N/mm2。

改進后板簧葉片極限應力與所選材料抗拉強度極限之間的余量更大，板簧可靠性更好。

2 測試驗證

2.1 整車平順性測試

在良好路面上實車測試，分3個方案[5-8]：方案1—原車測試(原板簧+原減振器)；方案2—更換新板簧后測試(新板簧+原減振器)；方案3—更換減振器測試(新板簧+新減振器)。測試結(jié)果對比見表3和表4。

表3 駕駛員座椅總加權(quán)加速度均方根值試驗結(jié)果對比

表4 駕駛員同側(cè)后橋正上方座椅總加權(quán)加速度均方根值試驗結(jié)果對比

從以上測試數(shù)據(jù)可知：采用方案2的整車平順測試效果最好，板簧剛度調(diào)整對改善平順性有效；采用方案3的部分測試結(jié)果出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，說明減振器阻尼力的調(diào)整對改善平順性不可靠。

2.2 板簧臺架可靠性試驗

標準GB/T 19844—2018[9]中6.3.4疲勞壽命要求：在應力幅為323.6MPa、最大應力833.5MPa的試驗條件下，彈簧疲勞壽命應不低于10萬次。改進前的兩片簧結(jié)構(gòu)前、后簧臺架疲勞試驗分別達到23.5萬次和21.9萬次；改進后的三片簧結(jié)構(gòu)前、后簧臺架疲勞試驗分別達到34.2萬次和31.16萬次[9-10]。

3 結(jié)束語

改進后每輛車前、后懸架成本分別增加約131.98元和158.18元。車輛的平順性與懸架的可靠性是相互約束影響的關(guān)系，降低板簧剛度提高平順性的同時，板簧葉截面峰值應力就會增大，可靠性變差。通過板簧片數(shù)的調(diào)整，在降低截面應力提高整車平順性的同時，改善了懸架系統(tǒng)的可靠性，可以更好地適應鄉(xiāng)村道路的特點。