[实用新型]中/后桥油气悬缸平衡悬架底盘结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种底盘结构，具体地是公开一种中/后桥油气悬缸平衡悬架底盘结构。 

背景技术

公路重卡是典型的公路载重运输车辆，通常采用6X4钢板弹簧悬架(简称板簧悬架)底盘结构。其产品的技术成熟度、生产的专业化程度，市场销售量、保有量，均达到较高水平，在公路运输中有着非常广泛的应用。 

借助于产量、配件和价格的优势，公路重卡在矿山、工地等非公路环境中，也有着大量的使用。由于受原始底盘宽度的限制，公路重卡通常是采取加高货箱的方式，来满足矿山工地更大运输量的需求。但由于矿山工地恶劣的道路条件，使得公路重卡运行的稳定性和安全性成为一个无法回避的矛盾，制约了车辆的进一步应用和发展。 

图1所示，为公路重卡常用的中/后桥钢板弹簧悬架结构。为弥补板簧弹性的不足，少数高端产品在钢板弹簧下面又布置了橡胶弹簧。 

近几年，公路重卡经过进一步演化变形，又派生出了一种新的产品——宽体矿车。这种车型对底盘尺寸及结构进行了加宽、加强。包括车架的宽度、结构尺寸及强度，前/中/后桥的轮距、数比及强度，板簧的尺寸及数量等都进行了大幅增加及提升。宽体矿车比之前的公路重卡，已经彻底脱离了道路车辆宽度及轴荷等国家标准的规定，整车的承载量及稳定性大幅增加，进而发展成为一种完全应用于矿山市场的土方运输设备。 

但是，同公路重卡一样，宽体矿车仍然是采用6X4钢板弹簧悬架结构。板簧悬架是基于公路道路条件下的典型技术架构，对矿山/工地等非公路路面的适应能力很差。 

对公路重卡而言，其板簧悬架技术体系所基于的路面条件、车型外廓尺寸、轴荷及质量限值，都有着国家标准的严格规定。因此，在公路运输条件下，板 簧的数量以及整体变形能力，都能够满足承载以及路面坡度、不平度的要求。但进入矿山/工地等非公路环境后，一方面，载重量的增加导致板簧数量的进一步增加，而板簧数量的增加又进一步降低了悬架的变形范围和对路面的补偿能力。另一方面，矿山/工地的路面条件，又要求车辆悬架系统，能够提供比公路路面条件下更大的变形范围和补偿能力。这是一对无法解决的矛盾。 

目前，宽体矿车的载重量已经达到公路重卡载重量的两倍以上，且板簧数量也同比翻倍。板簧整体的可变形量以及对地面的补偿能力大幅下降，而矿山/工地的道路条件要大大超出公路道路标准，承载与减震的矛盾就更加突出。由于载重的显著提升，悬架系统内整体弹性的不足，以及自身容量的限制，原来与板簧配套使用的液压减震器也无法在系统中应用。整个宽体矿车的板簧悬架系统完全呈现出一种大刚性、无阻尼的不良状态。宽体矿车在矿山工地的整个运行环境中，冲击振动非常剧烈，部件极易受损，故障率高。整车寿命平均2年，最长不超过3年。 

图2所示，为宽体矿车采用的中/后桥钢板弹簧悬架结构。从图中可见板簧数量大幅增加。为弥补板簧弹性的不足，有些车型方案在板簧下面也布置了橡胶弹簧，但带来的问题较多，实际很少采用。 

从现有状态上看，宽体矿车所采用的板簧技术架构，已经超出了其技术体系的上限。这对于载重量的进一步提升、产品的系列化，降低故障率、提高车辆出勤率及整车使用寿命，成为一个致命性障碍。 

另外，无论是公路重卡还是宽体矿车，采用多片板簧结构的悬架，其压缩与回弹的力学特性有着明显的差别。图4所示，为板簧与轮胎构成的力学模型。其中，M为簧载质量，m为非簧载质量，K为钢板弹簧。板簧压在桥的上面，对桥只提供压力，不提供拉力。图6所示，为中/后桥板簧悬架构成的力学模型。其中弹性元件由一组长短不同的多片钢板弹簧构成，逐级压在桥的上面。悬架理论工作范围处于钢板的压缩范围之内。随着压缩量的增加，上部稍短的板簧逐步开始变形受力，系统呈现出近似的变刚度特性。当车辆设计载重不太大、板簧片数少(主要是长钢板弹簧)或运行在良好路面上时，悬架的振跳范围可以 完全控制在板簧的压缩范围内，系统可以确保车辆正常工作。当车辆设计载重加大、板簧数量增加或运行在不良路面时，悬架的振跳范围可能会超出板簧的设计压缩范围。这时会出现：在回弹过程中多片板簧逐个丧失对桥的作用力，直至悬架系统完全丧失弹性——形成被抛空的状态。这对车辆的主要部件会造成严重损坏，并影响车辆的行车安全。 

这就是传统的板簧悬架结构比较适用于公路体系路面条件，承载不太大、板簧片数不太多、良好路面(小变形路况)的原因。对于矿山工地等非公路环境，车辆载荷大、板簧片数多、路面条件差，板簧的可供变形范围减小，而悬架的振挑范围显著增加，板簧的这一结构性缺陷就非常明显了。通过增加板簧数量来增加板簧悬架车辆载重量是有一定限度的。板簧悬架并不是一种全路面悬架。