空气悬挂是利用内置帘布线的橡胶气囊压缩空气的反力隔振的一种弹性元件。本文中的空气悬挂由上压板、橡胶帘布气囊、底板组成 (如图 1所示 )。基于空气悬挂的车辆舒适性要求对其进行试验研究, 为空气悬挂的设计提供依据。

1 试验原理

试验依据国标空气悬挂试验标准 GB /T13061-1991, 对空气悬挂进行静态特性试验研究。其基本原理: 信号发生器产生初始信号, 初始信号经电荷放大器放大后作用到控制器上, 同时, 作动器的位移传感器采集反馈信号, 经过电荷放大器放大后也加载到控制器上, 控制系统对指令信号与反馈信号进行比较, 生成所需要的插值信号, 经功率放大器放大后控制作动器的运动。

本试验仪器采用 MTS831弹性元件测试系统, 如图 2所示。MTS831弹性元件测试系统可以测量空气悬挂的动态及静态刚度, 进而验证理论分析的正确性, 同时为弹性系统的设计提供依据, 从而设计出性能优异的车辆悬挂系统。

2 试验方法

21将空气悬挂固定在空气悬挂专用试验台架上,调整其安装高度, 应为空气悬挂的标准高度 170mm,然后加压, 使空气悬挂内压达到019 M Pa。

22 对空气悬挂以 8 mm /m in 的速度缓慢施加压力, 将空气悬挂压缩到最大行程, 连续记录空气悬挂位移与施加载荷值, 形成位移 - 载荷曲线。

23 对空气悬挂以 8 mm /m in的速度施加拉力, 将空气悬挂伸长到最大行程, 连续记录空气悬挂位移与施加载荷值, 形成位移 - 载荷曲线。

24 调整空气悬挂内压, 重复以上步骤, 试验结果如图 3、4所示。

3 试验结果分析

31 由图 3可以看出, 空气悬挂的刚度特性呈现明显的非线性。空气悬挂平衡点附近刚度值较小, 离平衡点越远刚度值较大。在不同的初始内压下, 空气悬挂的刚度特性差异较大。初始内压增大, 刚度加大, 承载能力增强, 这一特性有利于设计出性能优良的车辆悬挂系统。

32 由图 4可以看出, 随着空气悬挂内压的增大,空气悬挂在平衡点附近的承载能力也随之增大。因此, 可以在不改变空气悬挂高度的前提下, 通过改变空气悬挂内压进而调整空气悬挂的承载能力。

4 空气悬挂的优点

41 空气悬挂可以提升车身高度以提高车辆在极差路面上的通过性能, 同时可以降低车身高度方便装卸人员装卸货物, 并有利于提升车辆高速行驶的安全性。

42 车身的度高及空气悬挂内的气体压力可以直接反映车辆载荷的大小, 因此, 可以将空气悬挂内的气体压力作为控制信号, 有助于空气悬挂的半主动控制, 同时可以控制车辆制动力的大小, 利于提高制动效能。

43 空气悬挂可以通过高度控制机构改变或保持空气悬挂的高度值, 从而使车辆车身的高度不会随着载荷变化而发生变化, 保证车辆具有良好的操纵稳定性。

44 空气悬挂有利于提高轮胎与地面的附着力强度, 使车辆的制动距离大大缩短。

45 空气悬挂可以通过调整左右悬挂的空气压力保持车身的左右水平, 保证车辆的行驶稳定性。

46 空气悬挂的动态载荷较小, 利于保护路面。