楊亞峰（1.安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽 淮安 232001；2.陜西汽車(chē)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710200）

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空氣彈簧可靠性提升及優(yōu)化

楊亞峰1，2
（1.安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽 淮安 232001；2.陜西汽車(chē)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710200）

文章針對(duì)重卡行業(yè)空氣彈簧的懸浮可靠性研究，從其設(shè)計(jì)間隙、形狀設(shè)計(jì)、氣囊配方、制造過(guò)程、使用環(huán)境等方面深入分析，提出解決方案及進(jìn)行拔脫力、氣密性、爆破壓臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證，最終分析和驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果,有效解決空氣彈簧氣囊皮脫落、氣囊皮開(kāi)裂漏氣、氣嘴接頭斷裂、吊耳螺紋滑扣等問(wèn)題。

空氣彈簧；氣密性；空氣懸架

CLC NO.: U463.33+4.2Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-135-03荷。

引言

隨著重卡行業(yè)的發(fā)展及卡車(chē)司機(jī)年輕化，消費(fèi)者對(duì)車(chē)輛的乘坐舒適性和安全性能及個(gè)性化、環(huán)保、智能化等方面需求關(guān)注也更高。

空氣彈簧是一種低頻、高效隔振零件,目前在重卡行業(yè)已廣泛應(yīng)用于駕駛室空氣懸架結(jié)構(gòu)中，空氣懸架系統(tǒng)的剛度直接影響整車(chē)性能，而懸架剛度又主要取決于空氣彈簧特性，同時(shí)其可靠性嚴(yán)重影響整車(chē)系統(tǒng)的安全性。提高空氣彈簧懸浮可靠性，不僅能提高車(chē)輛的行駛平順性和車(chē)輛的操縱穩(wěn)定性等性能，而且能顯著降低車(chē)身零部件或乘員所受的沖擊載

1、工作原理

空氣懸架作為汽車(chē)懸架的一種，它主要由空氣彈簧、導(dǎo)向傳力機(jī)構(gòu)、減振器、橫向穩(wěn)定器、緩沖塊、高度控制機(jī)構(gòu)、空氣壓縮裝置及儲(chǔ)氣筒等組成?？諝鈶壹芟到y(tǒng)使用空氣彈簧作為彈性元件，利用空氣彈簧氣囊內(nèi)氣體的可壓縮性來(lái)實(shí)現(xiàn)減振作用?？諝鈴椈蓺饽覂?nèi)的壓縮氣體的氣壓能夠隨著路面狀況的不同和懸架負(fù)荷的不同自行改變，裝配空氣懸架的汽車(chē)其整車(chē)高度不會(huì)變化，可以大大提高乘坐舒適性和貨物的完好程度，同時(shí)可以防止路面受到車(chē)輪沖擊而損壞改善汽車(chē)的行駛平順性。

2、問(wèn)題描述及分析

某車(chē)系空氣彈簧減震器故障高，出現(xiàn)開(kāi)裂、漏氣嚴(yán)重，空氣彈簧減震器損壞后導(dǎo)致駕駛室傾斜、振動(dòng)嚴(yán)重，車(chē)輛無(wú)法行駛。通過(guò)識(shí)別故障件主要失效模式，確定故障模式為氣囊皮脫落、氣囊皮開(kāi)裂漏氣、氣嘴接頭斷裂、吊耳螺紋滑扣。

對(duì)失效件拆解分析及過(guò)程FMEA、MSA及故障樹(shù)分析，確定故障原因，組織第三方對(duì)空氣彈簧第密封性、爆破性及拔脫力綜合試驗(yàn)。

2.1對(duì)空氣彈簧故障件進(jìn)行拆解分析

如圖3所示，LPS刺激能顯著造成Caco-2細(xì)胞中MLCK 的轉(zhuǎn)錄水平升高(p＜0.05)。而辣木多肽能夠抑制模型細(xì)胞中MLCK的轉(zhuǎn)錄水平。與模型組相比，高濃度(100 μg/mL和150 μg/mL)的辣木多肽可顯著抑制MLCK的 mRNA轉(zhuǎn)錄水平(抑制率分別為 28.0%和31.3%)。肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)能夠通過(guò)促肌球蛋白輕鏈(MLC)的磷酸化使其參與肌動(dòng)蛋白收縮，引發(fā)細(xì)胞骨架重排，破壞細(xì)胞TJ結(jié)構(gòu)，最終造成細(xì)胞間通透性增高[21]。抑制腸上皮細(xì)胞中MLCK的過(guò)度活化，對(duì)于維持腸上皮細(xì)胞屏障和細(xì)胞間緊密連接的重要作用[22]。

2.2空氣彈簧漏氣故障樹(shù)（FTA）分析

2.3通過(guò)MSA測(cè)量系統(tǒng)分析空氣彈簧過(guò)程重復(fù)性、再現(xiàn)性

通過(guò)以上分析確定空氣彈簧主要失效原因?yàn)樵O(shè)計(jì)間隙不合理、氣囊形狀不合理、氣囊配方不合理、外力破壞導(dǎo)致空氣彈簧漏氣。

3、原因確定

3.1零部件問(wèn)題

（1）間隙不合理：由于氣囊卡箍對(duì)氣囊皮夾緊力不夠，導(dǎo)致氣囊皮脫落漏氣。

（2）氣囊形狀不合理：氣嘴接頭外置容易磕碰斷裂。

（3）氣囊配方不合理：在高壓下氣囊皮破裂。

3.2翻包轉(zhuǎn)運(yùn)、整車(chē)裝配問(wèn)題

1）由于整車(chē)運(yùn)行過(guò)程氣囊與周邊零件干涉磨損，導(dǎo)致氣囊漏氣。部分車(chē)型空氣彈簧周邊線(xiàn)束管路走向不合理，與空氣彈簧磨損；

2）空氣彈簧翻包轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程磕碰劃傷，導(dǎo)致減震器漏氣。

4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施

4.1針對(duì)氣囊皮及卡箍脫落，增加尼龍座的壁厚，完成氣囊尼龍座的改進(jìn)，將氣囊尼龍座卡箍處厚度由4毫米增加到7.5毫米。改進(jìn)后的尼龍座，受下卡箍夾緊處的厚度為7.5mm，有效力增加了強(qiáng)度，在夾緊后不易變形。

4.2活塞桿固定套由點(diǎn)焊更改為壓鉚

表1　

4.3空氣彈簧減振器活塞閥系改進(jìn)前后對(duì)比

對(duì)改進(jìn)前后減震器阻尼進(jìn)行100萬(wàn)次試驗(yàn)后的衰減試驗(yàn)對(duì)比，閥系更改后阻尼力值符合技術(shù)文件要求，部分示功阻尼力值數(shù)據(jù)如下：

表2　

4.4將外置氣嘴更改為內(nèi)置氣嘴，使氣嘴不易與其它物件發(fā)生碰撞，減少因碰撞造成的氣嘴損壞或氣嘴漏氣現(xiàn)象的發(fā)生。

4.3針對(duì)氣囊破裂問(wèn)題，將氣囊皮膠囊使用的內(nèi)、外膠料由R6001更改為RS6002。

4.4針對(duì)翻包轉(zhuǎn)運(yùn)編制空氣彈簧翻包作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，設(shè)計(jì)制作專(zhuān)用的空氣彈簧工位器具。

4.5針對(duì)某車(chē)系駕駛室左前空氣彈簧與氣管線(xiàn)束干涉問(wèn)題，優(yōu)化線(xiàn)束和管路走向，增加專(zhuān)用支架。

5、試驗(yàn)驗(yàn)證及方案固化

5.1空氣彈簧材質(zhì)理化實(shí)驗(yàn)分析。膠囊使用的內(nèi)、外膠料由R6001更改為RS6002，通過(guò)對(duì)材質(zhì)硬度、拉伸強(qiáng)度、曲撓龜裂等特性理化分析，改善后的膠料配方，其曲撓龜裂由 120萬(wàn)次出現(xiàn)裂口提高到200萬(wàn)次無(wú)裂紋，大幅度提高空氣彈簧的使用壽命；

5.2完成空氣彈簧密封性、爆破性、拔脫力第三方臺(tái)架耐久試驗(yàn)；

5.3通過(guò)對(duì)空氣彈簧理化試驗(yàn)驗(yàn)證及耐久、耐壓試驗(yàn)驗(yàn)證，完成空氣彈簧減震器圖紙更改固化。

6、小結(jié)

通過(guò)改進(jìn)及驗(yàn)證，解決了空氣彈簧自身的設(shè)計(jì)和質(zhì)量問(wèn)題，提升了產(chǎn)品可靠性，同時(shí)消除了空氣彈簧翻包轉(zhuǎn)運(yùn)、整車(chē)裝配中導(dǎo)致空氣彈簧損壞的問(wèn)題，降低了空氣彈簧的售后故障，有效降低市場(chǎng)售后索賠及用戶(hù)抱怨。

[1]唐傳茵等.單氣室變截面空氣彈簧剛度特性及影響因素分析.機(jī)械工程學(xué)報(bào)[N].第50 卷第24 期.

[2]陳燎等.空氣彈簧動(dòng)態(tài)特性擬合及空氣懸架變剛度計(jì)算分析.機(jī)械工程學(xué)報(bào)[N].第46卷第4期.

Enhance and optimize the reliability of air spring

Yang Yafeng
(1.Anhui university of science and technology institute of mechanical engineering,Anhui Huaian 232001; 2.Shaanxi automobile group co.,LTD,Shaanxi Xi'an 710200)

This thesis researched the suspension reliability of air spring in heavy truck industry,analyzed deeply the gap design and shape design of air spring,gasbag composition,manufacturing process,usage environment,proposed the solutions,analyzed and verified the test results of pull-out strength,air tightness and bursting pressure,and resolved effectively these problems,such as exfoliation,cracking and leak of outer sphere of air spring gasbag,break of air faucet joint,screw lug slip and etc.

Air spring; Air tightness; Air suspension

U463.33+4.2

A

1671-7988（2016）08-135-03

楊亞峰，就讀于安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院。