Fordons navigera på olika vägar, och vägytan utövar stötbelastningar på hjulen. Särskilt när man kör i höga hastigheter på vägar av dålig kvalitet, denna slagbelastning multipliceras. Om det överförs direkt till ramen, det orsakar inte bara obehag för föraren och potentiella skador på godset utan orsakar också skada på fordon komponenter. För att lindra denna påverkan, förutom att använda elastiska gummidäck för stötdämpning, elastiska upphängningar används för att dämpa stöten.
- Definition av upphängning
Fjädringen är samlingsbeteckningen för kopplingsanordningen mellan ramen och axeln som används för att förmedla alla krafter och moment. Krafterna och momenten som den överför mellan hjulen och ramen minimerar vägens påverkan på fordon kropp, minska slagbelastningen på fordon kropp, dämpa vibrationerna till följd av vägens vågningar, och aktivera fordon att resa smidigt.
- Klassificering av upphängningar
De vanligen använda elastiska komponenterna i upphängningar omfattar olika strukturella former, såsom spiralfjädrar, torsionsstångsfjädrar, bladfjädrar, luftfjädrar, och gummifjädrar. För närvarande, bladfjädrar och luftfjädrar används främst på marknaden.
- Bladfjädrar används ofta i tunga lastbilar och erbjuder många fördelar jämfört med andra:
(1) Den strukturella designen är okomplicerad, underlättar förbättrad tillverkningsbarhet och underhållsbarhet.
(2) Den har en styrande funktion och kan överföra krafter och moment i alla riktningar.
(3) Bladfjädrarna kan kombineras på ett specifikt sätt för att möjliggöra för bladfjädern att uppvisa linjära eller olinjära elastiska egenskaper.
- Luftfjädrar används också i stor utsträckning i avancerade tunga lastbilar för närvarande. Fjäderkraften som genereras av gummikrockkuddens elastiska deformation och luftens kompressibilitet kan mildra vägpåverkan och förbättra fordonets köregenskaper.
Luftfjädrar delas in i tre typer: luftfjädrar av påstyp, luftfjädrar av membrantyp, och kompositluftfjädrar. Skiljer sig från traditionella bladfjädrar, deras elastiska egenskaper är olinjära och erbjuder flera fördelar:
(1) Hög körsäkerhet: När fordon korsar ojämna vägar, kör om, eller gör skarpa svängar, luftfjäderns sträcknings- eller kompressionsslag är relativt stort, och styvheten ökar snabbt för att justera fordonbalans, vilket minskar vibrationer och rullningsvinkel, förbättra körsäkerheten fordon, och att säkerställa integriteten hos de transporterade föremålen.
(2) Bra körkomfort: På grund av den minimala inre friktionen när gummi och luft är i drift, de kan absorbera högfrekventa vibrationer, genererar mindre ljud, och dämpa kroppsvibrationerna orsakade av vägexitation.
(3) Lång livslängd: Livslängden för luftfjädrar kan vara så lång som mer än 3 miljoner gånger, medan livslängden för bladfjädrar vanligtvis bara är ca 500,000 till 600,000 gånger. Utmattningslivslängden för luftfjädrar är längre, och användningstiden är längre.
(4) God anpassningsförmåga till arbetsförhållanden: För samma typ av luftfjäder, genom att justera luftfjäderns interna lufttryckvärde, olika lagerkapaciteter kan erhållas för att uppfylla kraven för olika belastningsförhållanden.
Dock, kostnaden för att utrusta luftfjäderupphängningar är nästan 10 gånger högre än fordons med vanliga bladfjäderupphängningar. För att minska kostnaderna, många tillverkare av originalutrustning (OEM) använd bladfjädrar i de främre fjädringarna på vissa modeller och luftfjädrar i de bakre fjädringarna.
På grund av sin prisfördel, bladfjädrar förblir allmänt antagna i olika fordons, speciellt i lastbilar. De säkerställer inte bara fjädringens höga tillförlitlighet utan sänker också effektivt produktionskostnaden för lastbilar.
- Klassificering av bladfjädrar
Bladfjädrar är de mest använda elastiska elementen i tunga lastbilar. De är sammansatta av flera legerade fjäderstålplåtar med samma bredd men varierande längd (tjockleken kan vara antingen enhetlig eller variabel). I allmänhet, de kombinerade hållfasthetsegenskaperna hos bladfjädrar är analoga med de hos en balk med lika hållfasthet.
Det finns fyra vanliga typer av bladfjädrar för bilar: flerbladiga bladfjädrar, fåbladiga bladfjädrar med variabel tvärsektion, huvud- och hjälpkompositbladfjädrar, och gradvis ändrande styvhet bladfjädrar.
(1) Flerbladiga bladfjädrar: Det finns ett betydande antal bladfjädrar, mestadels överstiger 5. Tjockleken på de använda bladfjädrarna är enhetlig, men längderna skiljer sig åt, och de elastiska egenskaperna visar en linjär förändring.
(2) Fåbladiga bladfjädrar med variabel tvärsektion: Det finns färre bladfjädrar, vanligtvis inte mer än 5. Längden på de använda bladfjädrarna är enhetliga, och tjockleken varierar längs längdriktningen. De elastiska egenskaperna uppvisar en linjär förändring.
(3) Huvud- och hjälpkompositbladfjädrar: Består av huvud- och hjälpfjädrar unisont. När fordon belastningen är blygsam, endast huvudfjädern fungerar. När belastningen eskalerar, hjälpfjädern och huvudfjädern fungerar samtidigt, och dess elastiska egenskaper visar en olinjär variation.
(4) Gradvis ändrande styvhet bladfjädrar: Hjälpfjädern är placerad under huvudfjädern. Huvudfjädern och hjälpfjädern bildar en integrerad struktur, och dess elastiska egenskaper visar en icke-linjär förändring.
Bland ovanstående fyra typer av bladfjädrar, tjockleken på bladfjädrarna på de fåbladiga bladfjädrarna med variabel tvärsektion är konstruerad enligt en specifik regel, säkerställer att spänningen på bladfjädrarna är i lika spänningstillstånd, därigenom förbättras utnyttjandeeffektiviteten av fjädermaterialet och uppnå målet att lätta bladfjädrarna, och det har de mest omfattande tillämpningsmöjligheterna.
- Fördelar med bladfjädrar med variabel tvärsektion med få blad
Längden och bredden på bladfjädrarna på fåbladiga bladfjädrar med variabel tvärsektion är enhetliga, och tjockleken varierar i enlighet med en viss regel längs den horisontella riktningen. Jämfört med flerbladiga bladfjädrar med konstant tvärsnitt, under identiska prestationsförhållanden, det ger följande fördelar:
(1) Spänningsfördelningen på bladfjädrarna är mer enhetlig, ungefär liknar en lika stor spänningsbalk. Jämfört med konventionella bladfjädrar, vikten kan effektivt reduceras med 30% – 40%, och den tillåtna spänningen hos bladfjädrarna förstärks.
(2) Det kan minska den dynamiska styvheten hos bladfjäderaggregatet och förbättra åkkomforten fordon.
(3) Det kringgår skadorna på det kulblästringsförstärkande lagret, kan effektivt förbättra utmattningshållfastheten hos bladfjädrarna, och därigenom förbättra bladfjädrarnas tillförlitlighet.
(4) Självsmörjande, friktionsreducerande, och stötdämpande packningar kan införlivas mellan bladfjädrarna, vilket bidrar till att förlänga bladfjädrarnas livslängd.
(5) Den totala tjockleken minskar, vilket effektivt kan sänka lasthöjden på fordon.
Nu, låt oss gräva djupare in i framtida trender och potentiella utvecklingar inom bladfjäderteknologi och dess tillämpningar inom fordonsindustrin:
Med den kontinuerliga utvecklingen av materialvetenskap och tillverkningsprocesser, vi kan förvänta oss ytterligare förbättringar av bladfjädrars prestanda och hållbarhet. Nya legeringar och kompositer kan utvecklas som erbjuder ännu bättre hållfasthet-till-vikt-förhållanden och utmattningsbeständighet.
Framsteg inom datorsimulering och designverktyg kommer att möjliggöra mer exakt optimering av bladfjädergeometrier och konfigurationer för att möta de ständigt föränderliga kraven från fordon prestanda, hantering, och bränsleeffektivitet.
Integreringen av bladfjädersystem med andra upphängningskomponenter och fordon kontrollsystem kan leda till smartare och mer adaptiva fjädringsinställningar. Till exempel, aktiva eller semi-aktiva fjädringssystem som innehåller sensorer och ställdon för att justera bladfjädrarnas styvhet i realtid baserat på vägförhållanden och körbeteende.
I samband med elektriska och autonoma fordons, kraven för upphängningssystem kan komma att ändras. Bladfjädrar kan behöva utformas för att passa olika viktfördelningar och de unika dynamiska egenskaperna hos dessa nya fordon typer.
Det skulle också kunna bli ett större fokus på hållbarhet vid produktion och omhändertagande av bladfjädrar. Tillverkare kan utforska återvinningsbara material och mer miljövänliga tillverkningsprocesser för att minska miljöpåverkan.
Dessutom, i takt med att bilindustrin blir mer globaliserad, standarder och föreskrifter relaterade till bladfjäderprestanda och säkerhet kommer sannolikt att utvecklas och bli strängare. Detta kommer att driva innovation och ständiga förbättringar i design och tillverkning av bladfjädrar.
Slutligen, forskning om alternativa fjädringstekniker bör inte överskugga bladfjädrarnas pågående potential. Ett kombinerat tillvägagångssätt som utnyttjar styrkorna hos olika fjädringstyper kan erbjuda de bästa lösningarna för olika fordon applikationer och marknadssegment.
Avslutningsvis, medan bladfjädrar har kommit långt och erbjuder betydande fördelar, det finns fortfarande gott om utrymme för tillväxt och innovation inom detta område för att säkerställa att de förblir en viktig del av fordon fjädringssystem under de kommande åren.