特種半掛車輛的軸荷優(yōu)化初探

葛仲杰

摘 要：軸荷設(shè)計作為車輛設(shè)計過程中較為重要的組成部分，在保證汽車運(yùn)行穩(wěn)定性方面發(fā)揮著非常積極的作用。在實際的汽車設(shè)計過程中，一旦軸荷設(shè)計不合理，就很難保證車輛行駛過程中各個工況下軸荷得到合理的分配，不僅會對車軸以及車輪等部位的使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，而且還會使得車輛安全穩(wěn)定行駛存在著諸多隱患。只有在車輛設(shè)計過程中，不斷優(yōu)化軸荷設(shè)計，才能真正意義上實現(xiàn)車輛的安全穩(wěn)定行駛?；诖耍恼聦μ胤N半掛車輛的軸荷優(yōu)化進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：軸荷；半掛車輛；設(shè)計優(yōu)化；探究

中圖分類號：U469.5+3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）36-0116-02

Abstract： As an important part of the vehicle design process， the axle load design plays a very active role in ensuring the stability of the vehicle. In the actual automobile design process， once the axle load design is unreasonable， it is difficult to ensure the reasonable distribution of the axle load in the vehicle driving process， and it will not only have a serious impact on the service life of the axles and wheels and other parts， but it also will make the vehicle safe and stable driving there are many hidden dangers. Only in the process of vehicle design， continuous optimization of axle load design can we truly achieve the safe and stable running of the vehicle. Based on this， the axle load optimization of special semitrailer is studied in this paper.

Keywords： axle load； semitrailer； design optimization； exploration

在一般車輛使用過程中，如果各個軸荷可以進(jìn)行合理的分配，不僅可以有效提高車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性，還可以在較大程度上保證車輪的均勻磨損，對于保證汽車使用壽命以及安全運(yùn)行系數(shù)有著非常積極的意義[1]。但是，對于一些特殊車輛尤其是半掛車輛而言，在其實際的使用過程中，軸荷的分配往往是不均勻的，因此，為了保證半掛車輛的安全性，對車輛軸荷分配進(jìn)行合理優(yōu)化工作就顯得尤為重要。

1 特種半掛車輛軸荷分配概述

所謂的軸荷分配，指的就是在車輛運(yùn)行過程中，對車輛各個軸件所承受的荷載進(jìn)行分配的一個過程。對于普通汽車而言，在其行駛或者運(yùn)行過程中，車輛各個軸件荷載如果可以實現(xiàn)均勻、合理的分配，就可以有效的保證車輛車輪磨損的均勻性，對于保證車輛行駛的穩(wěn)定與安全、保證駕駛?cè)藛T的生命安全有著非常積極的意義。而特種半掛車輛由于其相對特殊，使得其在實際的使用過程中，其軸荷分配也與普通汽車不同。在特種半掛車輛使用工況下，其軸荷一般是不均勻的，有的半掛車輛在其設(shè)計的過程中，其前軸軸荷相對偏大，這種不均勻的軸荷設(shè)計不僅可以保證車輛在上坡時具有足夠的附著力，還可以有效的減少車輛后傾[2]，對于保證車輛行駛的穩(wěn)定性有著非常積極的意義。

2 特種半掛車輛軸荷優(yōu)化的積極意義

2.1 有利于保證特種半掛車輛行駛安全

隨著近年來我國道路鋪設(shè)里程越來越長，我國的高速公路覆蓋范圍也越來越廣，而特種半掛車輛作為運(yùn)輸?shù)闹髁?，無論是長途還是短途，無論是欄板式半掛車還是平板式半掛車，其都被廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)代交通運(yùn)輸過程當(dāng)中，并且在其中發(fā)揮著非常積極的作用。但是近年來特種半掛車輛安全事故頻發(fā)，使得人們對于特種半掛車輛行駛安全的重視程度也越來越高。影響特種半掛車輛安全行駛的因素有很多，其中就包括軸荷因素。在車輛運(yùn)行過程中，如果軸荷設(shè)計合理性不足，極易導(dǎo)致車輛出現(xiàn)各類安全事故[3]。而在車輛設(shè)計過程中做好軸荷設(shè)計優(yōu)化工作，對于提升特種半掛車輛的行駛安全有著非常積極的意義。

2.2 有利于特種半掛車輛的各個部件使用壽命的提升

一般來說，特種半掛車輛是由多個部件組合而成的，而軸件作為連接車輛各個部件的重要物件，做好其軸荷分配工作對于保證車輛的正常運(yùn)行有著非常積極的意義。但是就現(xiàn)階段實際的軸荷設(shè)計工作而言，其在實際的設(shè)計過程中，依然存在著較大的不足，如單一軸荷設(shè)計依然存在、軸荷分配合理性不足等等，使得現(xiàn)階段車輛運(yùn)行過程中，很多部件由于軸荷分配不均勻，極易出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，如車輛輪胎等等，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，就會在較大程度上縮短各個部件的使用壽命，進(jìn)而給半掛車輛的正常運(yùn)行帶來諸多不利影響。而在特種半掛車設(shè)計過程中，做好相應(yīng)的軸荷設(shè)計優(yōu)化工作，使車輛整個軸荷進(jìn)行科學(xué)合理的分配，對于延長部件使用壽命，提升半掛車輛的運(yùn)行效率有著非常積極的意義。

3 優(yōu)化特種半掛車輛軸荷策略分析

3.1 簡化半掛車輛軸荷計算模型及計算公式

對于特種半掛車輛而言，在其正常的行駛狀態(tài)下，各個軸件的垂直軸荷差距并不是特別明顯，但是在其他狀態(tài)下，如爬坡、剎車、曲線轉(zhuǎn)彎等等，就會使得各個軸件軸荷會發(fā)生不同程度上的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而對車輛的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)產(chǎn)生影響。而對于特種半掛車輛而言，其大多是以多軸特種半掛車輛為主，因此，要想對其軸荷進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，其中非常重要的一項工作就是結(jié)合半掛車輛在常見道路上的具體使用狀態(tài)建立相應(yīng)的行駛方程式，然后通過數(shù)據(jù)發(fā)展軸荷設(shè)計中不足之處，進(jìn)而實現(xiàn)對于其的優(yōu)化。但是需要注意的是，在進(jìn)行車輛行駛方程式建立前，應(yīng)首先建立相應(yīng)的計算模型對其進(jìn)行分析計算。

在進(jìn)行多軸特種車輛計算模型建立時，由于車輛使用狀態(tài)下分配在各個軸件上的軸荷都與對面各個軸件的垂直反作用力相對等，也就是說，在進(jìn)行車輛計算模式建立時，可以通過車輛各個軸件的地面反作用力來對軸件的軸荷狀態(tài)進(jìn)行正確反映。因此，在進(jìn)行計算模型簡化過程中，完全可以不必將牽引車和半掛車中輔助支腿相關(guān)軸件所承擔(dān)的部分荷載進(jìn)行考慮[4]，除此之外，滾動阻力與空氣阻力對于軸荷動態(tài)轉(zhuǎn)移的具體作用也不必將其納入其中。通過簡化計算模型，可以建立一個更加科學(xué)合理的車輛行駛方程式，對于實現(xiàn)特種半掛車軸荷優(yōu)化有著非常積極的意義。

而在進(jìn)行計算公式建立的過程中，則應(yīng)根據(jù)已經(jīng)建立的計算模式，并未將車輛輔助支腿所承擔(dān)的軸荷考慮其中，只考慮前后鉸鏈連接車輛側(cè)傾中心軸線上的載荷以及經(jīng)過彈性元件支撐車輛前后軸上的荷載，然后根據(jù)實際的情況建立相應(yīng)的車輛行駛方程式，然后經(jīng)過計算，得出特種半掛車輛在不同狀態(tài)下其中心軸線以及前后軸上的荷載，對比相應(yīng)的數(shù)據(jù)，就可以發(fā)現(xiàn)不同行駛狀態(tài)下車輛軸荷的具體變化，這樣一來，就可以以此為依據(jù)對其進(jìn)行合理的優(yōu)化。

3.2 特種半掛車輛軸荷優(yōu)化策略

對于本此研究中的特種半掛汽車而言，其在行駛狀態(tài)下的前軸以及后軸的軸荷分配為分別作用于前軸和后軸上等效垂直反作用力。由于等效垂直反作用力為一個變動量，因此，其作用在不同軸件上的力也會隨著車輛不同運(yùn)動狀態(tài)而發(fā)生相應(yīng)的變化。經(jīng)過計算可以得知，當(dāng)車輛處于加速向前行駛或者緊急剎車制動狀態(tài)時，其前后軸地面法向反作用力等同于半掛車輛在正常行駛狀態(tài)下和車輛克服加速或者制動時慣性力所產(chǎn)生等效分力的總和。通過計算分析我們可以得出，影響特種半掛車輛軸荷的因素主要為車輛行駛狀態(tài)，因此，在對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，則應(yīng)從以下幾點(diǎn)出發(fā)，做好相應(yīng)的半掛車輛軸荷優(yōu)化工作。

首先，在進(jìn)行特種半掛車輛軸荷優(yōu)化時，應(yīng)對汽車不同行駛狀態(tài)下的軸荷進(jìn)行計算，在計算過程中，應(yīng)根據(jù)車輛的實際情況、計算模型以及計算公式準(zhǔn)確的進(jìn)行計算，然后將正常勻速行駛狀態(tài)下前后軸載荷、加速行駛狀態(tài)下前后軸載荷以及緊急制動下的前后軸載荷進(jìn)行對比，并在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)車輛行駛過程中軸荷變化的具體趨勢，只有這樣，才能更加準(zhǔn)確的對特種車輛軸荷設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。

其次，根據(jù)特種半掛車輛的用途以及行駛路線制定相應(yīng)軸荷優(yōu)化方案。例如，對于載重量較大且行駛路線相對較長的特種半掛車輛，在對其進(jìn)行軸荷優(yōu)化時，可以通過調(diào)整軸荷分配數(shù)值來進(jìn)行優(yōu)化，具體來說，就是在進(jìn)行特種車輛設(shè)計過程中，在不違背設(shè)計規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，可以對半掛車輛上一些部件的位置進(jìn)行調(diào)整，以此來實現(xiàn)軸荷的分配和調(diào)整；而對于載重量較小其行駛路線較短的特種半掛車輛，則可以通過調(diào)整軸距的方法，來進(jìn)行軸荷優(yōu)化。

最后，加強(qiáng)對特種半掛車輛創(chuàng)新的研究力度，相關(guān)特種車輛生產(chǎn)單位應(yīng)加大對于車輛制造新技術(shù)研發(fā)的投入力度，并以此為基礎(chǔ)將一些現(xiàn)代新型的技術(shù)應(yīng)用到特種半掛車輛設(shè)計過程中，例如智能化技術(shù)，通過對這類新型技術(shù)的應(yīng)用，可以在車輛行駛過程中，在不同狀態(tài)下自動進(jìn)行軸荷分配和調(diào)整。除此之外，特種半掛車輛生產(chǎn)單位還可以借鑒西方國家一些現(xiàn)階段的車輛制造以及生產(chǎn)技術(shù)，結(jié)合我國對于特種半掛車輛的具體要求，不斷提升車輛設(shè)計和生產(chǎn)的精細(xì)化以及安全性水平，并以此為基礎(chǔ)不斷提升軸荷分配的科學(xué)性以及合理性，只有這樣，才能真正意義上實現(xiàn)我國特種半掛車輛行駛安全系數(shù)的提升。

綜上所述，隨著近年來半掛車輛的增多，半掛車輛的行駛安全也越來越受到人們的重視。而軸荷作為保證特種半掛車輛行駛安全的重要因素，只有對其軸荷分配特點(diǎn)以及車輛行駛過程中各個軸荷變化情況進(jìn)行深入的了解，并以此為基礎(chǔ)制定相應(yīng)的策略，才能更好的對特種半掛車輛軸荷進(jìn)行優(yōu)化，最終實現(xiàn)特種半掛汽車性能的不斷優(yōu)化。

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