氣動門泵對整車氣壓的影響分析

宋波，唐明楊

（陜西汽車控股集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710200）

引言

為解決群眾出行的最后幾公里，各地方政府正在大力發(fā)展城市小公交。長度6 米（含6 米）以下的小公交具有通過性、靈活性好且成本低廉的優(yōu)勢。但同時(shí)受車身尺寸及成本限制，小公交車門普遍采用折疊門。常見的折疊門形式有手動折疊門、電動折疊門、氣動折疊門。其中氣動折疊門具有推力大、維修成本低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)被公交公司普遍選用。氣動折疊門開閉時(shí)將耗用儲氣筒中氣量，對儲氣筒總?cè)萘科〉男」?，乘客門的頻繁開閉將對整車氣壓產(chǎn)生較大影響。本文以市場上某款小公交車實(shí)際反饋的問題為例，將門泵耗氣量對整車氣壓的影響進(jìn)行分析，為保有量越來越多的小公交車在門泵設(shè)計(jì)及后續(xù)失效分析上提供參考。

1 失效模式

貴州公交反饋其某款6 米公交上多次出現(xiàn)低壓報(bào)警故障，并指出其氣動折疊門在連續(xù)開閉10 次后，也會出現(xiàn)氣壓報(bào)警故障。公交公司技術(shù)人員提出故障原因?yàn)椋狠o助儲氣筒容積過小，門泵耗氣量偏大造成整車氣壓下降。要求更換大容量輔助儲氣筒。

2 失效分析

首先介紹下該車型技術(shù)狀態(tài)：此款中巴車采用江淮Q 系列底盤，該底盤有三個(gè)儲氣筒，分別為：前橋制動儲氣筒容積20L，后橋制動儲氣筒容積20L，駐車制動儲氣筒8L，輔助儲氣筒8L（單筒雙腔）。門泵的取氣是從8L 輔助儲氣筒上取氣。在打氣泵不參與工作時(shí)：

2.1 根據(jù)氣壓體積與壓力關(guān)系的公式：P0V0=P1V1

其中：P0：初始制動系統(tǒng)壓力，即0.8MPa（空氣干燥器的限壓壓力）。

V0：為制動系統(tǒng)的儲氣筒的總?cè)莘e。因?yàn)橹苿酉到y(tǒng)四回路閥的工作特點(diǎn)，在各回路壓力高于0.5MPa 時(shí)，這四個(gè)回路之前的壓力是可以相互補(bǔ)償?shù)?，因此V0=20+20+16=56L。

P1：乘客門完成一次開啟/關(guān)閉后的氣管路系統(tǒng)壓力。V1：乘客門完成一次開啟/關(guān)閉后管路內(nèi)氣體的體積，即V0+V門泵。

第一次門泵推桿伸出（門關(guān)閉）時(shí)，氣體進(jìn)入氣泵一側(cè)腔體推動門泵推桿外伸，門完全關(guān)閉時(shí)氣管路系統(tǒng)的壓力：

當(dāng)門泵推桿收回（門開啟）時(shí)，氣體涌入氣泵另一側(cè)腔體，推動門泵推桿收縮。過程中氣管路內(nèi)氣壓值由P1閉變化為P1開，氣體體積變化為V1開，故第一次門泵推桿收回（門開啟）后的氣管路系統(tǒng)的壓力：

由此，乘客門開閉一次后氣回路中氣壓值應(yīng)為P1=P1開，依次類推第n 次門泵開合后的氣管路系統(tǒng)的壓力：

2.2 門泵的容積

門泵的缸徑為D=Φ100mm，工作行程L=100mm（門泵的工作壓力0.4~0.8MPa）。

2.3 根據(jù)公式（3）

氣動折疊門在完成10 次開啟/閉合動作后的氣管路系統(tǒng)的壓力應(yīng)該為：

該車型的氣壓傳感器安裝在前橋制動儲氣筒和后橋制動儲氣筒上，在儀表上顯示的也是這兩個(gè)傳感器的氣壓，氣壓報(bào)警的限值設(shè)定為0.55MPa<0.694MPa。所以，在氣動折疊門完成開啟/閉合10 次動作后，理論上應(yīng)該不會出現(xiàn)氣壓報(bào)警的情況。

3 計(jì)算驗(yàn)證

針對客戶反饋問題，公司組織品管部與技術(shù)部一起對在我公司的多輛5.6 米校車（車門形式：氣動折疊門；儲氣筒的總?cè)莘e：30+20+8=58L，門泵的缸徑為D=Φ50mm，工作行程L=175mm）進(jìn)行實(shí)際測定，在車門門泵開啟/閉合10 次動作后，檢測壓力表壓力值如下表：

表1

用公式（3）代入，進(jìn)行計(jì)算結(jié)果為：

可以看出實(shí)際測定值與計(jì)算值較接近，故公式計(jì)算結(jié)果可靠。

另外，從客戶提出的輔助儲氣筒的容積過小的問題。假若給輔助儲氣筒的容積增大一倍，即由8L 增加到16L。則儲氣筒的總?cè)莘eV0=64LL。

此時(shí)根據(jù)公式（3）可以計(jì)算得到：P10=0.708。

可以清楚的看到，當(dāng)輔助儲氣筒的容積由8L 增加到16L，在經(jīng)過氣動門泵開啟/閉合10 次后，整車氣壓力值為0.708MPa。這僅比之前的狀態(tài)壓力值提高了0.708-0.696= 0.012 MPa，可見輔助儲氣筒容積增大對氣壓變化影響不大。

綜上，客戶提出的“氣動門泵開啟/閉合10 次之后氣壓開始報(bào)警”問題，非設(shè)計(jì)問題，且增大輔助儲氣筒容量并不能解決該問題。需檢查下氣管路系統(tǒng)是否存在漏氣的現(xiàn)象，特別是門泵及門泵管路系統(tǒng)。

4 結(jié)語

可以看出，要保證Pn大于一定值，有效的方法有：①增大P0值，目前主機(jī)廠多數(shù)已將P0值由0.8MPa 增大到1MPa。此時(shí)乘客門門泵選配時(shí)需注意門泵元件的耐高壓性；②降低V門泵/V0的值，V0值確定時(shí)要兼顧《GB7258- 2017 機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》法規(guī)中對制動氣壓的要求和氣動門泵的需求，V門泵確定時(shí)要注意在整車儲氣筒容量中的占比，公式表明：當(dāng)V門泵/V0=0.02 時(shí)，乘客門開閉10 次（初始?xì)鈮?.8mpa）后管路氣壓將下降到0.53MPa，影響車輛正常行駛。故門泵設(shè)計(jì)、選用時(shí)需加以注意。

根據(jù)（3）式：