矿用自卸车厂家常见前悬挂形式可分为如下几种:
(1) 双纵臂式
汽车桥壳双纵臂式悬架最早见于美国达特(Dart)公司的矿用自卸车,在尤尼瑞格收购达特公司以后,将达特矿车的前悬架技术移植到MT系列矿车上,大大降低了车架的应力负荷,也改善了行使性能。这种悬架形式使得转向油缸直接安装在前桥上,从两个纵臂间穿过,虽然尤尼瑞格品牌几经转手,但这种悬架仍在MT系列车型上使用。双纵臂式悬架受力简单,左右悬架只承受轴向力,使用寿命长,但是整体式前桥结构复杂,非簧载质量较大,整车质心位置偏高,而且非独立悬架相对于独立悬架存在诸多不足,比如一侧车轮的跳动必然会引起另一侧车轮在横向平面内发生摆动,所以目前刚性自卸车上倾向于使用独立悬架。
卡特794AC,796AC,798AC三款电传动矿车(前身为UNIT RIG品牌)前悬挂依然沿用该结构。
(2) 单纵臂式
Euclid 公司的 8170 和柳工首钢重型汽车厂的190 t 电动轮自卸车均采用单纵臂式独立悬架,纵臂可以围绕着其摆动轴线相对于车架上下摆动,左右悬架可以独立运动,而且也只承受轴向力。该形式悬架结构复杂,整车非簧载质量较大,质心位置偏高,但悬架受力简单,使用寿命长。HITACHI 公司的 EH系列采用前置定位臂式悬架,其形式与单纵臂式悬架类似,是其衍生。但油气悬架的活塞杆未安装在轮轴上,而是安装在定位臂上,因此活塞杆不在缸筒内旋转,前置定位臂的垂直运动避免了轮胎的磨损。
(3) 烛式
烛式悬架在当今的刚性矿用自卸车上应用最为广泛,比如卡特彼勒全系列自研矿车前悬挂,小松电传动矿用自卸车,北方股份的机械轮,徐工矿机的百吨级以上矿车,湘潭电机的电动轮等。烛式悬架结构简单,车架龙门梁内空间较大,发动机总成位置可以降低和前移,使整车质心高度下降,对提高汽车的操纵稳定性有利。但悬架系统受力复杂,整个前桥的纵向行驶阻力、垂直载荷、横向侧偏力等都由油气悬架承担,而且由于主销内倾角的作用,前轮距会随前油气悬架的上下运动而发生变化,从而引起轮胎的横向滑移,加重了轮胎以及前油气悬架杆筒与缸筒之间的磨损,也影响到轮胎和油气悬架的使用寿命。
(4) 双横臂式
利勃海尔公司的电动轮采用了双叉臂式独立悬架,双叉臂式独立悬架是比较复杂的空间机构。当合理地选择悬架结构参数时,可以将轮距和车轮定位参数的初始值及其变化限制在一定范围内,保持良好的行
驶稳定性,并能使悬架与转向杆系的运动干涉减小,不易发生跳摆,故在刚性自卸车中得到应用,但是由于结构复杂,所占的布置空间比烛式悬架要大很多,所以并未广泛使用。
(5) 麦弗逊式
小松机械轮前悬架形式为麦弗逊悬架,三一机械轮在研发时参照了该结构,从理论上说麦弗逊可以保证油气悬缸有更长的使用寿命,但由于在生产制造过程中,不容易保证其空间的点位尺寸,因此在矿用自卸车行业也没有得到广泛推广。
由于刚性矿用自卸车大多都采用整体式后桥,所以后悬架主要为非独立悬架。形式主要包括 A型架横拉杆式和四连杆式。
(1) A 形架横拉杆式
如今国内外大部分的车型比如小松,日立、别拉兹等全线刚性车型都采用 A 型架横拉杆式后悬架( 图 3) 。A 型架约束了后桥三个方向的位移自由度,主要承担纵向力,横拉杆约束的后桥横向的摆动自由度,主要承担横向力,两个油气悬挂缸只承受垂直方向的力。这种形式简单可靠。
(2) 四连杆式
利勃海尔的电传动自卸车以及卡特彼勒D系列以后的大吨位自卸车采用了四连杆式非独立悬架。这种后悬架形式由一个上三角控制臂和两根底部纵拉杆组成,后桥所有的受力都直线传递给车架,降低了应力集中。两个油气悬挂的支撑点将车架的力都从桥壳顶端直接传递给轮胎,这样使得车架的长度更短,重量更轻,并且不会给桥壳造成弯矩。
在所有的矿用自卸车厂家中,利勃海尔是最喜欢尝试新技术的企业,其在TI272和TI274矿车上采用了独立悬架的形式,TI274 采用两套独立后桥,四个后轮由两台电机分别驱动,能为自卸车提供良好的牵引性能,并大大减少轮胎的
磨损。独立的后桥可以使每个后轮在崎岖不平的路面上承受大致相同的地面压力,从而减少轮胎的过载情况。由于 Ti 车型的后桥是断开式的,配备由利勃海尔研发的直接负载独立悬架,不需要要纵向或横向
的连杆。这种悬架的独特之处在于电动机壳与后桥垂直起到连杆的作用,侧向力通过货箱倾卸销轴直接传递到车架,油气悬挂安装在双胎之间,每一套独立的后轴可以沿中心方向摆动 4 度左右。TI系列矿车是利勃海尔的探索车型,没有形成批量。
除上述几种以外,还有非主流的悬挂型式,如BELAZ、PERLINI等产品悬挂。
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