吴小德
东莞市永强汽车制造有限公司 523000
摘要：笔者长期从事汽车制造设计工作，本文主要从半挂车空载、满载、转弯工况及轮胎磨损等方面论述了新型半挂车前轴提升后轴自转向系统，旨在与同行探讨学习，共同进步。
关键词：轮胎；磨损；前轴提升
1 前言
随着当前国民经济发展对能源需求不断增大，能源及人力成本的不断上升，引起运输成本大幅上涨，给公路运输行业带来巨大生存与发展挑战。运输成本由车辆购置折旧费、税费、路桥费、人工工资、运输过程油费、维护费等部分组成。在运输成本中，油费、车辆维护费占比不小，是缩减运输成本的重要途径，本文介绍一种节约燃油、减少轮胎磨损的方法，帮助用户缩减成本。
在维护费中，轮胎的更换费用较大，如何提高轮胎的使用寿命就成了关键。而减少轮胎的磨损，一方面可以增加轮胎的使用寿命，降低维修的成本，另一方面可以避免因轮胎的非正常磨损而导致的交通事故。同时提高了资源的使用效率，提高了运输的经济性，响应了国家相关的节能环保政策。
2 半挂车空载/满载工况及轮胎磨损
针对多轴半挂油罐车满载、空载行驶时特点，如何解决罐车空载时轮胎的过度磨损问题，从而延长轮胎的使用寿命和节省燃油，进一步降低本项目产品的使用成本。
当车辆空车时，各车轴载荷较小，承载能力出现富余，为了减少轮胎磨损和减低油耗想办法将富余的轴提升，轮胎离开地面，从而减少了轮胎磨损，延长轮胎的使用寿命。由于轮胎与地面接触少了，减少了摩擦力，因而减低了油耗。
当车辆满载时，各车轴均需要承载，为了保证整车承载能力，再将提升的车轴放下，使得各条车轴均匀受力。前轴提升最容易实现，因此将前轴设计成可提升的，如图1、图2所示。
1.提升气囊；2-前提升轴；3-转向臂；4-转向拉杆；5-倒车锁定装置；6-后自转向轴；7-车轮
图1 前轴提升后轴转向结构图
图2 前轴提升后轴转向产品图
系统组成：后自转向轴、转向臂、转向拉杆、倒车锁定装置、车轮、储气筒、提升气囊、提升气囊控制阀、空气悬挂气囊、空气悬挂控制阀。
前轴提升系统包括：提升气囊控制阀、提升气囊、储气筒、气管、气囊高度控制阀，如图3所示。
1-提升气囊控制阀；2-提升气囊；3-储气筒；4-气管；5-气囊高度控制阀
图3 前轴提升系统安装图
当车辆空车时，通过控制前轴提升气囊控制阀，将前轴提升，轮胎离开地面，从而减少了轮胎磨损，延长轮胎的使用寿命。由于轮胎与地面接触少了，减少了摩擦力，因而减低了油耗。
当车辆满载时，通过控制前轴提升气囊控制阀，将前提升轴放下，实际装车效果如图4所示。
图4 前轴提升状态图
3 半挂车转弯工况及轮胎磨损
两轴、三轴半挂车的车轴一般采用的是并联车轴，没有转向功能，在转弯时轮胎与地面出现“拖滑”现象，使得轮胎磨损严重，油耗也增加，尤其在满载情况下，如图5所示。
图5 传统并装三轴的半挂车转弯状态
因此为了减少轮胎的磨损和油耗，则需将半挂车轴设计成可以转向的。经研究发现，在转弯时，最后一条车轴轮胎磨损最为严重，所以将最后一条车轴设计成可以随车转向而转向，如图6所示。
图6 转向车轴
车辆从直道转入弯道时，后轴车轮随着道路的曲直自动跟随变化，使得车轮处于滚动状态，从而避免车轮在弯道时出现“拖滑”现象，从而减少轮胎转向侧向力和磨损，因此节省燃油，如图7所示。
图7 后轴转向状态图
车辆向前行驶转弯时后车轴会跟随转向，同理车辆倒车时，后车轴会转向，这就和传统车辆的倒车习惯不一致，并且后轴转向的方向、角度不确定，极易造成轮胎损坏。因此在需要倒车时，需将后轴转向功能暂时锁定，保证正常的倒车操作：当车辆需要进行倒车时，挂入倒档后，倒车锁定装置获得倒车信号，自动将转向功能锁定，车辆按常规挂车进行倒车操作即可。前提升后轴转向控制系统原理图如图8所示。
图8 提升转向锁定系统原理图
4 使用效果
（1）车辆从直道转入弯道时，后轴车轮随着道路的曲直自动跟随变化，由于自转向轴的作用，轮胎的侧向力能够均匀地分配到所有的三根车轴之上。实际效果为每根车轴能因此只承受如上文所述的轮胎侧向力的三分之一，使得各轴轮胎受力相对均匀，使得车轮处于滚动状态，从而避免车轮在转弯过程中出现拖滑现象，减少轮胎转向侧向力和磨损，延长轮胎的使用寿命与节省燃油。
（2）在车辆空载时前轴提升，这意味着前轴的轮胎在空车回程时（占总里程一半左右）轮胎因悬空而不受磨损，即延长了轮胎使用寿命，又节约燃油。
（3）经济性效果对比
①刚性悬挂系统
③三轴合计效果（平均节省5%）
5应用要点
（1）不允许超载，只有在空载的情况下才能将前轴提升。
（2）倒车时，需先将车辆向前直行一小段，再挂倒档倒车。倒车须注意观察后转向轴的转向功能是否锁定。
6结束语
（1）通过用户试用，反馈效果良好；
（2）该装置为社会、用户取得了良好的社会效益及经济效益。使车辆降低了油耗，减少了轮胎磨损，提高了轮胎的使用寿命；从国内外发展趋势来看，降低油耗、提高资源的使用寿命是未来罐车的必然发展趋势，该装置应用前景广阔；
（3）用户在使用过程中反馈，后转向轴存在质量较其他车轴大，在后续的改进中将着重减轻后转向轴的质量。
参考文献：
[1]陈善华，等.汽车电子转向技术发展与展望[ J ].汽车技术，2003，1.
[2]林逸，等.汽车电动助力转向技术的发展现状与趋势[ J ].公路交通科技，2001，6.
[3]周淑辉，等.汽车电子控制转向技术的发展趋势[ J ].汽车电器，2006，11.
[4]季学武，等.动力转向系统的发展与节能[ J ].世界汽车，1999，10.
论文作者:吴小德
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/28
标签：轮胎论文; 前轴论文; 车轴论文; 磨损论文; 气囊论文; 车辆论文; 使用寿命论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;