装甲车辆悬挂系统设计
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1.2 分类

车辆悬挂系统形式多样,按照不同的分类标准可以分为不同的类型。

1.2.1 按弹性元件分类

悬挂系统按弹性元件分类可分为金属弹簧悬挂系统和液气悬挂系统,金属弹簧悬挂系统的弹性元件为螺旋弹簧或扭杆弹簧;液气悬挂系统的弹性元件为油气弹簧。

金属弹簧悬挂系统中的螺旋弹簧主要用于轮式车辆,其减振元件为液压筒式减震器,扭杆弹簧悬挂系统按照其阻尼元件的不同又可以分为扭杆弹簧+筒式减震器、扭杆弹簧+叶片式减震器和扭杆弹簧+摩擦式减震器。其中,扭杆弹簧+叶片式减震器形式悬挂系统用于我国的主战坦克,而其他履带式装甲车主要采用扭杆弹簧+筒式减震器的形式。

油气悬挂系统按布置形式进行区分:固定缸筒式、摆动缸筒式和肘内式。固定缸筒式的动力缸对于车体固定,缸筒内活塞通过连杆和平衡肘相连;摆动缸筒式动力缸的轴线随车轮跳动而摆动,通常油气弹簧的下连接点直接和平衡肘相连;肘内式油气悬挂的动力缸和平衡肘做成一个整体,可以有效地节省空间,便于总体布置。油气弹簧可以加装阻尼系统,兼作减震器,按照阻尼阀的布置形式可以分为阻尼阀内置式和阻尼阀外置式。阻尼阀内置式结构严整,便于布置,但阻尼阀的发热会导致空气弹簧气体温度显著提高,影响车辆的静平衡位置;外置式便于散热,但管路复杂,不便于总体布置。为了布置方便,可充分利用民用车的零件,也可采用油气弹簧和筒式减震器并联使用的方式。

1.2.2 按参数可调与否分类

悬挂系统按照参数(弹性特性、阻尼特性)可调与否分为不可调的悬挂系统和可调的悬挂系统。

参数不可调的悬挂系统即我们通常所说的被动式悬挂系统。事实上,传统的被动式悬挂并非全是参数不可调的,一些采用空气弹簧悬挂系统的车辆安装有感载阀,能根据悬挂质量的变化,改变空气弹簧的充气压力,以保证车辆的距地高度。上述车辆的悬挂虽然也属于参数可调的悬挂系统,但其参数调整的目的只是改变车高或车姿,并非车辆的振动特性。习惯上,仍然将上述悬挂系统归为被动式悬挂系统。

可调的悬挂系统通常指的是电控悬挂系统,其按照参数控制方式的不同分为主动悬挂系统和半主动悬挂系统。主动悬挂系统和半主动悬挂系统对悬挂系统参数的调节在本质上是不同的。主动悬挂系统在悬挂质量和非悬挂质量之间有一个液压制动器,可以在二者之间施加一个可控的力,来控制悬挂系统的响应特性;半主动悬挂系统只控制悬挂系统的弹性元件和阻尼元件的参数,使悬挂系统的参数始终处于最优状态。因此可以看出,主动悬挂系统和半主动悬挂系统的本质区别在于悬挂质量和非悬挂质量之间是否有外力输入,而并非一些文献中所说的:主动悬挂系统能同时调节悬挂的弹性系数和阻尼系数,半主动悬挂系统只能调节悬挂的阻尼系数。目前绝大多数装甲车辆的半主动悬挂系统都只能对悬挂系统的阻尼系数进行调节,而在使用(能够发生弹性变形的)固体材料作为弹性元件的悬挂系统中,无法在不输入外力的情况下实时按需改变悬挂系统的等效弹性系数。而对于空气弹簧和油气弹簧,刚度的调节往往是在主气室之外又串联一个副气室,通过调节主、副气室连通阀的开度来实现:当连通阀关闭时,只有主气室工作,刚度最大,随着连通阀开度增大,悬挂刚度逐渐减小。当连通阀的阻力可以忽略时,相当于主、副气室组成了一个大气室,在此环境中工作时刚度最小。