客车共振的故障分析与排除.doc

客车共振的故障分析与排除
丹东黄海汽车有限责任公司 刘洪文 孙世东
1 前言
从中国的客车行业现状可以看到，中国市场上有纯国产的客车、引进技术生产的国产客车、采用进口总成开发的国产客车、采用进口底盘开发的国产客车以及纯进口客车等几种类型。大部分国产客车底盘为自主生产或引进技术生产，车身一般为半承载式。而大部分国产客车经常会发生客车共振现象，客车发生共振后，乘座极不舒适，不仅如此，严重时还会造成更加严重的后果，因此解决客车共振已成为众多客车生产企业的重大课题。
本文仅以国产客车为例对客车共振进行故障分析。
2 客车共振及其危害
2.1客车共振
在车辆起动后或运行中,当车辆强迫振动频率接近或等于车辆自身固有的自振频率时就会产生振幅急剧增大的振动称为共振。客车发生共振后严重地影响了整车的舒适性和平顺性。整车的舒适性分车身和底盘两个部分。国产客车在车身方面的舒适性已经接近进口车，主要差距在于底盘的平顺性。由于客观评价舒适性指标的测量及数据准确性方面的问题，一般作为参考数据，而主观评价指标也不成熟，特别在客车上，用悬架的结构形式来粗略评定其平顺性，如根据采用的悬架型式即多片簧、少片簧、复合式空气悬架、全气囊悬架来评定级别。
2.2客车共振的危害
(1) 噪声超标，影响整车舒适性和平顺性，甚至可以影响整车的操纵稳定性，使客车车辆运行平稳性或可靠性变坏,对旅客身体健康造成直接危害；
(2) 使车内设施或货物遭受损坏；
(3) 易造成相关零部件的松动、脱落、损坏，如承载弹簧或其他承载零件裂断并导致车辆发生严重故障或致命故障甚至倾覆等事故。
客车共振的现象不同，产生共振的原因也各不相同。下面针对客车共振不同的故障现象，逐一分析。
3 共振现象的原因分析及故障排除
a)汽车在起步时发出“咔啦，咔啦”的撞击声，并伴有车身的抖动。
原因分析：传动轴花键齿与花键套磨损松旷；万向节十字轴及滚针磨损松旷；变速器输出轴花键齿与凸缘花键槽磨损松旷；传动轴连接螺栓松动或脱落等。
排除方法：检查各部位是否磨损松旷及紧固情况，或者是拆下传动轴逐一检测。根据实际情况及时堆焊修复，维修不便可更换合格的新零件。
b)汽车行驶过程中，车轮轮毂摇晃发抖，驾驶和乘座极不舒适，通过凹凸路面时尤为明显，车速越高振抖的幅度越大，致使整车共振。
原因分析：①轮毂刚圈的端面跳动度过大（正常值应小于3mm），使其运转极不平衡。②前后钢板活动吊耳过紧，阻碍钢板弹簧的自由伸缩，由于左右钢板的不平衡动作致使汽车发生共振。
排除方法：前轮装有质量好的轮胎及轮毂，外胎内垫补过的轮胎不装在前轮；钢板销与衬套间加注润滑脂或更换衬套和钢板销，减振器损坏也应予以更换。
c)汽车在行驶中，发出有周期性的响声，并随着车速的加快而加剧，在某一车速时，车身发生抖动，产生共振。
原因分析：产生这种故障的主要原因多属传动轴安装不当，或是传动轴弯曲、变形后动平衡严重超标所致。
排除方法：大多数客车采用不等角速万向节传动轴，行驶过程中，传动轴轴线与变速箱轴线和驱动桥的轴线夹角角度发生变化，依靠传动轴中间花键伸缩节和两端十字节来适应。因此应检查伸缩节与十字节的装配方向是否错误，另外将传动轴在动平衡仪上进行检测，不合格立即进行校正或更换。
d)汽车行驶中，可听到无节奏的“嗡嗡……”声，车速越高，响声越明显，有时也发出“咯楞、咯楞”的响声，使乘员有振动的感觉。
原因分析：中间轴承支架不正或固定螺栓松动、脱落，轴承位置偏斜及以上原因造成的轴承磨损过重、损坏，支架胶套损坏也会造成这种故障的发生。
排除方法：首先对传动轴进行检测，而后将中间轴承拆下，进行清洗检查，损坏便进行更换，支架胶套损坏也应及时更换。安装时中间轴承加足润滑油，并保证轴承支架正确地固定在车架上，可消除中间轴承在运转时的振动现象。
e)汽车驻车不动，怠速时发动机抖动，使整车一起产生有节律的振动，加大油门使发机高速平稳运行，振动消失。
原因分析：①发动机调整不当，怠速不稳；在停车时处于空挡，发动机的几个弹性垫没有承受扭力的反力，处于弹性状态，由发动机的振动产生共振。②发动机及变速器与车架等有干涉部位或是橡胶垫块过硬、老化等。
排除方法：针对故障产生的原因，对发动机进行重新调整；检查各联接部位是否起减振作用，排除干涉部位，更换老化的橡胶垫块。
f)汽车驻车不动，启动发动机有时轻微振动，随着发动机转速的提高，共振现象加剧。
原因分析：这种现象一般是发动机轴向严重不平衡造成，不及时修理，极易造成其他部件损坏。
排除方法：将发动机曲轴拆下，由专业人员在专用曲轴平衡仪上进行检测并予以校正，重新安装或重新更换新的达标曲轴即可。
4改善客车共振的主要技术措施
改善客车共振的主要技术措施一般从改善车辆垂直振动性能方面考虑：
(1) 尽可能提高承载弹簧静挠度，并合理分配轴箱弹簧和摇枕弹簧静挠度之比例关系；
(2) 装设油压减振器(客车)或摩擦减振器(货车),并合理选取阻尼系数；
(3) 尽可能减轻簧下重量：货车以轴箱弹簧代替摇枕弹簧；客车则减轻构架和轮对的重量；
(4) 高速客车应减小车轮的椭圆度，提高轮轴同轴度以及轮对的静平稳或动平衡。
(5) 一些轻型客车全车都采用了耐腐蚀性极高的双面镀锌钢板，其车顶结构通过专业软件分析，采用三体复式结构，能有效避免、降低共振频率，避免了目前市场上大部份价格相对低廉、市场占有率比较高的传统轻型客车型所采用的“一体式车顶”而引起的局部振动或共振，这种技术措施也是值得我们借鉴的。
(6) 经过对大客车的车内噪声分析和大量的试验可以表明：客车共振的现象并非以上几种，有些频率的噪声是结构或气体共振引起的，如排气管内气流共振声等。在各种声源中，通过比较全面的测试找出主要的噪声源，有针对性地开展降噪工作，可取得比较好的效果。
(7) 国外全承载式客车的开发和高性能的底盘设计为我们提供了良好的技术借鉴。“全承载”客车也称无底盘客车，是指把制造飞机骨架技术运用到客车制造领域中。使用此技术的客车有诸多特点，首先是整车没有大梁，整车自重降低、车身轻量化提高了车辆的经济性；其次，矩形钢管焊接而成的车身骨架通过有限元接点应力分析，强化了整车的抗扭力，整车的强度、韧度是普通车身的3-6倍；第三，车内高度能够达到最大化，桁架式结构可以将车辆的一级踏步进一步降低。另外，开发周期较长，一般为二至三年，而国产客车的开发周期大部分为半年，有的更短。在较长的开发周期中，大量的试验测试分析，消除了一切影响客车产生共振的因素。因而我们很少发现国外豪华客车产生共振现象。
5 结论
客车共振的原因复杂多样，做进一步的研究分析是客车企业的长期课题。
不断追求卓越的客车企业，始终将“尊重生命的最高价值”放在首位，我们期待着它们具有前曕性，开发出更多更好的精品客车后再投放市场。但是用户一旦发现客车发生共振，应及时检查维修，不可掉以轻心。大型车辆底盘共振许多维修技术人员都从轮胎、钢圈、车架等地方寻找故障所在，却往往忽视由于车辆前后桥变形而产生共振这一原因，经过多年的试验研究和探索，我们发现大型公交客车由于运营时极度超载造成前后桥变型是底盘发生共振的一个重要原因。

参考文献
1 张建俊.汽车诊断与检测技术。人民交通出版社，1995
2 白昂编.柴油汽车使用与维修360问。金盾出版社，1991
3 唐艺编.汽车故障。湖南：湖南科学技术出版社，1983
4 汽车百科全书上、下。北京：机械工业出版社，1992
5 陈银烛.关于国内外客车的对比分析