浅谈电动车液压前叉技术 电动车作为流行的交通工具，要求做到安全，舒适，可靠。为缓和与衰减电动车在行驶过程中因道路凹凸不平受到的冲击和震动，保证行车的平稳与舒适，有利于提高电动车的安全性、舒适性、电气使用寿命和操纵稳定性，电动车上批量采用液压前叉，以解决普通前叉的前轮摆动、前轮轴承易损坏，刹车和极性载荷时的刚性碰撞。
现拟对液压前叉的理解误区，液压前叉的分类，工作原理，液压油的技术要求，液压前叉的使用条件进行探讨，供大家识别、使用和保养时参考。
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一、对液压前叉的理解误区
通过与同行业工作者探讨，大家以为有油的前叉就是液压前叉。目前国内对电动车液压前叉的检测标准仅参照GB17761-1999和GB3565-2005国家标准，对液压前叉进行安全疲劳试验。往往认为安全合格就是合格。国际上，日本 BA（JAPAN）《自行车安全基准》对避震前叉也制定强度要求，如强度试验、垂直负荷试验、横向负荷试验等；欧洲EN14764-2005《城市和旅游用自行车——安全要求和试验方法》等系列自行车标准也有同样要求，并制定了更加严谨的“特殊要求”，如轮胎间隙、拉力要求……，液压前叉除了安全疲劳试验，C/T62摩托车减震器技术条件中对液压前叉检验项目应为：a.缓冲弹簧性能试验（一百万次疲劳试验弹簧的衰减）。b.液压减震器的示功试验。c.液压减震器温度特性试验。d.液压减震器耐久性试验。


通过对市场上部分液压前叉进行剖析出现以下问题
1、安全性
2008年电动自行车国家监督抽查质量报告显示，车架/前叉组合振动强度占整个不合格总数的65.2%，作为电动车的关键安全指标项连续两年抽查都基本一致。在百度搜索电动车前叉断裂，会出现浙江、江苏、河南等地因前叉断裂发生严重摔伤、粉碎性骨折、面部损伤、甚至死亡等事故几十起。证明生产和使用企业对于关键件的质量控制存在一定漏洞。在今年上半年材料价格猛涨的状况下制造厂为了追求短暂的利润，将材料改变，如减小材料厚度，使用小的钢厂产品，而自己和整车厂未有有效的质量论证手段。作为液压前叉在使用时常出现立管断裂，立管脱焊，联板断裂，铝筒刹车位置断裂等问题。
2、工艺性
(1)精加工工艺
加工粗糙，达不到液压要求。如油缸圆度公差>0.03，内孔粗糙度>0.4。
从产品工艺和安全性油缸材质要求为：20#~45#精密无缝钢管，表面经过无心磨床的粗磨——细磨——精磨，然后经过四道软抛等工艺达到表面的粗糙度和圆度采用镀硬铬表面处理。目前市场上大量采用焊管表面简单软抛。材料工艺省许多，但会出现舒适度不够，安全性不高和外观易生锈现象。
(2)焊接工艺
立管如下图焊接少了，拉脱力小于40kN易在疲劳时脱焊。焊接多了立管材质出现变化易出现在根部断裂。有的单位在中间加销钉，经过论证立管受力在销钉位置，会出现断裂在此处，是个安全点。我们曾用7mm厚的立管做疲劳和破坏试验此工艺出现断裂。国家检测中心检测曾发现此类问题，市场经常出现此类情况。要想解决安全项要从焊接工艺和产品的特性分析论证，采用合理工艺。
3、密封性不强，表现油封、防尘盖设计不合理。
对油封有耐油和疲劳寿命的要求。防尘盖未起到防尘的特性，好的产品有两到三道防尘设计。
4、运动过程中形成不了阻尼力，导致缓冲和复原时刚性撞击。
对整车稳定性、舒适度、弹簧的耐久性有影响尤其安全性很大。这一点被很多整车厂忽视，认为压缩快点刚性碰撞没什么。Q=F*t，而整车在行使的过程中受到碰撞和刹车的惯性（Q）相对一定，刚性碰撞的时间（t）是有阻尼压缩的时间1/5~1/3，那无阻尼的整车的前叉和整车的受力(F)是有阻尼前叉的3~5倍，即无阻尼的前叉受到的破坏力增加到了3~5倍。真正的液压前叉的具备以下功能：
（1）、乘坐舒适性，吸收路面传来的振动，减少对驾乘人员冲击。
（2）、确保行车安全性，保证轮胎接地性能垂直方向跳动。
（3）、抑制制动点头。
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二、液压前叉的分类
液压前叉大体上有以下几种：
1、按结构形成式分有(a)伸缩管式前叉（这是目前使用最多的液压前叉）。（b）摇臂式液压前叉减震器。
2、按油缸工作位置分有：（a）倒置式液压前叉。（b）正置式液压前叉（目前使用最多的液压前叉）。

3、按工作介质分有：（a）弹簧——空气阻尼式前叉。（b）液压阻尼式前叉（目前使用最多的液压前叉）。（c）油——气组合式液压前叉。（d）充氮气液压前叉。
4、按衰减力方向分，有(a)单方向作用减震器。（b）双向作用减震器。
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三、液压前叉（阻尼式）工作
目前国内xx电动车上采用的是液压阻尼式液压减震器，它工艺性好，重量轻，主要零件采用粉末冶金，精密拉管高效工艺，适合大批量生产。液压前叉的工作介质是液压油，在阻尼器的活塞上开设多个阻尼通孔，活塞和活塞杆的结合处设置有阀片限压阀开阀机构。当其受到振动时，液压油通过阻尼孔阀体结构，产生阻尼力，消耗振动的能量，实现缓和振动冲击的作用。
液力压阻尼式液震器结构：1、在柄管内腔装有活塞杆，柄管内腔被活塞隔开的两部分为减震器的上、下腔。（上腔为活塞以上部分，下腔为活塞杆以下部分）。活塞杆开有内孔，导流孔和两个阻尼小孔，在压缩行程，柄管受压，弹簧（主）被压缩，产生缓冲阻力，下腔容积减小，腔内液压油通过导流孔进入活塞杆内腔，同时上腔容积减小，油压增加。通过两阻尼孔吸油，产生压缩阻力。在行程复原过程，主弹簧回复力作用，上腔容积减小，腔内油压增加，液压油只能通过阻尼孔和配合缝隙排出腔外，形成复原阻力。这种结构能使阻尼与车体悬挂装置在某一工况下形成良好的非线形匹配，减小车轮振动传给车身的振幅和能量，提高减震性能。
液压阻尼式减震器的阻尼特性和示功特性曲线如图所示，图a为示功特性，曲线光滑连续没畸变，该减震工作顺畅，曲线包络面积为减震器在一个行程内所吸收能量。图b是阻尼特性，工作在不同行程下阻尼力有差别的，在压缩行程中为了使减震器的阻尼效果好，又不传递冲击力，充分发挥弹性元件作用，阻尼较小（力为负值）；在复原行程中，阻尼力较大（力为正值）能迅速地衰减振动，提高驾驶的安全性和舒适性。设计阻尼器的工作参数，只能权衡多种工况，对常用路而分析设计。
液压阻尼式减震器的阻尼特性和示功特性曲线如图所示，图a为示功特性，曲线光滑连续没畸变，该减震工作顺畅，曲线包络面积为减震器在一个行程内所吸收能量。图b是阻尼特性，工作在不同行程下阻尼力有差别的，在压缩行程中为了使减震器的阻尼效果好，又不传递冲击力，充分发挥弹性元件作用，阻尼较小（力为负值）；在复原行程中，阻尼力较大（力为正值）能迅速地衰减振动，提高驾驶的安全性和舒适性。设计阻尼器的工作参数，只能权衡多种工况，对常用路而分析设计。目前市场上所采用的前叉产生不了液压阻尼,示功特性如图c。
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四、液压油的技术要求
液压前叉是通过油的流动阻尼力来吸收冲击和振动能量，并转化油的热量散发掉。所以阻尼力与油的黏度有着密切的关联，而油的黏度是随温度变化的。为适应电动车运行地域的各种气候条件，对减震器的油提出了以下要求。
1、减震器油不但要有良好的粘温性能以及较高的粘连度指数，还应有低的凝固点。凝固点不得高于-40摄氏度。
2、减震器油在电动车使用范围内，要尽可能少的汽化损失，即汽化性小。
3、减震器油具有抗氧化稳定性和抗油气混和稳定性，即所谓的良好的工作稳定性。
4、减震器油液一定要保持{jd1}清洁。
5、减震器油必须具备良好的防锈和抗磨作用。
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五、液压前叉的使用

液压前叉在使用过程中做到：
1.装车时配合尺寸和前轮开档要匹配。
2.保持柄杆和总成的清洁，否则导致油封、防尘盖、柄杆磨损易出现漏油现象。
3.和整车配合设计合理，K值、阻尼满足承载需求，以及在极限行程下与整车其它部件无干涉现象。


六、对于电动自行车液压前叉生产企业建设

1、立管和联板选材要注意材料，应具有良好的抗疲劳性能；由于结构和受载等原因，立管的根部是应力集中最严重的部位，往往出现峰值应力，也是易发生裂纹的地方，须避免应力集中和设法减小应力集中，联板要进行安全测试。
2、焊接时应注意焊接工艺参数的选择，提高操作者的焊接技能，避免气孔、夹渣、裂纹、未熔合等缺陷，对技术参数修改要进行有效的论证。
3、铝筒材质采用合理的铝材，避免采用市场上非标铝材。
4、整体结构合理，避免盲目偷工减料。
5、积极和国内检测机构合作对工艺改变，新产品试制做有效的测试论证。


七、对于电动自行车液压前叉使用企业建设

1、严格按液压前叉使用标准装配前轮。在说明书上对经销商和使用者阐述液压前叉使用注意事项。
2、尽量采用有质量保证体系的单位产品，在使用产品时做到贵有理由，不要盲目采用劣质产品。
参考文献:
（1）张利平，《液压气动系统设计手册》北京机械工业出版社。
（2）杜继清，《摩托车操纵制动系统》江苏科学技术出版社。
（3）陈华新、熊友军，《摩托车舒适性设计研究》摩托车技术。
（4）叶震涛