卡車的輕量化是一個(gè)系統(tǒng)工程，它涉及整車、發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架等各個(gè)領(lǐng)域，甚至包括新材料以及新技術(shù)的應(yīng)用。汽車車身約占汽車總重量的30%，空載情況下，約70%的油耗用在車身重量上。汽車重量每降低100公斤，每百公里就可節(jié)油0.6升。若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；若滾動(dòng)阻力減少10%，燃油效率可提高3%；若車橋、變速器等裝置的傳動(dòng)效率提高10%，燃油效率可提高7%。因此，輕量化車對(duì)于整車的燃油經(jīng)濟(jì)性、車輛控制穩(wěn)定性、碰撞安全性都大有裨益。特別是在計(jì)重收費(fèi)下，車輛自重每降低一噸，用戶每年將會(huì)增加多少凈收益是可以計(jì)算出來的。
在歐洲等發(fā)達(dá)國家，合理的運(yùn)價(jià)、高附加值的貨物，輕量化，是為了追求更高的運(yùn)輸效率，在載貨重量不變的前提下，通過車身減重，實(shí)現(xiàn)提高車速、減少燃油消耗、降低污染物排放的目的。中國和歐洲的貨運(yùn)環(huán)境不同，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，在中國的貨運(yùn)市場上，低迷的運(yùn)價(jià)、低附加值的原材料運(yùn)輸，使得超載產(chǎn)品依然是主流。
目前，全國基本上所有的高速公路都實(shí)施計(jì)重收費(fèi)，再加更為嚴(yán)格的超載治理，規(guī)定了允許車輛上路行駛的最大車貨總重。而當(dāng)下如何既能提高載貨量，又能降低成本？眾重卡車企只有在降低車身重量上絞盡腦汁、想辦法。
當(dāng)下國產(chǎn)重自重相比較國外同類車型高出15%--20%的情況下，在實(shí)現(xiàn)輕量化的方法上，一是優(yōu)化車輛設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，二是在優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上應(yīng)用新材料。在世界著名大腕重卡巨無霸們目光已轉(zhuǎn)向如鋁合金、鎂合金、橡膠、塑料等新材料的應(yīng)用的高級(jí)階段上，從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)入手，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)及合理使用新材料、新技術(shù)，在不降低承載能力前提下實(shí)現(xiàn)的整體輕量化而中國重卡車企還在初級(jí)階段為如何車輛主體減重和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)而忙活呢。
如重汽采用鋁合金變速箱、紅巖承載系統(tǒng)的少片簧結(jié)構(gòu)和陜汽的輕量化車架都達(dá)到了輕量化的目的。用輕量化理念覆蓋整個(gè)一代產(chǎn)品，是不需要犧牲車輛任何性能的整體升級(jí)。而把空氣懸掛、鋁合金、真空胎等先進(jìn)技術(shù)的率先運(yùn)用，集瑞聯(lián)合重卡卻走在了市場最前沿，這說明集瑞重卡的產(chǎn)品研發(fā)人員的聰明才智。雖然集瑞聯(lián)合重卡還沒上市，但這一超前的設(shè)計(jì)理念卻值得學(xué)習(xí)和贊嘆不已！況且筆者也曾參與了前期的產(chǎn)品研發(fā)與市場研究工作，對(duì)此孕育了幾年的重卡產(chǎn)品是有感情的，至今都對(duì)曾經(jīng)共同奮斗的同事們懷有深情厚義！
自重輕的重型卡車一方面能省油多拉快跑得快，是掙錢機(jī)器?，F(xiàn)在客戶在買車時(shí)，特別是買載貨車和牽引車時(shí)，自重成為考量的非常主要的因素。即使價(jià)格稍高，自重輕的卡車也會(huì)成為客戶的首選。
一般來說，汽車重量每減少10%，燃油消耗量將降低8%左右。對(duì)于在高油價(jià)時(shí)代艱難生存的卡車用戶來說，這無疑是非常誘人的。如果車輛自重降低0.8噸就可以多裝貨物0.8噸，按照每年行駛20萬公里、每公里平均運(yùn)價(jià)0.28元計(jì)算，一輛輕量化重卡一年可比載重量相同的普通車型增加收入5-6萬元。
治理超載、計(jì)重收費(fèi)只是推動(dòng)國產(chǎn)重卡向輕量化方向發(fā)展的主要?jiǎng)右?，不僅推動(dòng)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)、輕量化的改進(jìn)。而且為了不在高端市場重復(fù)過去的同質(zhì)化競爭，研發(fā)具有獨(dú)特適應(yīng)性的輕量化車型成了企業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需要第二動(dòng)因。
如陜汽不久前生產(chǎn)的6×2雙前軸輕量化牽引車車輛自重較斯太爾平臺(tái)非輕量化車型降低了600-800公斤，僅7.5噸，較競爭對(duì)手輕量化同款車型輕400-600公斤。據(jù)悉，在同款車型車貨總重相等的情況下，陜汽重卡較競爭對(duì)手可多拉0.4-0.6噸，一年直接經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)36000元。再如一重卡車企將牽引車原有306毫米的雙層大梁改為273毫米的雙梁車架，這樣一輛整車的自重就可以減少大約500公斤。而雙前轉(zhuǎn)向橋6×2重型牽引車在承載力與6×4車型基本相同的情況下可以減少一根驅(qū)動(dòng)橋，雖然比6×4車型多了一根轉(zhuǎn)向橋，但轉(zhuǎn)向橋的重量卻比驅(qū)動(dòng)橋輕了數(shù)百公斤。
目前，國內(nèi)重卡車企推出的絕大多數(shù)輕量化重卡，從核心技術(shù)含量的角度看，但與國外的高端重卡仍然存在一定差距。國內(nèi)企業(yè)普遍采用的在現(xiàn)有主流產(chǎn)品之外并行推出輕量化產(chǎn)品的做法，和國外重卡在升級(jí)換代中實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品系列輕量化的做法有本質(zhì)的區(qū)別。
重汽車以皮實(shí)耐用，承載力強(qiáng)著稱。用戶凡要求重載的，或在惡劣工況下作業(yè)。據(jù)相關(guān)資料顯示，由于降低了承載能力，不少國產(chǎn)輕量化重卡已經(jīng)不能適應(yīng)高強(qiáng)度超載和長期在惡劣路況下行駛的傳統(tǒng)用車環(huán)境。它們只能在標(biāo)稱的載荷范圍內(nèi)工作，在條件較好的公路上行駛，對(duì)運(yùn)送重量輕、附加值高的貨物更為適合。部分用途比較單一、最大承載有限的專用車，也可以采取同樣的輕量化技術(shù)路線。如果用戶仍然超載使用，將會(huì)對(duì)輕量化重卡造成嚴(yán)重?fù)p壞。
眼下，國產(chǎn)的重卡輕量化技術(shù)手段，多數(shù)鋁合金油箱、采用少片簧或橡膠懸掛、把斜交胎換子午線輪胎、雙胎改單胎等，大部分停留在比較簡單的零部件替換和輕質(zhì)材料使用方面。或?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)橋改為轉(zhuǎn)向橋、雙層梁改為單層梁，也是國產(chǎn)輕量化重卡常用的技術(shù)手段。不過由于國產(chǎn)金屬材料技術(shù)水平的限制，不是減重幅度有限，就是在減重的同時(shí)大幅降低了車輛的承載能力。
在這近幾年的“輕量化”的熱潮中，我國的合資零部件廠商的自動(dòng)變速器、鋁合金殼體變速器、少片簧懸架、橡膠懸架、空氣懸架、復(fù)合材料、高強(qiáng)度鋼板車架等技術(shù)得到迅猛的發(fā)展，市場越做越大。
不過與時(shí)同時(shí)，在這股熱炒卡車輕量化的風(fēng)口浪尖上，重卡產(chǎn)品技術(shù)專家譚秀卿卻冷靜地指出：“我認(rèn)為輕量化是炒作概念，沒有什么實(shí)際意義。輕量化車型能用嗎？如果一用就壞，那輕量化有什么意義？輕量化應(yīng)該是社會(huì)整體水平提升、運(yùn)輸效率提升的體現(xiàn)。而現(xiàn)在變成了企業(yè)用來炒作概念。”
他表示：“我擔(dān)心有些企業(yè)的輕量化產(chǎn)品是在偷工減料，能不能用得住還存在疑問。有人說，價(jià)格降低是減少了不必要的耗材，可是按照這一說法，那我們的卡車回復(fù)到30年前的斯太爾就是“輕量化”了，因?yàn)槟菚r(shí)的鋼板厚度比現(xiàn)在要薄。而使用替代材料的輕量化車型的價(jià)格肯定不會(huì)便宜，本來用的是普通鋼，改用高強(qiáng)度鋼后，價(jià)格應(yīng)該是上漲的，因?yàn)楦邚?qiáng)度鋼很貴。超載問題如果得不到解決，加之政策的影響和用戶對(duì)于車輛肆無忌憚的使用，可能會(huì)把中國重卡的輕量化帶進(jìn)誤區(qū)。再加上有些企業(yè)的技術(shù)還達(dá)不到要求，這時(shí)候搞輕量化其實(shí)就是在偷工減料，通過減少鋼板厚度和配件數(shù)量，表面看是實(shí)現(xiàn)了輕量化，但最終會(huì)威脅到司機(jī)的安全。安全是底線，跳過安全談輕量化沒有任何意義?！?nbsp;
筆者好友——重卡市場分析專家——夏樹先生也撰文寫道：《輕量化重卡是革命還是規(guī)避政策而嬗變的妖孽？》“目前的這股輕量化熱潮是金融危機(jī)導(dǎo)致的油價(jià)高企背景下的一場偽技術(shù)進(jìn)步的秀場而已，真正的技術(shù)進(jìn)步在于在確保安全的前提下，以車輛出勤率和可靠性為指標(biāo)的技術(shù)進(jìn)步，來實(shí)現(xiàn)最低單位燃油份額消耗對(duì)社會(huì)物流的效率提升?！?nbsp;
夏先生進(jìn)一步地指出：“中國的重型卡車產(chǎn)業(yè)這股輕量化熱潮真的是一場價(jià)值回歸的前奏嗎？然而中國重型卡車產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)的進(jìn)步卻沒有從根本上改變整個(gè)產(chǎn)業(yè)的價(jià)值理念。所謂輕量化重卡和雙轉(zhuǎn)向橋的6x2的重卡牽引車一樣，都是國內(nèi)重卡企業(yè)規(guī)避國家法律嬗變的妖孽”。
然而，筆者認(rèn)為卡車“輕量化”無論是“妖孽”還是“神仙”，都是我國汽車工業(yè)與國際接軌的最顯著的標(biāo)志之一，而且是大方向大趨勢，只是技術(shù)進(jìn)步的快慢而已罷了，但還是需要國人的鼓與呼的！
另據(jù)《中國第一商用汽車網(wǎng)》報(bào)導(dǎo)：目前，在計(jì)重收費(fèi)法規(guī)即將全面推廣的情況之下，由于國內(nèi)油價(jià)高位的運(yùn)行，重型卡車的輕量化改進(jìn)將會(huì)為用戶降低可觀的使用成本。當(dāng)下國產(chǎn)重型卡車的輕量化趨勢主要體現(xiàn)在以下幾大方面。
1、采用變截面少片簧結(jié)構(gòu)板簧 變截面少片簧是由幾片縱向方向上變截面的板簧組成的，不但可以減輕重量，還可以通過減少板簧間的摩擦而提高駕乘的舒適性、延長使用壽命。另外采用橡膠懸掛或者空氣懸掛也可以減輕懸掛系統(tǒng)的重量。
2、采用單層車架大梁 相比鋼板彈簧，車架的重量更大，有效減輕車架重量，將會(huì)大大的減輕整車的整備質(zhì)量。隨著設(shè)計(jì)水平、制造工藝的提高，材料性能的提高，單層車架在標(biāo)準(zhǔn)載荷的工況下是完全可以勝任的。
3、使用復(fù)合材料 駕駛室是采用復(fù)合材料最多的總成，尤其是外覆蓋件：前面板、包角板、翼子板、保險(xiǎn)杠，甚至頂蓋，都使用了大量的復(fù)合材料。這樣一方面有效的減輕了整車重量，另外一方面由于復(fù)合材料成形性好，造型結(jié)構(gòu)上較金屬?zèng)_壓件可以更復(fù)雜、更加美觀、尺寸更加精確。目前國產(chǎn)重卡仍偏好全鋼結(jié)構(gòu)的駕駛室結(jié)構(gòu)，這主要和中國重卡的惡劣工作環(huán)境有關(guān)。從近年來各重卡廠商推出的新產(chǎn)品來看，復(fù)合材料在整車所用材料中的比例逐漸提高，大量使用復(fù)合材料是必然的趨勢。
4、使用鋁合金材料 鋁合金比鋼材密度小，因此在一些復(fù)合材料無法替代的部位，可以使用鋁合金材料，包括鈑金件和鑄造件。鋁合金鈑金件最有代表性的就是油箱，油箱采用鋁合金材料，不但自重減輕，而且油箱內(nèi)不易生銹，免除定期清洗的麻煩。車身也可以采用鋁合金代替冷軋鋼板。輪輞、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、變速器機(jī)體等，也可以大量采用鋁合金鑄造，可以在保證有足夠強(qiáng)度、剛度的同時(shí)，最大限度的減輕重量。
5、使用高強(qiáng)度鋼材 使用高強(qiáng)度鋼板，可以減薄鋼板厚度，從而減輕重量。歐美重卡，重卡使用的鋼材幾乎100%是高強(qiáng)鋼。以前國產(chǎn)重卡采用高強(qiáng)度鋼板的比例較少，最近幾年逐漸廣泛使用，甚至自卸車的車廂都開始使用高強(qiáng)度鋼板，以提高廂體強(qiáng)度、減輕自重。
6、使用拼焊板 駕駛室由鋼板沖壓焊接而成，由于各部位的結(jié)構(gòu)和受力情況不同，因此不同部位的鈑金件也會(huì)采用不同牌號(hào)的鋼板，一輛重卡的駕駛室可能采用幾十種不同牌號(hào)、不同厚度的鋼板。然而隨著CAE技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過模擬實(shí)驗(yàn)和分析，可以計(jì)算出同一個(gè)鈑金件的不同部位的受力情況，為了減輕一些零件局部的不必要厚度，激光拼焊技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。激光拼焊技術(shù)是將經(jīng)不同表面處理、不同鋼種、不同厚度的兩塊或多塊鋼板通過激光焊接方法，自由組合成為一塊鋼板。
7、采用鑄造件 傳統(tǒng)的沖焊結(jié)構(gòu)零件，由于材料和制造工藝的限制，各部位只能是等厚度的，為了確保零件的整體強(qiáng)度和剛度，沖焊件往往都比較厚重。結(jié)構(gòu)件可以通過有限元軟件進(jìn)行CAE分析，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)各部位的受力情況設(shè)計(jì)成復(fù)雜的變厚度、變截面的結(jié)構(gòu)，在保證有足夠強(qiáng)度的前提下最大限度的削減不必要的局部厚度，從而大大減輕零件重量。
8、采用真空輪胎和超寬輪胎 采用真空胎和超寬輪胎也能在一定程度上降低自重。與傳統(tǒng)輪胎相比，真空胎不但減少了內(nèi)胎，輪輞的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)減少了，整車全部換成真空胎，行駛阻力小，能夠在一定程度上降低油耗。重卡的驅(qū)動(dòng)輪一般都用雙輪胎，如果改為超寬單輪胎，不但能夠減少輪胎數(shù)量，還能減少輪輞的數(shù)量。另外超寬單輪胎的接地面積不比雙輪胎小，除了能夠降低自重外，還可以提高行駛穩(wěn)定性、避免雙輪胎的“吃胎”現(xiàn)象。
9、整合零件功能、減少零件數(shù)量 整合所有零件功能、將多個(gè)零部件集成，實(shí)現(xiàn)零部件的多功能，減少零件數(shù)量，使其結(jié)構(gòu)更加緊湊，也可以在一定程度上減輕整車重量。列如：將油箱和工作臺(tái)踏板結(jié)合，將油箱與SCR的尿素罐結(jié)合等。
