空氣彈簧的工作原理和性能

空氣彈簧空氣彈簧的基本結構空氣彈簧是一種由橡膠、網(wǎng)線貼合成的曲形膠囊，俗稱氣胎、波紋氣胎、氣囊、皮老虎等。膠囊兩端部需用兩塊鋼板相連接，形成一個壓縮空氣室。橡膠與網(wǎng)線本身不提供對負荷的承載力，而是由充入膠囊內(nèi)的壓縮空氣來完成。其曲囊數(shù)通常為1?3曲囊，但根據(jù)需要也可以設計制造成4曲或5曲以上，還可以在一定條件下將兩個空氣彈簧疊加使用?？諝鈴椈砂凑招阅芘c特點又稱為橡膠空氣沖程調(diào)節(jié)器和橡膠空氣隔振體。端封板端封板連接法蘭內(nèi)層：氣密性祿膠層.第一線層耐壓增強屋第二線層外層：耐介質(zhì)竜化祿膠層內(nèi)置腰環(huán)曲囊諦封板榛膠空氣彈簧結構示意圖現(xiàn)有的曲囊式空氣彈簧的端部結構，根據(jù)聯(lián)接方式可以分為三大類：一類為固定式法蘭聯(lián)接型，空氣彈簧的兩端邊緣尺寸和曲囊最大外徑相等或略小一些，鉆若干個孔后用法蘭環(huán)和端板緊固聯(lián)接；另一類為活套式法蘭聯(lián)接型，空氣彈簧的兩端邊緣尺寸比曲囊最大外徑小得多，無須鉆孔，用一個特制的法蘭環(huán)和一個普通端板緊固聯(lián)接；第三類為自密封型，不用法蘭聯(lián)接，壓入端板，充入壓縮空氣則自行密封?？諝鈴椈啥瞬颗c連接板的法蘭密封形式有：LHF型、JBF型、GF型、HF型、ZF型五種結構形式。參考網(wǎng)址：（詳見空氣彈簧端封形式選擇及裝配結構）空氣彈簧端封形式選擇及總裝配結構1、 彈簧高度、承載能力和彈簧剛度的選擇：設計時，可彼此獨立地，范圍相當廣泛地選擇彈簧高度，承載能力和彈簧剛度，可獲得極其柔軟的彈簧特性。彈簧高度：使用高度控制閥，可根據(jù)使用要求適當控制空氣彈簧的高度，在簧上載荷變化的情況下保持一定高度。承載能力：對于相同尺寸的空氣彈簧，改變內(nèi)壓，可得到不同的承載能力，承載能力大致與內(nèi)壓成正比。這便達到了同一種空氣彈簧可適應多種載荷要求。彈簧剛度：在設計空氣彈簧的剛度時，可以依靠改變彈簧內(nèi)壓而加以選擇，剛度與內(nèi)壓大致成正比，因此，可以根據(jù)需要將剛度選得很低，對于一個尺寸既定的空氣彈簧，剛度是可變的，它隨載荷的改變而變化，因而在任何載荷下自振頻率幾乎不變，所以它能使被支承系統(tǒng)具有幾乎不變的性能。2、 固有的振動頻率較低空氣彈簧與附加空氣室相連，可是空氣彈簧裝置的固有振動頻率降低到0.5s3Hz。在任何載荷的作用下，空氣彈簧都可以保持較低而近乎相等的振動頻率。3、 能隔絕高頻振動及隔音效果好空氣彈簧是由空氣和橡膠構成的，內(nèi)部摩擦小，不會因彈簧本身的固有振動而影響隔離高頻振動的能力。此外，空氣彈簧沒有金屬間的接觸，因此能隔音，防音效果也很好。4、可利用空氣的阻尼作用在空氣彈簧和附加空氣室之間加設一個節(jié)流孔，當簧上載荷發(fā)生振動時，空氣流經(jīng)節(jié)流孔發(fā)生能量損失，因而起到衰減振動的作用。5、使用壽命較長空氣彈簧的耐疲勞性能優(yōu)于金屬彈簧許多倍。對于用車輛空氣彈簧懸掛系統(tǒng)中的彈簧進行疲勞實驗，鋼板彈簧僅振動數(shù)十萬次就折斷了，而空氣彈簧則在振幅40mm、頻率2.7Hz（160次/min）條件下振動500萬次后仍未破壞。6、 本體結構空氣彈簧的本體結構柔軟，因此具有軸向、橫向和旋轉(zhuǎn)向的綜合隔振作用。7、 制造及安裝空氣彈簧相對成本低廉，安裝、更換方便，維護保養(yǎng)簡單，不需經(jīng)常檢修，無須加油。空氣彈簧工作原理空氣彈簧工作時，內(nèi)腔充入壓縮空氣(工作壓力W0.7MPO),形成一個壓縮空氣氣柱。隨著振動載荷量的增加，彈簧的高度降低，內(nèi)腔容積減小，彈簧的剛度增加，內(nèi)腔空氣柱的有效承載面積加大，此時彈簧的承載能力增加。當振動載荷量減小時，彈簧的高度升高，內(nèi)腔容積增大，彈簧的剛度減小，內(nèi)腔空氣柱的有效承載面積減小，此時彈簧的承載能力減小。這樣，空氣彈簧在有效的行程內(nèi)，空氣彈簧的高度、內(nèi)腔容積、承載能力隨著振動載荷的遞增與減小發(fā)生了平穩(wěn)的柔性傳遞。工作原理如圖所示。平面A-A與空氣彈簧膠囊表面相切，且垂直于膠囊軸線(a)。因為膠囊是柔性的橡膠薄膜，根據(jù)薄膜理論的基本假設，膠囊不能傳遞F=(PPa)A=(PPa)wR2F--橡膠空氣弾簧瑕受的裁荷,1T：.F--掠膠空氣弾簧的內(nèi)壓,N/cm2Fa--犬氣壓>邇常取肯1011/cm2A--橡膠空氣譚簧的有效面積，又稱瑕載面積，cm2；R--掠膠空氣弾簧的有效半徑，cm；如采用一平以上的橡膠空氣彈簧；F=i(P-Pa)A=￡(P-Pa)tcR2i~-橡膠空氣浪簧的于數(shù)-彎矩和橫向力，因此在膠囊切點處只傳遞A-A平面中的力。根據(jù)力的平衡條件:端封形式選擇及總裝配結構誨型橡膠空氣彈輩裝配結構法蘭誨型橡膠空氣彈輩裝配結構法蘭MFMF型橡膠空氣彈簧裝配結構連接螺栓sfcA—進氣口連接螺栓sfcA—進氣口GFGF型橡膠空氣弾簧裝配結構HF型It膠空氣彈篝裝配結構注意1、 空氣彈簧在無約束的情況下，嚴禁充氣，必須受懸架或其它結構的約束。2、 在安裝、工作時嚴禁遇尖銳物體碰撞。充氣壓力和空氣彈簧的沖程高度不要高于產(chǎn)品資料所推薦的壓力值和沖程高度。不當?shù)氖褂没蜻^分的充壓，可能會導致曲囊爆破，從而造成財產(chǎn)損壞或嚴重的人身傷害。3、 本資料是用來提供這些產(chǎn)品的特性和應用方面的一般指南。這里的材料是通過設計、改進、實驗及實際應用，相信是可靠的，準確的。但廣州高馬特汽車零部件有限公司對本資料沒有保證的表示和暗示。建議在特殊的應用中采用勝任的，專業(yè)的輔助設備?？諝鈴椈伸o態(tài)性能利用靜態(tài)性能曲線圖表確定工作參數(shù)選型(―)、對靜態(tài)性能曲線圖表的解釋1、 圖表的底軸線［1］,表示空氣彈簧的工作高度，它分最小高度和最大高度，并標出最大推薦高度，其單位mm表示。2、 右邊軸線［2］,表示空氣彈簧的內(nèi)部容積，其單位用Kn表示，它是底軸線的［1］函數(shù)。3、 左邊軸線［3］,表示空氣彈簧的內(nèi)部容積，其單位用dm3表示，也是底軸線的［1］函數(shù)。4、 圖表中容積曲線，表示空氣彈簧始終保持0.7Mpa內(nèi)壓時與左右軸線［2］［3］有關的曲線。5、 圖表中空白區(qū)間為推薦使用范圍。6、 圖表中陰影區(qū)間為推薦使用范圍。7、 圖表中0.14Mpa-0.84Mpa6條黑色曲線，是外力加在空氣彈簧有效面積而產(chǎn)生的負載壓力。（二）、空氣彈簧應用于空氣沖程調(diào)節(jié)器工作參數(shù)的確定：1、確定空氣沖程調(diào)節(jié)器的行程S。S二最大推薦高度375mm-最小推薦高度120mm=255mm。2、 確定任何已知高度上的力：只要將高度點向上垂直移動，相交于任何一個靜態(tài)壓力曲線上的點，以此點向右劃水平線，相交于右軸力刻度線上的點，以該點取讀數(shù)值。注：作為一種空氣沖程調(diào)節(jié)器時，可以采用全行程，或它的任何一部分，不推薦的最大高度及相應的陰影區(qū)域［7］。空氣彈簧靜態(tài)性能例如：在負荷0.56MPa的壓力下，求從高度350mm-150mm=200mm兩端行程的力。從圖表［1］兩點高度值350mm及150mm處分別向上作垂直引線相交于0.56MPa曲線的點［9］和點［8］處，再以此兩點分別向右引水平線相交于軸線⑵上，取出讀數(shù)為F1=44.5kN及F2=69.3kN的力值。3、 確定有效面積：a、確定在0.56Mpa壓力曲線350mm高度處的有效面積A1:

F144r4Kn%= :1珂*幀廠心新訂曲b、確定150高處的有效面積A269.-.3KI10,.56]ffa=69.-.3KI10,.56]ffa=0?.L23Sma=123Scjr24、確定空氣沖程調(diào)節(jié)器的內(nèi)部容積VI、V2靜態(tài)性能曲線圖ii AU 35 ?I1[匚I■去欖再雋更15T2[l]55i10nwi［12］4EJii AU 35 ?I1[匚I■去欖再雋更15T2[l]55i10nwi［12］4EJUIIJyust〔齢隹霽3T恥恂石〕從圖表中可以看出，在350mm高度處的垂線相交于P5二0.7Mpa容積壓力曲線上的點［11］，向左引水平線對應的容積值V1=38.7dm3。確定150mm高度處找出點［10］，向左水平線對應的容積值V2=38.7dm3。（三）、空氣彈簧應用于隔振體工作參數(shù)的確定

1、 確定隔振體的安裝設計高度：考慮到空氣彈簧的橫向穩(wěn)定性，建議在某一特定高度下使用它，該特定高度稱為“安裝設計高度”。如圖表中高度330mm，出加黑線［12］，以便很容易看到它與各靜態(tài)曲線交點的負荷讀數(shù)2、 確定隔振體的工作壓力：例如采用空氣彈簧作為隔振體時，若其支承負荷為F0=31.5Kn。它的安裝設計高度為330mm，從右標線⑵上取31.5Kn,向左引水平線相交于［12］線上點［13］在0.28MPa與0.42MPa兩條壓