空气弹簧特性研究

空气弹簧系统的结构和垂向特性研究作者：张配来源：《时代汽车》2020年第17期关键词：空气弹簧系统组成工作原理垂向特性1 引言随着我国动车组运行速度的提高，人们对列车运行安全性的要求也越来越高。

保障动车组行车安全的最关键技术为高速动车组转向架，其在列车运行中具有承载、导向、牵引、制动等作用，直接影响轮轨作用力与车辆的运行品质，而转向架的动力学性能直接取决于悬挂系统。

目前，动车组采用的悬挂系统由一系悬挂系统和二系悬挂系统组成，如图1 所示。

其中，一系悬挂系统由钢弹簧和油压减振器组成，初步隔离轮轨之前的高频振动传向转向架;二系悬挂由空气弹簧系统组成，阻止了高频振动由转向架传向车体，使乘客乘坐舒适性明显提高。

所以研究空气弹簧系统的结构特点和垂向特性尤为重要。

2 空气弹簧系统的组成空气弹簧系统由空气弹簧本体、附加空气室、高度控制阀和差压阀等组成，如图2所示。

两个空气弹簧分别坐落在构架左右两侧的侧梁上，对于无揺枕的转向架，构架的测梁或者横梁的部分密闭空腔用作附加空气室，扩大空气弹簧内容积。

高度控制阀安装在车体和转向架之间，主要是用来控制空气弹簧的高度，从而调整車体的高度。

它有三个通气孔，分别和空气弹簧、大气、列车管相通。

差压阀安装在两空气弹簧之间，当两空气弹簧的压差达到150Kpa 时，差压阀内部通道自动打开。

2.1 空气弹簧本体的结构空气弹簧本体由橡胶气囊和应急橡胶弹簧组成，橡胶气囊内的空气因为可压缩性可实现车体的减振效果，应急橡胶弹簧和实现车体的缓冲效果。

空气弹簧有三种结构类型：囊式、约束膜式、自由膜式。

囊式和约束膜式的性能较差，主要应用在低速列车上。

自由膜式的具有较低的垂向、横向、纵向刚度，并且具有较大的抗扭转变形能力，因此，国内动车主要采用自由膜式，自由模式的结构如图3 所示。

2.2 高度控制阀的结构高度控制阀一般由高度控制结构、进排气机构和延时机构等三部分组成，如图4 所示。

高度控制机构主要包括连杆套筒、连杆和主轴等组成，主要完成进排气的控制作用。

空气弹簧的分类及特点近年来，非线性课题一直是各学科的研究前沿，在隔振领域也不例外。

随着隔振设计中对隔振系统各种性能指标要求的提高，迫使人们不断探索新型的隔振器。

非线性隔振器能够自动避开共振，有效抑制振动幅值、隔离冲击，因而受到广泛的关注。

线性隔振器却不能自动避开共振。

非线性隔振器的刚度是随隔振器变形量的不同而变化的，因而由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率与振动幅值有关。

如果隔振器是非线性硬特性的，固有频率随振幅的增加而上升；如果隔振器是非线性软特性的，固有频率随振幅的增加而下降。

当设备在启动过程中经过共振点时，被隔振设备的振动幅值将出现峰值，高出静态位移许多倍。

随着振幅的迅速增长，由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率将上升或下降，从而避开共振频率。

对于线性隔振器，其刚度值是不变的，只能通过阻尼作用控制共振振幅。

但是过了共振点之后，隔振器的隔振效率因为阻尼的作用而下降。

此外非线性隔振器还能有效防止冲击。

对于非线性硬特性的隔振器其刚度随变形量的增加而上升，遇到冲击时，簧上载荷的加速度随变形量的增加而增大，因而在较小的变形下冲击速度迅速降低。

对于非线性软特性的隔振器其刚度随变形量的增加而降低，因而能够起到缓冲作用，但隔振器的变形量较大。

在很多情况下不允许有太大的变形量，就应该选择非线性硬特性隔振器来防止冲击。

根据上述分析，空气弹簧是一种理想的隔振元件。

空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压力空气，利用空气压缩的非线性恢复力来实现隔振和缓冲作用的一种非金属弹簧。

它具有优良的非线性硬特性，因而能够有效限制振幅，避开共振，防止冲击。

空气弹簧隔振系统的固有频率可以设计得很低，甚至达1Hz 以下，而橡胶隔振器的自振频率一般为5-7 H z 。

所以空气弹簧的隔振效率比起其它隔振元件高得多，而且能够隔离低频振动。

特别是因为空气弹簧隔振系统容易实施主动控制，作为一种具有可调非线性静、动态刚度及阻尼特性的隔振元件，空气弹簧的应用越来越广泛。

商用车空气弹簧的结构及特性简析摘要：本文基于商用车空气弹簧所提供的载荷和后轴悬架构造了适用于大众车型的空气弹簧装置。

在此过程中，我们分别分析了该装置的结构和特点，包括其空气弹簧的特性、悬架弹性系数、车身姿态等方面。

结果表明，商用车空气弹簧结构简单、使用方便、重量轻、成本低廉，因此越来越受到市场的青睐。

关键词：商用车、空气弹簧、载荷、悬架、弹性系数正文：商用车空气弹簧，也称空气悬架，是一种通过空气来支撑车身的一种悬架系统，可以有效地缓解车辆行驶过程中由不平路面造成的震动，降低车身姿态的翻转和晃动，提高驾驶的舒适性和安全性。

其基本结构由橡胶气囊、负荷平台、空气泵、压力传感器等组件构成，通过调节气囊内的气体压力来实现对车身的支撑和调整。

需要特别注意的是，商用车空气弹簧的工作压力和负载量要求比较高，因此选择及使用正确的气泵对系统的稳定性和耐久性非常重要。

商用车空气弹簧具有以下主要特点：1.使用方便，无需添加油液或机械部件，减少车主的维修量和成本。

2. 空气弹簧具有较高的弹性系数和变形能力，可以根据负载量和路面情况自行调整和适应悬架高度和硬度，提高车辆的稳定性和操控性能。

3. 空气弹簧的安装和调整非常灵活，可以根据不同的车型和用途量身定制，组合搭配以满足性能和需求的不同要求。

4.空气弹簧在适应负荷变化方面比传统悬挂系统更加优秀，对车辆的负荷分配和燃油效率的提高有着显著的贡献。

商用车空气弹簧的结构和性能的研究已成为本行业的主要热点之一。

在实际应用中，商用车空气弹簧可以根据不同的驾驶场景和负荷要求进行针对性设置，优化车身的姿态和行驶性能，同时还可以提高车辆的安全性和驾驶舒适度。

未来，在工艺和技术的不断提升和完善下，商用车空气弹簧将会在更广阔的市场中得到更加广泛的应用和推广。

商用车空气弹簧在悬架系统普及领域得到大力推广，目前已被广泛应用于各类载重车辆、旅游车和公共客运车等。

它的主要优点在于它可以随载荷量变化来自适应地调整悬挂高度和硬度，从而保持车辆的平稳性能。

囊式空气弹簧力学特性分析与研究佟雪峰;陈克;王新芳;张中生;贺鹏【摘要】空气弹簧是空气悬架的关键部件,空气弹簧的力学性能对空气悬架的影响很大.空气悬架具有变刚度非线性阻尼特性,可改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性,其特征曲线可设计成符合车辆振动规律的理想特性曲线.本文根据气体状态方程,推导囊式双变角型空气弹簧刚度与形状系数、内压、容积的关系表达式,建立空气弹簧的数学模型,仿真分析空气弹簧刚度与几何形状系数、弹簧内压、弹簧容积的变化关系.为空气弹簧的设计提供参考和依据.%Air spring is the key component of the air suspension. The mechanical properties of air spring play a great role in air suspension. The air suspension has the characteristics of nonlinear variable spring rate. To improve vehicle handling stability and ride comfort, the characteristic curve can be designed to comply with the vehicle vibration. According to the basic theory of mechanics, the geometric shape factors and spring rate of dual variable angle air spring is derived, the mathematical model of dual-angle-type air springs is established, the geometric shape factor, the relationship between the air spring stiffness and spring pressure and the spring volume are simulated and analyzed. As a result a reference and basis for the air spring design are obtained.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2011(030)005【总页数】5页(P63-67)【关键词】空气弹簧;弹簧刚度;力学特性;弹簧容积;弹簧内压【作者】佟雪峰;陈克;王新芳;张中生;贺鹏【作者单位】沈阳理工大学汽车与交通学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学汽车与交通学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学汽车与交通学院,辽宁沈阳110159;中国北方车辆研究所,北京100072;大连交通大学软件学院,辽宁大连116028【正文语种】中文【中图分类】TB533+.2空气弹簧作为空气悬架中重要的弹性元件具有良好的弹性特性，用于车辆悬架装置中可明显改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。