空气弹簧的优点

2021年2月（总第412期）·17·第49卷Vol.49第2期No.2铁道技术监督RAILWAY QUALITY CONTROL检验与认证INSPECTION AND CERTIFICATION收稿日期：2020-08-18作者简介：李雪春，副研究员1概述产品认证是认证机构依据产品标准对产品进行符合性合格评定的活动［1］。

为顺利开展产品认证，认证机构应依据产品标准，确定认证方案并编制认证规则，使合格评定活动能够规范进行。

产品标准是影响认证方案的重要因素，是产品认证规则编制的基础。

产品认证规则是产品认证的关键依据，通过产品认证对标准的实施有推动作用。

随着工艺技术与制造水平的不断提高，既有产品标准技术指标可能无法满足新产品相关要求，需要不断修订，以适应新技术、新产品的发展。

与之相关联的产品认证方案和认证规则也应调整，以适应标准的变更。

铁路车辆空气弹簧主要由上盖、橡胶气囊、支座、辅助弹簧等部件组成［2］。

随着我国铁路车辆减振技术的不断提高，空气弹簧以其高度可控、隔振性能优越、阻尼可调、隔声降噪等诸多优点，越来越多地运用到铁路车辆二系悬挂系统中［3-4］。

根据近年来我国铁路车辆空气弹簧制造技术水平的提升及产品运用实际情况，TB/T 2841—2010/XG1—2011《铁道车辆空气弹簧》［5］（以下简称“旧标准”）已不能满足现有需求。

2019年12月，国家铁路局发布TB/T 2841—2019《铁路车辆空气弹簧》［6］（以下简称“新标准”）。

基于旧标准制定的铁路客车空气弹簧认证方案和认证规则CRCC-06W-062：2012《CRCC 产品认证实施规则特定要求—铁道客车空气弹簧》［7］（V1.5）也应及时调整。

2新标准主要技术变化分析2.1主要技术变化新标准适用于铁路客车、货车、动车组用新造空气弹簧装置。

新标准主要技术变化如下。

（1）增加空气弹簧分类、充排气扭转变形尺寸要求及测量办法，Ⅲ类空气弹簧最大水平位移下的外观、疲劳、爆破、静态刚度、动态刚度等试验方法等。

邯郸市2024高二第二学期期末考试物理试卷（答案在最后）本试卷满分100分，考试用时75分钟。

注意事项：1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。

如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。

回答非选择题时，将答案写在答题卡上。

写在本试卷上无效。

3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

4．本试卷主要考试内容：高考全部内容。

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1.如图所示，某款手机支架由“L”形挡板和底座构成，挡板使用一体成型材料制成，其AB、BC部分相互垂直，可绕O点的轴在竖直面内自由调节，不计手机与挡板间的摩擦，调整支架，稍微增大AB部分的倾角，下列说法正确的是（）A.手机对AB部分的压力增大B.手机对BC部分的压力增大C.手机对支架的作用力增大D.支架对手机的作用力增大2.如图所示，在水平放置的条形磁铁的S极附近，一个闭合金属线圈竖直向下运动，线圈平面始终保持水平。

在位置B，磁感线正好与线圈平面平行，A与B和B与C之间的距离都比较小。

在线圈从位置A运动到位置C的过程中，从上往下看，感应电流的方向是（）A.顺时针方向B.逆时针方向C.先顺时针方向，后逆时针方向D.先逆时针方向，后顺时针方向3.由内芯和包层两层介质组成的光导纤维利用光的全反射将大量信息高速传输，如图所示，由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根足够长的光导纤维的端面以45°入射角射入，它们折射后均在侧面（内芯和包层的分界面）发生全反射，下列说法正确的是（）A.内芯对甲光的折射率比对乙光的折射率大B.在内芯中甲光比乙光传播得慢C.在真空中甲光比乙光更容易发生明显的衍射D.乙光在侧面发生全反射的临界角大于甲光在侧面发生全反射的临界角4.操场上两同学练习排球，在空中同一水平直线上A、B两点处分别把相同的1、2两球同时击出，球1做平抛运动，球2做斜抛运动，两球的运动轨迹在同一竖直平面内，如图所示，轨迹交于P点，P是A、B连线的中垂线上一点，球1的初速度为1v，球2的初速度为2v，不考虑排球的旋转，不计空气阻力，两球从抛出至到达P点的过程中（）A.两球在P点相遇B.球2在最高点的速度等于1vC.球1速度变化得比球2更快D.球1速度的变化量小于球2速度的变化量5.如图所示，海卫一是海王星的一颗卫星，它是太阳系中目前所发现的唯一具有逆行轨道的大卫星，其运行方向与海王星的自转方向相反。

客车在长期运行中，可能由于种种客观因素导致，出现故障问题，加之后期维修和保养不当，为客车行车安全埋下了一系列安全隐患。

而在科学技术不断发展下，在车辆生产中应用了大量的新技术和材料，空气弹簧是一种常见的客车部件，合理有效解决客车空气弹簧运用故障问题，对于车辆行车安全和使用寿命具有十分深远的影响。

本毕业设计就25T型铁路客车空气弹簧运用常见故障进行深入剖析，提出合理措施，有助于为后续工作开展提供帮助，确保车辆可以安全运行。

关键词：25T型客车；空气弹簧；故障；分析摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究思路 (1)第2章空气弹簧概述 (3)2.1 空气弹簧概述 (3)2.2 空气弹簧橡胶囊的结构 (3)2.3 空气弹簧的控制系统 (5)第3章空气弹簧常见故障分析 (6)3.1 空气弹簧故障类型及分析 (6)3.2 空气弹簧故障常见类型及分析 (8)3.2.1上盖与胶囊之间漏风。

(8)3.2.2 上盖、下座密封部脱胶漏风 (8)3.2.3 胶囊裂纹 (8)3.2.4 胶囊磨损 (9)3.2.5 胶囊鼓泡 (9)3.2.6 节流阀生锈和脱落 (9)第4章空气弹簧检修工艺与改进 (10)4.1 空气弹簧检修工艺设计 (10)4.1.1 胶囊和上盖漏风故障检修 (10)4.1.2 胶囊故障检修 (11)4.1.3节流阙生锈和脱落 (12)4.1.4上盖变形 (13)4.1.5 橡胶堆脱胶、裂纹 (13)4.1.6 其他相关故障 (13)4.2 空气弹簧检修工艺改进 (14)4.2.1 注意事项及基本技术要求： (14)4.2.2 组装 (14)4.2.3 气密性试验方法 (15)4.2.4 分解 (15)4.2.5 空气弹簧的更换方法 (15)参考文献 (16)致谢............................................. 错误!未定义书签。

第1章绪论1.1研究背景铁路第五次大提速采用了一种全新的运营及检修模式，即可持续长达20小时的城际间点对点式运行，持续运行时速达到160公里，一次库检作业满足5000公里\(一个往返\)无须检修。

17-4.5空⽓悬架、油⽓弹簧设计4.5空⽓悬架、油⽓弹簧设计4.5.1空⽓悬架的设计空⽓悬架多应⽤于各类⼤型客车和⽆轨电车上，在⾼级轿车、长途运输重型载货汽车和挂车上也有所采⽤。

其弹性元件是由夹有帘线的橡胶囊或膜和冲⼊其内腔的压缩空⽓所组成。

这种悬架除弹性元件、减振器和导向机构外，⼀般还装有车⾝⾼度调节装置。

由于空⽓弹簧可以设计得⽐较柔软，因⽽空⽓悬架可以得到较低得固有振动频率，同时空⽓弹簧的变刚度特性使得这⼀频率在较⼤的载荷变化范围内保持不变，从⽽提⾼了汽车的⾏驶平顺性。

空⽓悬架的另⼀个优点在于通过调节车⾝⾼度使⼤客车的地板⾼度和载货汽车的货箱⾼度随载荷的变化基本保持不变。

此外，空⽓悬架还具有空⽓弹簧寿命长、质量⼩以及噪声低等⼀些优点。

空⽓悬架的不⾜之处在于：结构复杂，与传统的钢制弹性元件相⽐，需要增加压⽓机、车⾝⾼度调节器以及⽓阀等零部件；价格昂贵；空⽓弹簧尺⼨较⼤，不便于布置；需要专门的导向机构传递侧向⼒、纵向⼒及制动、驱动⼒矩。

正是由于这些原因，普通轿车上很少采⽤空⽓悬架。

戴姆勒—奔驰公司仅在其最⾼档的600系列轿车上才装有空⽓悬架。

按照结构特点，空⽓弹簧可以分为囊式和膜式两⼤类。

囊式空⽓弹簧结构相对简单，制造⽅便，但刚度较⾼，因⽽常⽤于⼤型客车、⽆轨电车和载货汽车，并且常配有辅助⽓室以降低弹簧刚度。

膜式空⽓弹簧刚度⼩，适合于⽤作轿车悬架，但同等空⽓压⼒和尺⼨下其承载能⼒⼩，并且动刚度会增⼤。

图4－17如图4—17所⽰，当在充满⽓体的空⽓弹簧上作⽤外⼒P 后，会引起弹簧的微⼩变形df ，相应的⽓体容积变化量为dV 。

由于囊壁变形所做的功与外⼒所作的功相⽐可以忽略，因⽽外⼒作的功Pdf 等于⽓体受压作的功dV p p a )(-dV p p Pdf a )(-= （4－39）式中p ——弹簧内空⽓的绝对压强；a p ——⼤⽓压强。

k ——⽓体常数，当汽车载荷缓慢变化时，弹簧内空⽓状态的变化接近于等温过程，可取k ＝1；当汽车在⾏驶过程振动时，弹簧内空⽓状态的变化接近于绝热过程，可取k ＝1.4；实际计算时，通常取k ＝1.2～1.4。

2024年空气悬架系统市场分析现状简介空气悬架系统是一种通过使用空气弹簧替代传统钢制弹簧的悬挂系统，具有提高车辆悬挂系统灵活性、减轻载荷以及提高行驶舒适性等优点。

本文将对当前空气悬架系统市场的现状进行分析，并探讨其未来的发展趋势。

市场规模在过去的几年里，空气悬架系统市场呈现出稳步增长的趋势。

预计到2025年，全球空气悬架系统市场规模将达到xx亿美元，年复合增长率预计将超过x%。

这一增长主要受到汽车工业的发展以及消费者对行驶舒适性的日益重视的推动。

竞争格局目前，空气悬架系统市场存在着较高的竞争。

全球的主要空气悬架系统制造商包括xx公司、xx公司、xx公司等。

这些公司通过技术创新、产品质量和品牌影响力竞争市场份额。

此外，一些小型公司也在市场上崭露头角，通过提供更具竞争力的价格和服务来吸引消费者。

主要应用领域空气悬架系统主要应用于高端汽车市场，如豪华轿车和SUV。

这些车辆通常具有更高的行驶舒适性和悬挂系统调节需求。

此外，一些商用车辆和特殊车辆也开始采用空气悬架系统，以提高悬挂性能和稳定性。

市场驱动因素空气悬架系统市场的增长主要受到以下因素的驱动：1. 提高行驶舒适性空气悬架系统能够根据路况自动调节车辆悬挂系统，提供更好的行驶舒适性。

消费者对舒适性的需求不断增加，推动了市场需求的增长。

2. 增强悬挂系统的灵活性与传统悬挂系统相比，空气悬架系统具有更高的灵活性，可以根据不同的行驶条件和乘客数量进行调节。

这使得驾驶体验更加平稳，同时提高了安全性能。

3. 增加载重能力空气悬架系统能够根据车辆负载的变化自动调节悬挂系统，提高车辆的载重能力。

这对于商用车辆主要应用市场而言尤为重要。

4. 提升品牌形象高端汽车制造商越来越注重提升品牌形象，空气悬架系统作为一项先进的技术，能够为车辆增加附加值，提升品牌的竞争力。

市场挑战尽管空气悬架系统市场前景广阔，但仍然面临着一些挑战：1. 高成本空气悬架系统相对于传统的钢制弹簧悬挂系统来说，成本较高。

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1 优势 32 术语–空气弹簧和悬架 53 空气弹簧型式74 如何使用产品数据单125 应用考虑因素186 基本原理（公式推导）207 计算举例：空气弹簧和悬架27 8 计算举例：使用个人计算机34 9 保修考虑因素35发展历史在30年代早期，Firestone轮胎和橡胶制品公司就开始试验开发应用空气弹簧的潜力。

从1935到1939，几家美国汽车制造商在其汽车上安装了空气弹簧，并进行了大量试验以证明汽车空气悬架系统的潜力。

但从未投入生产，因为钢板弹簧有了很大改进，乘坐性能得到显著改进，而其成本却比当时的空气弹簧系统要低得多。

在1938年，美国最大的客车厂家有兴趣在其新设计开发的客车上采用空气弹簧。

他们与Firestone的工程师们合作，使第一辆安装空气悬架系统的客车在1944年进行了试验，空气悬架的优异性能清楚地记录在试验文件中。

在50年代早期，经过几年产品开发之后，配备空气弹簧的客车终于投入生产。

这也就是Airide®空气弹簧的成功发展历史。

空气弹簧在客车中的成功应用引起了卡车、挂车及工业减振隔振应用的新兴趣。

今天，在道路上行驶的几乎所有客车、8级以上卡车、和许多挂车都已安装的空气弹簧，同时，控制系统设计的巨大进步也进一步开启了汽车应用的大门。

优势空气弹簧使车队占据竞争优势的前沿现代卡车行业的效率比过去任何时候都要高得多。

在很多情况下，效率成了是否能生存的决定性因素。

所以越来越多的车队指定其新卡车和挂车要配备空气悬架。

文件记载的许多事实都证明，安装了空气悬架的卡车和挂车比钢板弹簧的卡车的挂车发生“磨损和裂纹”故障的情况要少得多。

一、弹簧的种类按受力性质，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧，按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等，按制作过程可以分为冷卷弹簧和热卷弹簧。

1、扭力弹簧扭转弹簧是承受扭转变形的弹簧，它的工作部分也是密绕成螺旋形。

扭转弹簧端部结构是加工成各种形状的扭臂，而不是勾环。

扭力弹簧利用杠杆原理，通过对材质柔软、韧度较大的弹性材料扭曲或旋转，使之具有极大的机械能。

2、拉伸弹簧拉伸弹簧是承受轴向拉力的螺旋弹簧。

在不承受负荷时，拉伸弹簧的圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。

3、压缩弹簧压缩弹簧是承受轴向压力的螺旋弹簧，它所用的材料截面多为圆形，也有用矩形和多股钢萦卷制的，弹簧一般为等节距的，压缩弹簧的形状有：圆柱形、圆锥形、中凸形和中凹形和少量的非圆形等，压缩弹簧的圈与圈之间会有一定的间隙，当受到外载荷的时候弹簧收缩变形，储存变形能。

4、碳纳米弹簧碳纳米管弹簧直径可以达上百微米，而长度可以达几厘米，其纺丝结构具有广阔的应用前景，有望应用于可伸缩导体、柔性电极、微型应变传感器、超级电容器、集成电路、太阳能电池、场发射源、能量耗散纤维等领域，为制备出肉眼可见的碳纳米管电子器件提供了可能，还有望应用于医疗器械，比如拉力传感绷带等。

这种新型结构还可以发展成具有多功能的碳纳米管纤维复合材料加以利用。

5、空气弹簧空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压力空气，利用空气的可压缩性实现弹性作用的一种非金属弹簧，可大致分为囊式和膜式两种，空气弹簧具有优良的弹性特性，用在高档车辆的悬架装置中可以大大改善车辆的平顺性，从而大大提高了车辆运行的舒适性，所以空气弹簧在汽车、铁路机车上得到了广泛的应用。

此外，由于空气弹簧和普通钢制弹簧比较有许多优点，所以也应用于一些机械设备、精密仪器二、弹簧的规格表示方式在弹簧行业里压缩弹簧默认的弹簧规格的表示方法如：φ2*12*60*15N，其中2表示线径，12为外径，60有自由长度，15有总圈数。

第35卷第4期2022年8月振动工程学报Journal of Vibration EngineeringVol.35No.4Aug.2022双腔室空气弹簧动刚度理论模型与实验研究邬明宇，李雪冰，尹航，吕靖成，危银涛（清华大学车辆与运载学院，北京100084）摘要:空气弹簧目前越来越多地用于高端车辆和高铁的隔振，但其动刚度的精确模型不够完善。

提出了一种基于热力学的多腔室空气弹簧动刚度理论模型，以适用于乘用车空气悬架控制的精确算法。

该动刚度公式综合考虑了外界热交换产生的等效阻尼特性、空气气囊的气腔刚度特性以及气囊阻尼特性，给出各贡献项明确的物理意义及精确的数学表达。

与传统空气弹簧模型相比，本模型未对气腔内部气体变化过程加以约束，故具有较强的普适性。

示功实验验证了提出的空气弹簧动刚度理论在大行程下的精确性（与实验值相对误差在0.5%以内）和普适性。

关键词:空气弹簧；动刚度；热力学；滞回特性；示功实验中图分类号:U463.33+4.2文献标志码:A文章编号:1004-4523（2022）04-0834-07DOI ：10.16385/ki.issn.1004-4523.2022.04.0061概述带附加气室的空气弹簧以其优良的隔振性能，已经在车辆领域（乘用车、地铁、高速铁路等）得到了普遍应用［1］。

对于乘用车来说，空气弹簧具有可调高度、质量较轻、承载能力高、可有效抑制噪声等优点［2］。

图1展示了乘用车的带附加气室膜式空气弹簧系统初始状态及定质量工作过程原理图，该系统主要包括主要承载力的空气气囊、用于调节刚度的附加气室、充气用的储气罐以及相关管路等零部件。

在过去的半个世纪对车辆用空气弹簧动力学的研究层出不穷，主要方法有几何学法、等效力学模型、热力学等。

Bruni 等［3］对空气弹簧的动力学模型进行详细总结。

典型的动力学模型包括在一定频率下适用的Nishimura model ［4］，Simpack model ［5］，考虑平方阻尼项的Vampire model ［6］，考虑摩擦单元与速度指数项相关阻尼的Berg model ［7］以及一些相应的改进模型［2，8］。