空气弹簧的分类及特点.
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空气弹簧的作用
空气弹簧是一种套圈弹簧,采用气体(通常是空气)代替金属弹簧,具有弹性、可调性、可靠性和耐久性等特点。
它主要有以下作用:
1.吸收震动和冲击:在机械设备中,空气弹簧可以承受物体的重力,起到减震和防震的作用。
2.支撑重量:空气弹簧可以承受较大的重量,使整个机械设备得以稳定地运行。
3.调节高度和硬度:通过改变弹簧中气压的大小,可以调节机械设备的高度和硬度,以适应不同的工作环境和工作条件。
4.可以自适应:由于其弹性和可调性,空气弹簧可以自适应不同的工作条件和荷载变化。
5.降低噪音和振动:在机械设备中,空气弹簧可以降低噪音和振动,使设备更加平稳和安静。
综上所述,空气弹簧在机械设备中起到了重要的作用,可以使设备更加稳定、可靠、安全和高效运行。
空气弹簧在汽车悬架系统中的应用分析摘要
本文旨在分析空气弹簧在汽车悬架系统中的应用,为建立更加安全、
舒适、经济的汽车悬架系统提供参考。
空气弹簧的特点是它可以根据车辆
的负荷和行驶条件来调整它的硬度,从而改善汽车的悬架特性。
本文从空
气弹簧的结构、原理和特性出发,讨论汽车悬架系统中空气弹簧的应用,
以及它与传统的钢板弹簧的性能比较,并对空气弹簧在汽车悬架系统中的
应用进行了分析。
关键词:空气弹簧;汽车悬架系统;性能比较
1、空气弹簧的结构
空气弹簧是由活塞、弹簧杆、弹簧管、空气室、止回阀、油体、支架
及其他零部件组成的悬架装置,它的特点是可以调节它的硬度和弹性,从
而改善汽车的悬架特性。
空气弹簧上部为传动活塞,活塞下部为弹簧中筒,弹簧中筒内容弹簧管,当活塞上部推动,弹簧管内会产生汽体,当机械能
量传达到弹簧管时,弹簧管内的汽体扩大,形成空气室,从而使弹簧达到
调节硬度的作用,改善汽车的悬架特性。
2、空气弹簧的原理。
气弹簧使用指南一、气弹簧综述气弹簧(gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的弹性元件。
气弹簧的基本原理是在密闭的缸体内充入具有一定压力的氮气和油、或油气混合物,进而利用作用在活塞杆或活塞截面上的压力使气弹簧产生推力或拉力,气弹簧和机械弹簧的最大区别在于:前者的力-位移曲线斜率很小,在整个运动行程中力值基本保持不变,后者的力-位移曲线斜率很大。
根据气弹簧的结构和功能,气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧、阻尼器几种。
※自由型气弹簧(压缩气弹簧)只有伸展(无外力作用下,长度最长)和压缩(外力大于气弹簧的推力,长度最短)两种状态,在行程中无法自行停止,主要起支撑作用,该类气弹簧有恒阻尼和变阻尼两种结构。
在汽车、工程机械、纺织机械、印刷机械、办公家具等行业得到广泛应用。
※自锁型气弹簧(升降可锁定气弹簧、角调可锁定气弹簧)通过其内部的阀门可以将气弹簧锁定在行程的任意位置,根据内部结构的不同,该类气弹簧有弹性锁定、压缩刚性锁定、拉伸刚性锁定、压缩拉伸双向刚性锁定等类型。
自锁型气弹簧同时具备支撑、高度和角度调节的功能,而且操作方便灵活,结构简单。
因而在医疗设备、家具、汽车等行业得到广泛应用。
※随意停气弹簧(平衡气弹簧)通过其内部特殊的平衡阀机构,加上合理的外界负载设计,可以使气弹簧停在行程中的任意位置,但没有额外的锁紧力,它的特点介于自由型气弹簧和自锁型气弹簧之间。
主要应用在厨房家具、医疗器械、电子产品等行业。
※牵引气弹簧(拉伸气弹簧)是一种特殊的气弹簧:别的气弹簧在自由状态的时候都处在最长的位置,即在受到外力后是从最长的位置向最短的位置运动,而牵引式气弹簧的自由状态在最短的位置,受到牵引时从最短处向最长处运行。
牵引气弹簧中也有相应的自由型、自锁型等产品。
※阻尼器通过活塞上的阻尼结构可使阻尼力随着运动速度而改变,可以明显的对相连的机构的速度起阻尼作用,该类产品有多种结构以适合不同的用途。
气弹簧结构气弹簧是一种使用压缩空气来产生力的装置,广泛应用于工业、汽车、航空航天等领域。
它具有体积小、重量轻、可调节性强等优点,因此受到了越来越多的关注和应用。
本文将详细介绍气弹簧的结构。
一、气弹簧的基本概念1.1 气弹簧的定义气弹簧是一种利用压缩空气产生力的装置,通常由一个密闭的容器和一个活塞组成,通过调节容器内空气的压力来实现不同程度的弹性。
1.2 气弹簧的分类根据不同的使用环境和需求,气弹簧可以分为以下几类:(1)单作用气弹簧:只能产生单向推力。
(2)双作用气弹簧:可以产生正反两个方向的推力。
(3)扩散式气弹簧:通过扩散管将压缩空气传递到活塞上。
(4)膜式气弹簧:利用薄膜材料来实现变形并产生推力。
二、气弹簧的结构组成2.1 气弹簧的主要部件(1)容器:通常由钢制或铝制材料制成,用于存放压缩空气。
(2)活塞:位于容器内部,可以移动并产生推力。
(3)密封件:用于保证容器和活塞之间的密封性,通常使用橡胶或聚氨酯等材料。
(4)调节阀门:可以调节容器内压力,从而实现不同程度的弹性。
2.2 气弹簧的工作原理当气弹簧内部充满了压缩空气后,活塞会受到空气的推力而向外移动,从而产生推力。
当需要减小推力时,可以通过调节阀门来降低容器内部的压力,从而减小活塞的移动距离和推力。
三、气弹簧的应用领域3.1 工业领域在工业领域中,气弹簧通常被用作工业机械设备中的减震、支撑和定位装置。
例如,在卷板机、冲床、注塑机等设备中广泛应用。
3.2 汽车领域在汽车领域中,气弹簧通常被用作汽车悬挂系统中的减震装置。
相比传统的弹簧减震器,气弹簧具有更好的可调节性和抗冲击性能。
3.3 航空航天领域在航空航天领域中,气弹簧通常被用作飞机起落架和航天器着陆系统等部件中的减震、支撑和定位装置。
由于其轻量化和可靠性高的特点,越来越多地被应用于这些关键部件中。
四、气弹簧的优缺点4.1 优点(1)体积小、重量轻:相比传统的机械减震器,气弹簧具有更小的体积和更轻的重量,可以大大降低设备自重。
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。
气弹簧样册
【实用版】
目录
1.气弹簧样册的概述
2.气弹簧样册的种类和特点
3.气弹簧样册的应用领域
4.气弹簧样册的发展前景
正文
气弹簧样册的概述:
气弹簧样册是一种以压缩空气为动力,通过气体弹性变形获得弹性力的装置。
它具有结构简单、操作方便、弹性力大、可靠性高等优点,因此在许多行业中都有广泛的应用。
气弹簧样册的种类和特点:
气弹簧样册主要分为两种:一种是单级气弹簧,其弹性力是固定的;另一种是多级气弹簧,其弹性力可以根据需要进行调整。
气弹簧样册的特点是:弹性力大、可靠性高、结构简单、维修方便。
气弹簧样册的应用领域:
气弹簧样册广泛应用于各种工程机械、汽车、摩托车、自行车、家具等领域。
例如,在工程机械中,气弹簧样册可以用于支撑和调节机械部件的位置;在汽车中,气弹簧样册可以用于支撑座椅和行李箱盖等。
气弹簧样册的发展前景:
随着科技的发展和工艺的提高,气弹簧样册的应用领域将会越来越广泛。
同时,由于气弹簧样册具有许多优点,如弹性力大、可靠性高、结构简单等,因此其发展前景十分广阔。
然而,气弹簧样册也存在一些问题,如弹性力不稳定、易受温度影响等。
空气弹簧通常大家都知道空气储能的执行元件—“空气弹簧”是一种传递流动力的元件。
一般来说它有柔性的壁,是一个波纹状的容器。
空气弹簧单位质量的储能量与气体的工作压力和气体在标准状态下的密度有关。
它比其他弹性元件的储能量都大。
为了使汽车有很好的平顺性、减振、以及操纵的稳定性,减少车辆关键承载零部件的破坏以及车辆特别是重型载货车对路面的破坏,空气弹簧必将在重型载货车、豪华轿车、大客车以及特殊用途车辆上广泛应用。
我国也规定大型三级客车必须采用空气悬架。
在国外公路系统比较发达的地区,人们已经不再单纯地追求商务用车的经济性,而越来越侧重于追求商务用车的舒适性和经济性的并举。
由于空气弹簧在减振性能以及储能量等方面相对于其它弹性元件有很大的优势,因此空气弹簧也越来越多地受到广大消费者和开发商的青睐。
空气弹簧的侧壁是柔性的,并且有一定的延展性,还可以实现根据载荷的大小对里面的空气压力进行调整等特点。
因此它与传统的板簧、螺旋弹簧等有很大的区别。
同时它的重量相对于其它弹性元件来讲又非常轻。
空气弹簧也有汽缸的特性。
一般来说汽缸是一个圆筒型的空室,里面有一个由工作流体的压力或膨胀力推动的活塞来做功。
空气弹簧是通过密封在一个柔性的,加强的橡胶囊或波纹袋里的压缩空气来推动空气弹簧的两端(是用来与之配套的端面密封盖),产生一定的力来达到我们的需要。
柔性的波纹壁可以承受一定的径向膨胀力,而且它还有一定的延展特性。
现在空气弹簧的设计外形有很多种,来满足不同地方的需要,但是不管其形状如何变化,其工作原理都是一样的,空气弹簧有很高的工程价值。
它相对于其它弹性元件有以下特点:1. 储能量比较大。
仅用7kg / cm2的空气压力,直径为96.5cm的空气弹簧可以承受45360kg的压力。
2. 空气弹簧的原始成本比产生同样作用的汽缸的一半还低。
3. 在大多数情况下,它的特点可以适应非常小的工作行程,这应归功于它独特的操作方法。
所以我们可以将其安装在非常拥挤的空间里。
气弹簧使用指南一、气弹簧综述气弹簧(gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的弹性元件。
气弹簧的基本原理是在密闭的缸体内充入具有一定压力的氮气和油、或油气混合物,进而利用作用在活塞杆或活塞截面上的压力使气弹簧产生推力或拉力,气弹簧和机械弹簧的最大区别在于:前者的力-位移曲线斜率很小,在整个运动行程中力值基本保持不变,后者的力-位移曲线斜率很大。
根据气弹簧的结构和功能,气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧、阻尼器几种。
※自由型气弹簧(压缩气弹簧)只有伸展(无外力作用下,长度最长)和压缩(外力大于气弹簧的推力,长度最短)两种状态,在行程中无法自行停止,主要起支撑作用,该类气弹簧有恒阻尼和变阻尼两种结构。
在汽车、工程机械、纺织机械、印刷机械、办公家具等行业得到广泛应用。
※自锁型气弹簧(升降可锁定气弹簧、角调可锁定气弹簧)通过其内部的阀门可以将气弹簧锁定在行程的任意位置,根据内部结构的不同,该类气弹簧有弹性锁定、压缩刚性锁定、拉伸刚性锁定、压缩拉伸双向刚性锁定等类型。
自锁型气弹簧同时具备支撑、高度和角度调节的功能,而且操作方便灵活,结构简单。
因而在医疗设备、家具、汽车等行业得到广泛应用。
※随意停气弹簧(平衡气弹簧)通过其内部特殊的平衡阀机构,加上合理的外界负载设计,可以使气弹簧停在行程中的任意位置,但没有额外的锁紧力,它的特点介于自由型气弹簧和自锁型气弹簧之间。
主要应用在厨房家具、医疗器械、电子产品等行业。
※牵引气弹簧(拉伸气弹簧)是一种特殊的气弹簧:别的气弹簧在自由状态的时候都处在最长的位置,即在受到外力后是从最长的位置向最短的位置运动,而牵引式气弹簧的自由状态在最短的位置,受到牵引时从最短处向最长处运行。
牵引气弹簧中也有相应的自由型、自锁型等产品。
※阻尼器通过活塞上的阻尼结构可使阻尼力随着运动速度而改变,可以明显的对相连的机构的速度起阻尼作用,该类产品有多种结构以适合不同的用途。
空气弹簧结构什么是空气弹簧空气弹簧是一种以压缩空气为弹性介质的弹簧,它可以用来实现悬车架、减振器等机械装置中的弹簧功能。
相比传统金属弹簧,空气弹簧具有重量轻、弹性可调、寿命长等优点,因而被广泛应用于汽车、摩托车、铁路车辆等交通工具的悬挂系统中。
空气弹簧的结构空气弹簧的结构一般包括弹簧体、充气装置和排气装置三个部分。
弹簧体弹簧体是空气弹簧的主要组成部分,它由高强度的橡胶、聚氨酯等材料制成。
弹簧体通常呈圆柱形或方形,内部为空气充填空间。
弹簧体的尺寸可以根据具体应用要求进行设计,并且可以通过增加或减少充气量来实现弹性调节。
充气装置充气装置用于向空气弹簧中注入压缩空气,以增加弹簧的硬度和承载力。
充气装置一般由一个气阀和一个充气管组成。
通过打开气阀,将压缩空气从充气管进入弹簧体中,可以达到所需的气压,并使弹簧膨胀。
排气装置排气装置用于释放空气弹簧中的气体,以减小弹簧的硬度和承载力。
排气装置一般由一个气阀和一个排气管组成。
通过打开气阀,将弹簧体中的压缩空气排出,可以达到所需的气压,并使弹簧收缩。
空气弹簧的工作原理空气弹簧利用压缩空气的弹性特性实现减震和支撑的功能。
当充气装置向空气弹簧中注入压缩空气时,弹簧体内的空气被压缩,使弹簧体膨胀。
这样,弹簧体会产生支撑力,将其上面的负荷分散到周围环境中,起到支持的作用。
同时,弹簧体的空气也会通过弹簧体内部的通道传递到其他部分,使整个悬挂系统保持均衡。
当排气装置释放空气弹簧中的气体时,弹簧体内的压缩空气减少,弹簧体收缩。
这样,弹簧体的支撑力减小,可以实现对车辆的减震效果。
空气弹簧在悬挂系统中的应用空气弹簧广泛应用于汽车、摩托车、铁路车辆等交通工具的悬挂系统中。
它的主要优点包括以下几个方面:•轻质化:空气弹簧的材料重量相对较轻,可以减小整个悬挂系统的质量,提高车辆的燃油经济性。
•弹性可调:通过调节充气量可以改变空气弹簧的硬度和承载力,适应不同场景下的悬挂需求。
比如,在不同的路况下,通过增加充气量可以提高悬挂系统的刚度,从而提高车辆的稳定性和操控性能。
空气弹簧结构空气弹簧是一种由气体充填的弹簧结构,其特点是具有较高的弹性、稳定性和可调性。
在工业领域和机械设备中广泛应用,起到支撑、减震和缓冲的作用。
本文将从空气弹簧的原理、结构、工作原理和应用领域等方面进行介绍。
一、空气弹簧的原理空气弹簧的原理是基于气体的压力原理。
当气体充填在密闭的容器中时,由于气体分子的热运动和相互碰撞,会产生一定的压力。
当容器内的气体压力增加时,气体分子之间的碰撞力也会增加,从而使容器内的气体具有了一定的弹性。
二、空气弹簧的结构空气弹簧通常由两个相互套接的金属环组成,中间充填有气体。
上下两个金属环之间的空间就是气体充填区域。
上环和下环之间通过密封结构连接,并且可通过充气阀进行充气和放气。
三、空气弹簧的工作原理当空气弹簧充气时,气体充填到弹簧的空间中,形成了一种压力环境。
当外界施加力量或负荷作用在空气弹簧上时,弹簧会发生形变,但由于气体的弹性,弹簧会产生相应的反力来抵抗外力。
当外力消失时,空气弹簧会恢复到原来的形状。
四、空气弹簧的应用领域1. 工业领域:空气弹簧广泛应用于工业机械设备中,如压力机、注塑机、振动筛等。
通过调节充气量,可以实现对设备的支撑、减震和缓冲等功能,提高设备的稳定性和工作效率。
2. 汽车领域:空气弹簧在汽车悬挂系统中起到重要作用。
通过调节充气量,可以实现对汽车悬挂系统的高度和硬度的调节,提高车辆的稳定性和乘坐舒适性。
3. 航空航天领域:空气弹簧在航空航天领域中也有广泛应用。
例如,飞机起落架和降落伞系统中的减震装置就采用了空气弹簧,能够有效减缓着陆时的冲击力。
4. 家具领域:空气弹簧还可以应用于家具领域,如床垫和沙发中。
通过调节充气量,可以实现对床垫和沙发的软硬度的调节,提供更加舒适的睡眠和坐姿体验。
五、总结空气弹簧作为一种具有较高弹性和可调性的弹簧结构,在工业领域和机械设备中有着广泛的应用。
其原理基于气体的压力原理,结构简单,工作稳定可靠。
通过调节充气量,可以实现对设备的支撑、减震和缓冲等功能,提高设备的稳定性和工作效率。
空气弹簧的应用与发展趋势(株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南 株洲 412007)摘要:介绍了空气弹簧的应用情况,并探讨了空气弹簧今后的发展趋势。
关键词:空气弹簧 应用 发展1.空气弹簧简介空气弹簧是利用橡胶气囊内部压缩空气的反力作为弹性恢复力的一种弹性元件。
它具有如下特点:①空气弹簧具有非线性特 性,可将其特性曲线设计成理想形状;②空 气弹簧质量轻,内摩小,对高频振动有很好 的隔振消声能力;③空气弹簧的刚度和承载 能力可以通过调节橡胶气囊的内压力来调 整;④空气弹簧的制造工艺复杂,费用高。
空气弹簧按工作时的变形方式分为囊 式、膜式和混合式三种。
如图 1、2、3所示。
囊式空气弹簧主要依靠橡胶气囊的挠屈获 得弹性变形;膜式空气弹簧主要依靠橡胶气 囊的卷曲获得弹性变形;混合式空气弹簧则 兼有以上两种变形方式。
囊式空气弹簧根据 橡胶气囊曲数的不同分为单曲、双曲和多曲 囊式空气弹簧。
膜式空气弹簧的结构是在盖 板和底座之间放置一圆柱形橡胶气囊,通过 气囊挠曲变形实现整体伸缩。
膜式空气弹簧 在其正常工作范围内,弹簧刚度变化要比囊 式小,同时也可通过改变底座形状的方法, 控制其有效面积变化率,以获得比较理想的 弹性特性。
膜式空气弹簧有效面积的变化率 也比囊式弹簧小,因此,膜式空气弹簧在辅 助气室较小的情况下,也可得到较低的自振 频率。
根据橡胶气囊止口与接口的连接方式 又可分为约束模式和自由模式空气弹簧。
约 束模式空气弹簧密封一般用螺栓夹紧密封; 自由模式空气弹簧采用气囊内的压力自封。
底座多为深拉钢板成型或轻质铸钢,并且表 面镀铬处理,减小气囊与底座之间的摩擦。
空气弹簧诞生于 19 世纪中期,早期用于 机械设备减振。
由于其众多的优点,因而在 现代公路和轨道交通车辆以及工业机械等领域获得了广泛的应用。
下面对空气弹簧的 应用分别介绍。
图1 囊式空气弹簧图2 膜式空气弹簧图 3 混合式空气弹簧2.空气弹簧在汽车上的应用1947 年, 美国首先在普尔曼车上使用空 气弹簧,到 1964 年,德国生产的 55 种大中型公共汽车,有 38 种使用了空气弹簧。
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。
1.2 空气弹簧的分类及特点
1.2.1 空气弹簧的分类
目前国内、外对空气弹簧的分类方法很不统一,大致有下列几种:
(一) 按橡胶囊的曲数分类
空气弹簧按橡胶囊的曲数分为单(一)曲,双(二)曲,三曲,……,n 曲,
如图1-3和图1-4所示。随着曲数的增加,刚度变小,空气弹簧隔振系统的固有频
率也相应减小。但这不仅给制造上带来了麻烦,而且还会引起橡胶囊的弹性不稳,
因此一般只使用到4曲。
(二) 按结构型式分类
1. 日本《空气弹簧》一书中的分类:
胶囊型空气弹簧:
轮胎型 [ 图1-3 (c ]
平板型 [ 图1-3 (a、(b ] 耳垂型 [ 图1-4 (b ]
2. 我国的分类:
空气弹簧: 囊式空气弹簧 [ 图1-2、1-3 ]
约束膜式空气弹簧 [ 图1-4 (a ] 自由膜式空气弹簧 [ 图1-4 (b ]
其他
囊式空气弹簧 囊式空气弹簧是由橡胶膜制成的提灯(灯笼)形结构,可以是
一段或由数段串接而成,分别称为单曲、双曲或多曲囊式空气弹簧。在各段之间镶
有金属轮缘,借以承受内压张力的作用。
膜式空气弹簧 膜式空气弹簧的构造是在金属外筒与内筒,或缸筒与活塞之间
放置橡胶膜,通过膜的变形实现整体伸缩。在外筒的内壁与内筒的外壁上预先给出
适当的倾斜或曲面,据此橡胶膜伸缩时可沿该壁面发生变形,受压面积随变形而变
化。这就可以获得在额定高度下很软,而在大位移时变硬的特性,即合适的非线性
弹性特性。膜式空气弹簧又分为约束膜式和自由膜式。
(三) 按角度是否变化分类
1. 只有内角发生变化,外角不发生变化的空气弹簧,称为内角变型空气弹簧;
2. 只有外角发生变化,内角不发生变化的空气弹簧,称为外角变型空气弹簧;
3. 内角和外角都发生变化的空气弹簧,称为双变角型空气弹簧;
4.
内角和外角都不发生变化的空气弹簧,称为不变角型空气弹簧。
(a
(b
(c
图1-3 囊式空气弹簧橡胶囊模型
(a 双曲 (b 三曲 (c
单曲
(a (b
图1-4 膜式空气弹簧橡胶囊模型
(a 约束膜式 (b 自由膜式 1.2.2 空气弹簧的特点
空气弹簧由于其特殊的材料和独特的结构,因而具有金属弹簧和橡胶弹簧所没
有的特点:
1)空气弹簧具有优良的非线性硬特性,能够有效限制振幅,避开共振,防止
冲击。空气弹簧的非线性特性曲线可按实际需要进行理想设计,使其表现为在额定
载荷附近具有较低
的刚度值。
2)由于空气弹簧所采用的介质主要是空气,因而容易实施主动控制。
3)空气弹簧的刚度k 随载荷P 而变,所以在不同载荷下,其隔振系统固有频
率ω几乎不变,隔振效果也几乎不变。
螺旋钢弹簧的载荷P —挠度x 特性曲线如图1-5所示,它是一条直线,即刚度
不变。在承受不同载荷时,螺旋钢弹簧——质量系统的固有频率相差很大,固有频
率计算公式为:
P g
k •=钢ω (1-3)
式中:ω为系统的固有频率(H z );钢k 为螺旋钢弹簧的垂向刚度;P 为簧
上载荷;g 为重
力加速度。
载荷P —频率ω曲线如图1-6所示,可以看出:系统固有频率ω随载荷P 的
增加而降低。即:重载时系统固有频率低,轻载时固有频率高。换言之,如果重载
时隔振性能好,则轻载时隔振性能差,二者不可兼顾。
图1-5 螺旋钢弹簧的
载荷——挠度曲线P
图1-6 螺旋钢弹簧的载荷——频率曲线
空气弹簧的载荷P —挠度x 特性曲线如图1-7所示,它是非线性的,就是说垂
向刚度是变化的,且垂向刚度随着载荷的增加而变大。理论和实践证明:空气弹簧
的工作高度不变时,无论轻载还是重载其固有频率几乎不变。空气弹簧的固有频率
计算公式为:
P g
k •=气ω (1-4)
式中:气K 为空气弹簧的垂向刚度。
由式(1-2)知,当载荷P 增加时,气K 也变大,而固有频率ω在数值上基本
不变,如
图1-8所示。所以无论是重载还是轻载都能保证很好的隔振效果。
图1-7 空气弹簧的
载荷——挠度曲线P
图1-8 空气弹簧的载荷——频率曲线
4)空气弹簧的刚度具有可调性,可借助改变气室的容积或内腔压力来改变系
统的刚度。不管载重量多少,都可以根据需要改变空气压力,来调节空气弹簧刚
度,也可以用增加辅助空气室的办法增加其内容积,以减小刚度。
5)对于同样大小的空气弹簧,当内压力改变时,可以得到不同的承载能力。
这使得同一种空气弹簧可以适应多种载荷的要求,因此经济性好。空气弹簧在承受
垂向载荷的同时,也能承受一定横向载荷和传递扭矩。
6)增大空气弹簧的总容积,能降低隔振系统的固有频率,这是空气弹簧独特
的优点。 空气弹簧本体的容积,由于结构空间的大小受到一定的限制,不可能太
大,为降低隔振系统的固有频率,可以设辅助空气室,辅助空气室可以布置在远离
空气弹簧的地方。辅助空气室的容积增大,即增大了空气弹簧的总容积,空气弹簧
隔振系统的固有频率降低。
7)空气弹簧可以利用高度控制阀系统,使空气弹簧在不同载荷下,保持工作
高度基本不变。同样,也可以通过高度控制阀的作用,使空气弹簧在一定的载荷下
具有不同的高度,因而能适应多种结构上的要求。
8)空气弹簧能吸收高频振动,隔音性能极好。
空气弹簧主要是由橡胶囊和空气组成的。在振动过程中,橡胶囊由于伸缩、翘
曲,有很小的内摩擦,所以很难传递高频振动。空气和橡胶不容易传递声音,因此
具有很好的隔音性能。而钢弹簧既容易传递高频振动,又容易传递声音。
9)若在空气弹簧主气室和辅助气室之间设置节流孔,当空气弹簧振动变形
时,主、辅气室之间将产生压力差,空气流过节流孔由于阻力而吸收一部分能量,
因而具有阻尼作用。合适的节流孔径能改善隔振系统的阻尼特性,有效地抑制共振
振幅。
10)空气弹簧重量轻。其本体除了橡胶囊和几乎没有重量的空气以外,就是上
盖和下盖,因此比钢弹簧轻得多。