汽车空气弹簧的应用

1、.：.；空气弹簧在汽车上的运用 空气弹簧是汽车空气悬架系统的和重要组成部分，它利用空气的紧缩弹性进展任务，具有缓冲、减振和承载分量等功能。空气弹簧具有优良的弹性特性，与普通钢制弹簧相比有许多优点，因此其运用范围非常广泛。将空气弹簧用于汽车悬架系统可大大提高汽车的行驶平顺性和温馨性。 1934年，费尔斯通公司研制出膜片式空气弹簧并首先在美国通用客车上试运用胜利。20世纪50年代中期，空气弹簧产品经过多年的研发和实验，有关技术逐渐成熟，装有空气悬架的客车开场在美国、德国得到大批量推行运用。20世纪80年代以来，世界上主要的兴隆国家为了减少车辆对道路的破坏和添加车辆的温馨性，在客车上几乎全部运用了空

2、气弹簧，重型商用车上的运用率也超越了80%。 空气弹簧的种类 空气弹簧由橡胶气囊、上盖板、底座、辅助气室，夹紧环和缓冲块等组成。根据橡胶气囊任务时变方式的不同，空气弹簧的构造方式主要分为膜式空气弹簧、囊式空气弹簧和混合式空气弹簧3种(见图1)。膜式空气弹簧是圆柱形构造，根据橡胶气囊止口与接口的衔接方式，膜式空气弹簧又分为约束膜式和自在膜式。约束膜式空气弹簧普通用螺栓夹严密封，自在膜式空气弹簧那么采用橡胶气囊内的压力自封。囊式空气弹簧的外形构造有些象灯笼，有单曲、双曲或多曲囊式空气弹簧。早期的商用车上主要运用双曲囊和三曲囊式空气弹簧。近期膜式空气弹簧的用量逐渐添加，是由于膜式空气弹簧具有行驶平顺

3、性好和行程大的优点。 不同种类空气弹簧的运用区别 1.膜式空气弹簧(1)有效面积变化率较小，因此其刚度较低，易于得到较低的固有频率。(2)经过改动活塞底座的外形和利用活塞底座的空心内腔添加出储气空间，优化其刚度特性，从而获得理想的非线性特性。(3)构造较为简单，便于大量消费。(4)橡胶气囊的任务条件更为苛刻，耐久性和运用寿命比囊式空气弹簧低。 2.囊式空气弹簧 普通在各曲之间镶有箍带，以使各曲之间的中间部分不致径向扩张，并可防止各曲之间的相互摩擦。囊式空气弹簧具有以下特点。 (1)由于底部没有活塞，囊式空气弹簧的规范高度可比膜式空气弹簧低。 (2)有效承压面积变化率在任务时较大，弹簧的刚度较大

4、、固有频率较高。 经过添加曲囊和设置辅助气室可以减小弹簧刚度、降低空气悬架固有频率，但是添加气囊曲数或设置辅助气室，将使几何尺寸变化较大，因此曲囊数和辅助气室构造要受整车总构造规划的限制。 3.混合式空气弹簧 混合式空气弹簧兼有膜式空气弹簧与囊式空气弹簧的特点，它的气囊上部与囊式气囊上部根本一样，下部那么与膜式气囊类似，混合式空气弹簧运动时在活塞的外表滚动。 空气弹簧的密封方式 气囊上、下口衔接密封的装配方式有机械式衔接和自压式衔接。机械密封式的优点是衔接结实、密封较为可靠，不易发生气囊开脱景象，适用于因道路条件较差或其他缘由呵斥车轮相对车身垂直位移较大的工况。压力自封式的优点是构造简单、气囊

5、拆装较为方便，适用于在道路条件较好的车辆上运用。 空气弹簧的主要特点 (1)空气弹簧具有非线性特性，刚度和承载才干可以调理，其刚度随载荷的变化而变化。空气弹簧的特性曲线可按实践需求进展理想设计，使其在额定载荷附近具有较低的刚度值，并使空气悬架获得较低的固有频率，因此任务柔和。 (2)利用高度阀可以改动或坚持空气弹簧的高度。紧缩气体的气压可以随载荷和道路条件的变化进展自动调理，不论满载还是空载.保证车身高度不随载荷的变化而变化，大大提高了乘坐的温馨性。升高车身以提高车辆在极差路面上的经过性，降低车身以方便人员或货物上下，提高高速行驶车辆的平安性。 (3)空气弹簧具有高的吸振和降噪才干，不仅可以提

6、高商用车的温馨性，而且对车辆本身和运输的货物有一定的维护作用。 (4)空气弹簧可以有效减轻汽车悬架的质量。 (5)空气弹簧具有较高的疲劳寿命，其疲劳寿命可达300万次以上，实践运用寿命可达5年以上。而钢板弹簧的疲劳寿命普通只需20万次。 (6)空气弹簧能顺应多种刚度或载荷的要求，因此经济效果较好。 (7)空气弹簧的主要缺陷是：由于空气弹簧只能接受垂直负荷，需求有导向机构传送纵向力、横向力及其力矩，因此悬架构造较为复杂。 空气弹簧的选用 1.空气弹簧悬架 随着车辆减振性能的提高，空气弹簧悬架因其独特的性能和顺应性，正在逐渐取代钢板弹簧悬架。空气悬架系统是以空气弹簧为弹性元件，利用气体的可紧缩性实

7、现其弹性作用的。汽车上运用的空气弹簧悬架系统见图2。 2.空气弹簧的任务特性参数 空气弹簧的任务特性主要由刚度、恒压曲线、变压曲线来表征，这些特性可作为选用空气弹簧的根据。 (1)刚度 实践任务中，空气弹簧的刚度主要经过实验方法测定。在不同任务压力下，测出弹簧行程(横坐标)和承载力(纵坐标)的关系曲线，该曲线的斜率即为空气弹簧刚度。 (2)恒压曲线 空气弹簧任务时，需不断向橡胶气囊内补充气体，以保证空气弹簧在上下运动过程中具有恒定的气压，这样测出的空气弹簧行程与承载力的关系曲线称为恒压曲线。 (3)变压曲线 假设向橡胶气囊内充入一定压力的气体后封锁进气阀，并保证空气弹簧在上下运动过程中气体不走

8、漏，这样测出的空气弹簧行程与承载力的关系曲线称为变压曲线。 在进展汽车设计时，总希望汽车悬架系统具有较低的固有频率，并且希望固有频率在整个载荷范围内坚持不变，从而有效地改善车辆行驶的平顺性、支配的稳定性和平安性。传统金属弹簧悬架的弹簧刚度普通是固定的，当汽车载荷发生变化时，悬架系统的固有频率会发生变化，且汽车载荷变化越大，悬架系统固有频率的变化越大、汽车行驶平顺性越差。而空气弹簧刚度呈非线性，经过优化空气弹簧构造及特性参数，可以显著改善汽车的行驶平顺性。 空气弹簧的刚度与空气弹簧的内容积成反比，为了降低刚度可以在弹簧上外加一个辅气室。该方法普通用于囊式空气弹簧，缘由是囊式空气弹簧刚度普通较大，

9、无辅气室时一曲的固有频率为2.53.3Hz，两曲的为1.71.9Hz，三曲的为1.31.5Hz。辅气室的容积设计为空气弹簧本身容积的1.52倍比较理想，再大效果就不明显了。空气弹簧刚度与有效面积变化率亲密相关。 此外，膜式空气弹簧还获得了较为理想的变刚度特性反“S形的载荷-变形曲线。图3比较了膜式空气弹簧、三曲囊式空气弹簧和钢板弹簧的载荷-变形曲线。从中可以看出，空气弹簧具有非线性刚度特性，可获得比钢板弹簧低的刚度；膜式空气弹簧刚度特性比囊式空气弹簧好，在正常任务范围内刚度及其变化较小，而在伸张或紧缩的边缘区段刚度逐渐添加，这样可以防止以较低刚度在粗糙路面行驶时车身产生过冲击或碰撞，保证了车辆

10、的行驶平顺性。 3.匹配特性 空气弹簧具有变刚度特性，空气悬架的固有频率可以根据需求进展适当调整。选择适宜构造的空气弹簧并优化其特性参数，可以使正常任务条件下空气弹簧的刚度变化较小，而伸张和紧缩行程边缘的刚度较大。研讨非线性刚度系统振动传送规律是空气弹簧匹配的关键。空气弹簧匹配设计时首先要确定的是空气悬架参数，如车辆在空载、半载、满载时的轴荷及空气弹簧的承载力，并计算在各种不同载荷下空气弹簧的刚度及空气悬架的固有频率。橡胶气囊刚度对空气弹簧刚度影响极大，这是呵斥空气弹簧刚度实际值与实验值差别较大的缘由之一。 胶囊的制造和质量控制 1.胶囊构造橡胶气囊是空气弹簧的重要部件，它的质量是决议空气弹簧

11、运用寿命的关键要素。空气弹簧胶囊由内胶层、帘布层和外胶层组成，其构造如图4所示。其中，内胶层相当于无内胎轮胎气密层，起密封胶囊内紧缩空气的作用。外胶层相当于轮胎胎侧，起维护帘布层的作用。 2.成型工艺 橡胶气囊的制造工艺与质量会对空气弹簧的特性呵斥影响，不同厂家消费的同一规格的空气弹簧特性能够会有较大差别。橡胶气囊的制培育是将各部分的半废品在成型机上组合成一个完好胶囊的过程。空气弹簧橡胶气囊的制造工艺流程(见图5)与汽车轮胎的制造工艺有许多类似之处，资料和外形也有相通的地方。普通分为胶料的配合加工、压延帘布、硫化等几个部分。 胶料配方：内橡胶层主要用于密封，应采用气密性和耐油性较好的橡胶；外橡

12、胶层除密封外，还起维护作用，应思索耐气候老化和耐臭氧的橡胶，普通采用氯丁橡胶、三元乙丙并用胶；帘布是胶囊的主要承载部件，应选用强度高、耐屈挠性好的聚酯和尼龙等涂胶帘线，以满足载荷要求和获得良好的运用性能，普通用2层或4层帘布。帘布各铺层按帘布帘线方向互成一定角度布置，因此胶囊呈现出正交各向异性的特点。帘布的压延采用三辊半热压工艺。帘布贴合采用半鼓式层贴工艺，将剪裁好的帘布贴在成型鼓上，扣上两边的钢丝圈，使成型鼓膨胀，翻边反压，再用压辊仔细地压实贴合，除去气泡，取下后进展装模硫化。 钢丝圈：采用19号钢丝缠绕而成。 硫化：在双模硫化机内进展硫化，硫化压力1.52.0MPa，温度14060，时间为

13、30min。 3.橡胶胶囊的质量问题及处理措施 (1)外表龟裂 由于胶囊长期暴露在空气中，橡胶胶囊外表会逐渐硬化、弹性降低，加上压力和曲挠变形的作用，外层橡胶外表会出现均匀的裂纹和细微的零落。大气臭氧是使橡胶龟裂的主要缘由，日晒雨淋、高低温差及酸、碱的腐蚀均会加速这一景象的出现。运用耐老化橡胶种类和优良的抗老化配方可以提高橡胶的耐老化性。 (2)气孔 处理气孔的措施：a.采用三辊压延机出片，辊温宜低，中、下辊带有少量堆积胶；b.成型时将胶片和半废品的气泡全部刺穿，并将半废品压平、压实，排尽空气；c.应尽量少用胶浆，待胶浆溶剂完全挥发再滚压，半废品的停放时间不能小于8h，但不能超时存放，出现喷霜

14、景象的胶料必需返炼后再用；d.低模温装料，加大硫化压力。 (3)缺胶 处理外表缺胶的措施：a.装料量准确，排气眼及排气线规划合理，保证模具排气眼及排气线通畅；b.适宜的硫化压力。 4.充气尺寸变化大 处理措施：a.帘布铺设角度合理；b.选用高模量、高强度帘布，加大帘布胶强度，添加帘布层数。 5.帘线变稀劈缝 处理措施：a.在成型过程中，要严厉控制胶层和帘布层的接头长度和接头质量，最好控制在4mm以内；b.胶囊毛胚尺寸尽量与硫化模接近；c.减缓充气速度和压力。 6.产品性能测试 橡胶空气弹簧性能测试的目的主要有：胶料的物理机械性能目的，如拉伸强度、伸长率、硬度和老化系数等；载荷-变形曲线实验；载

15、荷-体积变化曲线实验；气密性实验；爆破实验；疲劳实验等。 空气弹簧的开展前景 国外主要的空气弹簧消费企业有德国的大陆公司。美国的费尔斯通公司和固特异公司等，他们的产品在种类、性能、适用范围和质量上都优于国内产品。国内空气悬架的运用目前主要集中在高等级客车上，且以选装国外空气悬架产品为主，在载货车上的运用尚处于起步阶段。据悉，国外先进的空气悬架技术已引进我国，如采埃孚已在国内建厂、美国柯普克公司采用纽威公司技术也在国内投入消费。与进口产品相比，国内几个有一定消费规模的空气弹簧消费厂的产质量量较差、种类相对比较单一、适用范围较窄。此外，在空气弹簧设计和制造技术上与兴隆国家相比还有相当大的差距。 我国高速公路的迅速开展和运输量的添加以及对高性能客货