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空气弹簧的发展 ECJTU 段晋伟 一、空气弹簧的简介 1．定义： 在可伸缩的密闭容器中充以压缩空气，利用空气弹性作用的弹簧。俗称气囊、气囊式气缸、皮囊气缸等。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。 2．结构： 曲囊式结构，其曲囊数通常为 1~3 曲囊，但根据需要也可以设计制造成袖式、膜式、束带型空气弹簧，还可以在一定条件下将两个囊式空气弹簧叠加使用。 （注：五种结构对应按联接方式分类中的图） 3．分类： (1)根据联接方式： a.一类为固定式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸和曲囊最大外径相等或略小一些，钻若干个孔后用法兰环和端板紧固联接； b.另一类为活套式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸比曲囊最大外径小得多，无须钻孔，用一个特制的法兰环和一个普通端板紧固联接； c.第三类为自密封型，不用法兰联接，压入端板，充入压缩空气则自行密封。 (2)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。 a.囊式空气弹簧主要依靠橡胶气囊的挠屈获得弹性变形。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。 b.膜式空气弹簧主要依靠橡胶气囊的卷曲获得弹性变形。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。 c.混合式空气弹簧则兼有以上两种变形方式。 图表1 囊式空气弹簧 图表2 膜式空气弹簧 图表3 混合式空气弹簧 (3)根据橡胶气囊止口与接口的连接方式：分为约束模式和自由模式空气弹簧。 a.约束模式空气弹簧密封一般用螺栓夹紧密封； b.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。 4．图片展示： 5．应用简介： 空气弹簧广泛应用于商业汽车、巴士、轨道车辆、机器设备及建筑物基座的自调节式空气悬挂。气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等。根据气弹簧的结构和功能来分类，气弹簧有自由式气弹簧、自锁式气弹簧、牵引式气弹簧、随意停气弹簧、转椅气弹簧、气压棒、阻尼器等几种。该产品在汽车、航空、医疗器械、家具、机械制造等领域都有着广泛地应用。 二、空气弹簧的安装： 弹簧的内部注入的是惰性气体,通过活塞产生弹性功能的产品,该产品工作是无须外界动力,举力稳定,可以自由伸缩,(可锁定气弹簧可以任意定位)用途广泛,但是安装时要注意以下要点: a.气弹簧活塞杆必须向下位置安装，不得倒装,这样可以减低摩擦和确保最好的阻尼质量及缓冲性能。 b.决定支点安装位置是气弹簧能否正确进行工作的保证，气弹簧必须用正确方法安装，即当关闭时，让其移过结构中心线，否则，气弹簧会经常自动将门推开。 c.气弹簧在工作中不应受到倾斜力或横向力的作用。不得作扶手用。 d.为确必威体育官网网址封的可靠性，不得破坏活塞杆表面，严禁将油漆和化学物质等涂在活塞杆上。也不允许将气弹簧先安装在所需位置后喷、涂漆。 e.气弹簧为高压制品，严禁随意剖析、火烤、砸碰。 f.气弹簧活塞杆严禁向左旋转。如需要调整接头方向，只能向右转动。 g.使用环境温度：－35℃－+70℃。（特定制造80℃） h.安装联接点，应转动灵活，不能有卡阻现象。 i.选择尺寸要合理，力的大小要合适，活塞杆行程尺寸要留有8毫米余量。 三、空气弹簧的工作原理： 气弹簧（gasspring)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工业配件。它由以下几部分构成：压力缸、活塞杆、活塞、密封导向套、填充物（惰性气体或者油气混合物），缸内控制元件与缸外控制元件（指可控气弹簧）和接头等。 工作原理是在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动。由于原理上的根本不同，气弹簧比普通弹簧有着很显著的优点：速度相对缓慢、动态力变化不大（一般在1：1.2以内）、容易控制；缺点是相对体积没有螺旋弹簧小，成本高、寿命相对短。 橡胶空气弹簧工作时，内腔充入压缩空气（工作压力≤0.7MPa），形成一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加，弹簧的高度降低，内腔容积减小，弹簧的刚度增加，内腔空气柱的有效承载面积加大，此时弹簧的承载能力增加。当振动载荷量减