空氣彈簧在商用車(chē)上的應(yīng)用

0非獨(dú)立懸掛裝置的元件懸臂是車(chē)輛框架、車(chē)輛橋或車(chē)輪之間傳遞力裝置的總稱。它的作用是傳遞和橋與車(chē)之間的力和力，緩沖道路，減少道路事故引起的振動(dòng)，確保車(chē)輛以穩(wěn)定的速度行駛。典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成,個(gè)別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。而其中彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式,它們各自的特點(diǎn)如下:(1)鋼板彈簧:由多片不等長(zhǎng)和不等曲率的鋼板疊合而成。安裝好后兩端自然向上彎曲。鋼板彈簧除具有緩沖作用外,還有一定的減振作用,縱向布置時(shí)還具有導(dǎo)向傳力的作用。非獨(dú)立懸掛大多采用鋼板彈簧做彈性元件,可省去導(dǎo)向裝置和減振器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。(2)螺旋彈簧:只具備緩沖作用,多用于轎車(chē)獨(dú)立懸掛裝置。由于沒(méi)有減振和傳力的功能,還必須設(shè)有專門(mén)的減振器和導(dǎo)向裝置。(3)扭桿彈簧:將用彈簧桿做成的扭桿一端固定于車(chē)架,另一端通過(guò)擺臂與車(chē)輪相連,利用車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)扭桿的扭轉(zhuǎn)變形起到緩沖作用,適合于獨(dú)立懸掛使用。(4)空氣彈簧:以氣體作為彈性介質(zhì),液體作為傳力介質(zhì),它利用氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)其彈性作用的。通過(guò)壓縮氣體的氣壓能夠隨載荷和道路條件變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),不論滿載還是空載,整車(chē)高度沒(méi)有變化,可以大大提高乘坐的舒適性。隨著車(chē)輛減振性能的提高,空氣彈簧懸架因其獨(dú)特的性能和適應(yīng)性,正在逐步取代鋼板彈簧懸架。1車(chē)載空氣彈簧的發(fā)展1934年,費(fèi)爾斯通公司研制出膜片式空氣彈簧并首先在美國(guó)通用客車(chē)上試應(yīng)用成功。20世紀(jì)50年代中期,空氣彈簧產(chǎn)品經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)和試驗(yàn),有關(guān)技術(shù)逐步成熟,裝有空氣懸架的客車(chē)開(kāi)始在美國(guó)、德國(guó)得到大批量推廣應(yīng)用。20世紀(jì)80年代以來(lái),世界上主要的發(fā)達(dá)國(guó)家為了減少車(chē)輛對(duì)道路的破壞和增加車(chē)輛的舒適性,在客車(chē)上幾乎全部使用了空氣彈簧,重型商用車(chē)上的使用率也超過(guò)了80%。我國(guó)早在20世紀(jì)50年代就對(duì)空氣彈簧進(jìn)行了研究。那時(shí),我國(guó)空氣彈簧的研究主要側(cè)重于火車(chē)和造紙機(jī)的配套和應(yīng)用,用于商用車(chē)上的空氣彈簧的研究起步較晚。自20世紀(jì)80年代以來(lái),我國(guó)部分科研院所、高校和企業(yè)對(duì)商用車(chē)空氣彈簧進(jìn)行了大量的研究,從總體上來(lái)看,我國(guó)的商用車(chē)空氣彈簧在設(shè)計(jì)和制造上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有相當(dāng)大的差距。隨著空氣懸架在商用車(chē)上應(yīng)用的推廣,空氣彈簧的研究也受到了重視。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)空氣彈簧有如下的性能:(1)空氣彈簧具有非線性特性,剛度和承載能力可以調(diào)節(jié),其剛度隨載荷的變化而變化?？諝鈴椈傻奶匦郧€可按實(shí)際需要進(jìn)行理想設(shè)計(jì),使其在額定載荷附近具有較低的剛度值,并使空氣懸架獲得較低的固有頻率,因而工作柔和。(2)利用高度閥可以改變或保持空氣彈簧的高度。壓縮氣體的氣壓能夠隨載荷和道路條件的變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),不論滿載還是空載保證車(chē)身高度不隨載荷的變化而變化,大大提高了乘坐的舒適性。升高車(chē)身以提高車(chē)輛在極差路面上的通過(guò)性,降低車(chē)身以方便人員或貨物上下,提高高速行駛車(chē)輛的安全性。(3)空氣彈簧具有高的吸振和降噪能力,不僅可以提高商用車(chē)的舒適性,而且對(duì)車(chē)輛本身和運(yùn)輸?shù)呢浳镉幸欢ǖ谋Ｗo(hù)作用。(4)空氣彈簧可以有效減輕汽車(chē)懸架的質(zhì)量。(5)空氣彈簧具有較高的疲勞壽命,其疲勞壽命可達(dá)300萬(wàn)次以上,實(shí)際使用壽命可達(dá)5年以上。而鋼板彈簧的疲勞壽命一般只有20萬(wàn)次。(6)空氣彈簧能適應(yīng)多種剛度或載荷的要求,因此經(jīng)濟(jì)效果較好。2理想曲線的計(jì)成橡膠空氣彈簧是一種由橡膠、網(wǎng)線貼合成的曲形膠囊,俗稱氣胎、波紋氣胎、氣囊、皮老虎等。膠囊兩端部需用兩塊鋼板相連接,形成一個(gè)壓縮空氣室。橡膠與網(wǎng)線本身不提供對(duì)負(fù)荷的承載力,而是由充入膠囊內(nèi)的壓縮空氣來(lái)完成。其曲囊數(shù)通常為1至3曲囊,但根據(jù)需要也可以設(shè)計(jì)制造成4曲或5曲以上,還可以在一定條件下將兩個(gè)空氣彈簧疊加使用,橡膠空氣彈簧按形狀分為囊式、膜式和袖筒式三大類(lèi)。橡膠空氣彈簧裝配成總成后,向空氣彈簧內(nèi)充入壓縮空氣,利用空氣的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈性作用,是具有彈簧作用的非金屬?gòu)椈?同時(shí)橡膠空氣彈簧擁有許多優(yōu)越金屬?gòu)椈傻奶攸c(diǎn):橡膠空氣彈簧具有非線性特性,可根據(jù)需要將它的特性線設(shè)計(jì)成比較理想的曲線;橡膠空氣彈簧的剛度隨載荷而變,使彈簧裝置具有理想的特性:橡膠空氣彈簧能同時(shí)承受軸向和徑向載荷,也能傳遞扭矩:橡膠空氣彈簧通過(guò)調(diào)整內(nèi)壓力,可以得到不同的承載能力,因此適應(yīng)多種載荷的需求:橡膠空氣彈簧的重量輕,使用壽命長(zhǎng):橡膠空氣彈簧的高頻隔振和隔音性能好。橡膠空氣彈簧所需安裝空間小,更換方便。以橡膠空氣彈簧為彈性元件的懸架方式叫做空氣懸架系統(tǒng)。目前國(guó)外高檔客車(chē)、轎車(chē)及牽引車(chē)上幾乎都裝有空氣懸架系統(tǒng),國(guó)內(nèi)中高檔客車(chē)正在試制性使用或準(zhǔn)備使用空氣懸架系統(tǒng)。當(dāng)車(chē)輛采用空氣懸架系統(tǒng)后,可以實(shí)現(xiàn)車(chē)身高度的自動(dòng)調(diào)節(jié),使車(chē)身高度保持不變,橡膠空氣彈簧的自然頻率低,減振和隔音效果好,可以大大提高車(chē)輛行駛的平順行,乘座的柔軟性和舒適性,同時(shí)可有效保護(hù)車(chē)上自身的和運(yùn)輸?shù)木軆x器和電器設(shè)備,減少維修次數(shù)和降低維修費(fèi)用,延長(zhǎng)車(chē)輛使用壽命,并大大降低車(chē)輛對(duì)路面的沖擊,延長(zhǎng)路面的使用壽命。隨著國(guó)內(nèi)空氣懸架系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的成熟,以及國(guó)家對(duì)客車(chē)質(zhì)量等級(jí)評(píng)審新規(guī)定的執(zhí)行,空氣彈簧在車(chē)輛上的應(yīng)用前景將越來(lái)越普遍和廣闊。將現(xiàn)有的橡膠空氣彈簧的橡膠囊主體材料改進(jìn)成磁敏橡膠材料,保持現(xiàn)有的橡膠空氣彈簧的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)不變,并在控制單元模塊中加入磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)系統(tǒng),磁敏橡膠外囊的控制單元模塊接收振動(dòng)傳感器和高度傳感器發(fā)送的信號(hào)后,實(shí)時(shí)地改變電磁體與線圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度從而對(duì)橡膠空氣彈簧的外囊的剛度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。據(jù)此,磁敏橡膠空氣彈簧是一種在磁場(chǎng)變化條件下可以實(shí)時(shí)改變高度和剛度的空氣彈簧,它是性能高于橡膠空氣彈簧的新一代優(yōu)秀高新技術(shù)制品。車(chē)輛動(dòng)態(tài)姿態(tài)的控制需要具有高度控制特性的空氣彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn),而磁流變體阻尼器在磁場(chǎng)變化條件下可以實(shí)時(shí)改變阻尼,從而可以將兩者集成為一種實(shí)時(shí)改變高度,剛度和阻尼的智能型車(chē)輛主動(dòng)懸架系統(tǒng),達(dá)到實(shí)時(shí)控制車(chē)輛的動(dòng)態(tài)姿態(tài),減小車(chē)輛振動(dòng),增加舒適性與安全性。磁敏橡膠空氣彈簧將成為目前車(chē)輛彈簧的新一代換代產(chǎn)品,可以廣泛應(yīng)用于各類(lèi)汽車(chē)(工程機(jī)械、軍用特種車(chē)輛)、火車(chē)、飛