空氣彈簧在商用車上的應用

空氣彈簧在商用車上的應用

0非獨立懸掛裝置的元件懸臂是車輛框架、車輛橋或車輪之間傳遞力裝置的總稱。它的作用是傳遞和橋與車之間的力和力，緩沖道路，減少道路事故引起的振動，確保車輛以穩(wěn)定的速度行駛。典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導向機構(gòu)以及減震器等組成,個別結(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,它們各自的特點如下:(1)鋼板彈簧:由多片不等長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,縱向布置時還具有導向傳力的作用。非獨立懸掛大多采用鋼板彈簧做彈性元件,可省去導向裝置和減振器,結(jié)構(gòu)簡單。(2)螺旋彈簧:只具備緩沖作用,多用于轎車獨立懸掛裝置。由于沒有減振和傳力的功能,還必須設(shè)有專門的減振器和導向裝置。(3)扭桿彈簧:將用彈簧桿做成的扭桿一端固定于車架,另一端通過擺臂與車輪相連,利用車輪跳動時扭桿的扭轉(zhuǎn)變形起到緩沖作用,適合于獨立懸掛使用。(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現(xiàn)其彈性作用的。通過壓縮氣體的氣壓能夠隨載荷和道路條件變化進行自動調(diào)節(jié),不論滿載還是空載,整車高度沒有變化,可以大大提高乘坐的舒適性。隨著車輛減振性能的提高,空氣彈簧懸架因其獨特的性能和適應性,正在逐步取代鋼板彈簧懸架。1車載空氣彈簧的發(fā)展1934年,費爾斯通公司研制出膜片式空氣彈簧并首先在美國通用客車上試應用成功。20世紀50年代中期,空氣彈簧產(chǎn)品經(jīng)過多年的研發(fā)和試驗,有關(guān)技術(shù)逐步成熟,裝有空氣懸架的客車開始在美國、德國得到大批量推廣應用。20世紀80年代以來,世界上主要的發(fā)達國家為了減少車輛對道路的破壞和增加車輛的舒適性,在客車上幾乎全部使用了空氣彈簧,重型商用車上的使用率也超過了80%。我國早在20世紀50年代就對空氣彈簧進行了研究。那時,我國空氣彈簧的研究主要側(cè)重于火車和造紙機的配套和應用,用于商用車上的空氣彈簧的研究起步較晚。自20世紀80年代以來,我國部分科研院所、高校和企業(yè)對商用車空氣彈簧進行了大量的研究,從總體上來看,我國的商用車空氣彈簧在設(shè)計和制造上與發(fā)達國家相比還有相當大的差距。隨著空氣懸架在商用車上應用的推廣,空氣彈簧的研究也受到了重視。通過研究發(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€可按實際需要進行理想設(shè)計,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行自動調(diào)節(jié),不論滿載還是空載保證車身高度不隨載荷的變化而變化,大大提高了乘坐的舒適性。升高車身以提高車輛在極差路面上的通過性,降低車身以方便人員或貨物上下,提高高速行駛車輛的安全性。(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的舒適性,而且對車輛本身和運輸?shù)呢浳镉幸欢ǖ谋Ｗo作用。(4)空氣彈簧可以有效減輕汽車懸架的質(zhì)量。(5)空氣彈簧具有較高的疲勞壽命,其疲勞壽命可達300萬次以上,實際使用壽命可達5年以上。而鋼板彈簧的疲勞壽命一般只有20萬次。(6)空氣彈簧能適應多種剛度或載荷的要求,因此經(jīng)濟效果較好。2理想曲線的計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,形成一個壓縮空氣室。橡膠與網(wǎng)線本身不提供對負荷的承載力,而是由充入膠囊內(nèi)的壓縮空氣來完成。其曲囊數(shù)通常為1至3曲囊,但根據(jù)需要也可以設(shè)計制造成4曲或5曲以上,還可以在一定條件下將兩個空氣彈簧疊加使用,橡膠空氣彈簧按形狀分為囊式、膜式和袖筒式三大類。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現(xiàn)彈性作用,是具有彈簧作用的非金屬彈簧,同時橡膠空氣彈簧擁有許多優(yōu)越金屬彈簧的特點: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承受軸向和徑向載荷,也能傳遞扭矩:橡膠空氣彈簧通過調(diào)整內(nèi)壓力,可以得到不同的承載能力,因此適應多種載荷的需求:橡膠空氣彈簧的重量輕,使用壽命長: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)。目前國外高檔客車、轎車及牽引車上幾乎都裝有空氣懸架系統(tǒng),國內(nèi)中高檔客車正在試制性使用或準備使用空氣懸架系統(tǒng)。當車輛采用空氣懸架系統(tǒng)后,可以實現(xiàn)車身高度的自動調(diào)節(jié),使車身高度保持不變,橡膠空氣彈簧的自然頻率低,減振和隔音效果好,可以大大提高車輛行駛的平順行,乘座的柔軟性和舒適性,同時可有效保護車上自身的和運輸?shù)木軆x器和電器設(shè)備,減少維修次數(shù)和降低維修費用,延長車輛使用壽命,并大大降低車輛對路面的沖擊,延長路面的使用壽命。隨著國內(nèi)空氣懸架系統(tǒng)應用技術(shù)的成熟,以及國家對客車質(zhì)量等級評審新規(guī)定的執(zhí)行,空氣彈簧在車輛上的應用前景將越來越普遍和廣闊。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強度調(diào)節(jié)系統(tǒng),磁敏橡膠外囊的控制單元模塊接收振動傳感器和高度傳感器發(fā)送的信號后,實時地改變電磁體與線圈產(chǎn)生的電磁場強度從而對橡膠空氣彈簧的外囊的剛度進行實時調(diào)整。據(jù)此,磁敏橡膠空氣彈簧是一種在磁場變化條件下可以實時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。車輛動態(tài)姿態(tài)的控制需要具有高度控制特性的空氣彈簧來實現(xiàn),而磁流變體阻尼器在磁場變化條件下可以實時改變阻尼,從而可以將兩者集成為一種實時改變高度,剛度和阻尼的智能型車輛主動懸架系統(tǒng),達到實時控制車輛的動態(tài)姿態(tài),減小車輛振動,增加舒適性與安全性。磁敏橡膠空氣彈簧將成為目前車輛彈簧的新一代換代產(chǎn)品,可以廣泛應用于各類汽車(工程機械、軍用特種車輛)、火車、飛