第三節(jié)空氣彈簧 

1.空氣彈簧的特點(diǎn)：

1)由于空氣彈簧的垂直彈性大，可以將車(chē)身的固有振動(dòng)頻率降低到1Hz以下；

 2) 空氣彈簧 具有非線(xiàn)性特性，可以保持車(chē)身固有頻率幾乎不變； 3)空氣彈簧可與調(diào)高閥配合使用，在不同的靜載荷下，使車(chē)身的地板高度保持恒定； 

4)使用空氣彈簧的縱向彈性可以替代傳統(tǒng)的搖擺平臺(tái)裝置，從而簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，減輕自身重量； 

5) 空氣彈簧具有良好的吸高頻振動(dòng)和隔音性能； 空氣彈簧中的6)和附加氣室之間安裝了合適的節(jié)流孔，可以代替垂直安裝的液壓減震器；因此，空氣彈簧在輕軌車(chē)輛和高速卡車(chē)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

 2、空氣彈簧的基本原理為了便于分析和理解空氣彈簧的工作特點(diǎn)，用最簡(jiǎn)單的套筒式空氣彈簧來(lái)說(shuō)明基本原理。 

1)基本結(jié)構(gòu)圖6-14是套筒式空氣彈簧的工作原理示意圖，它由一個(gè)工作缸１、活塞2和一個(gè)附加氣室3組成。這個(gè)空氣彈簧使用了空氣的可壓縮性以實(shí)現(xiàn)其彈性。

 2)工作過(guò)程

（1)活塞平滑連接。在活塞連接相當(dāng)平滑的情況下，壓縮時(shí)氣缸內(nèi)空氣減少的熱量和拉伸時(shí)空氣減少的熱量有足夠的時(shí)間進(jìn)行熱交換與氣缸外的周?chē)諝?，所以工作氣缸?nèi)二氧化碳的溫度將保持不變，即周?chē)諝獾臐穸认嗟?，其狀態(tài)變化接近等溫過(guò)程。當(dāng)乘客上下車(chē)和汽車(chē)通過(guò)彎道時(shí)，可以認(rèn)為接近等溫過(guò)程。 

（2)活塞快速連接。汽車(chē)晃動(dòng)時(shí)，活塞連接比較快。因此壓縮時(shí)減少的熱量和拉伸時(shí)減少的熱量無(wú)法與周?chē)諝膺M(jìn)行熱交換。這種狀態(tài)接近于絕熱過(guò)程。

（3)正常情況一般來(lái)說(shuō)空氣彈簧的基本原理及基本結(jié)構(gòu)圖方法，值得收藏！，氣態(tài)的變化是一個(gè)多變的過(guò)程。在二氧化碳的多變過(guò)程中，根據(jù)二氧化碳狀態(tài)的多項(xiàng)式，絕對(duì)壓力（p 10 pa）和工作缸內(nèi)體積關(guān)系：(p十帕)Vn=(p0十帕)V0n(6-30)其中n為二氧化碳的可變指數(shù)，取決于二氧化碳變化過(guò)程的流速對(duì)于等溫過(guò)程，即活塞平滑連接時(shí)n=1；對(duì)于絕熱過(guò)程，即活塞連接較快時(shí)，n=1.4.對(duì)于汽車(chē)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程, 1＜n＜1.4，一般情況下n=1.3～1.動(dòng)畫(huà) 38，接近絕熱過(guò)程。 3)套筒式空氣彈簧撓度公式（1)空氣彈簧撓度公式推斷活塞因振動(dòng)h向上連接時(shí)，工作缸體積增加dV（V=V0一dV，dV=?。鶕?jù)二氧化碳狀態(tài)多項(xiàng)式：V0=H0A，所以上面的公式可以改成：其實(shí)載荷P和位移h的關(guān)系是非線(xiàn)性的，套筒型空氣彈簧的撓度可以由(6—3２）)得到位移h的導(dǎo)數(shù)：

(2)空氣彈簧與鋼彈簧撓度比較。由上式可知空氣彈簧的撓度減小隨著活塞上載荷的減?。ㄎ灰苃減?。┳冃。鐖D6-15所示。

圖中，曲線(xiàn)1上面的線(xiàn)是重車(chē)，下面的線(xiàn)是汽車(chē)空載時(shí)空氣彈簧的特性曲線(xiàn)，曲線(xiàn)2是汽車(chē)空載時(shí)鋼彈簧的特性曲線(xiàn)是空的。當(dāng)活塞振動(dòng)位移不大時(shí)，可近似表示為靜平衡位置處的剛度值（h=０），即空氣彈簧處車(chē)身的固有振動(dòng)頻率f可估算為如下：

（3)減小空氣彈簧撓度的原因及作用原因：從公式（6-35））可以看出，減小空氣彈簧的撓度可以降低固有振動(dòng)車(chē)身頻率 測(cè)度：由式（6）—34）可以看出，減小空氣彈簧的撓度主要應(yīng)降低空氣彈簧的總體積V0，但對(duì)于緊湊的結(jié)構(gòu)，車(chē)身體積V10不宜過(guò)大，附加氣室的體積V2要減小。理論上只要體積足夠大，就可以獲得較低的車(chē)身振動(dòng)頻率。另外，如果有較高的空氣使用壓力 P0 和較小的活塞面積 A，即使在 V0 較小的情況下（4)自然頻率空重車(chē)y基本不變。為了清楚地看到撓度隨載荷的變化，設(shè)靜載荷Pst改成P1，體積改成V1，內(nèi)壓改成p1，撓度K1變?yōu)椋海?-37)固有頻率為：（6-38)所以，靜載荷變化前后的剛度比為：（6-39)因?yàn)榭諝鈴椈蓱覓煅b置一般都裝有高度控制閥，所以當(dāng)靜載荷變化時(shí)，工作缸內(nèi)體積不變（V1=V0），所以靜載荷變化前后的剛度比為：（6-4@k14）@由式（6— 3５），(6—3８），和(６—4０）)，靜載荷變化前后的固有頻率比為：(6-41)，可以看出，當(dāng)采用調(diào)高閥，空重車(chē)固有頻率基本保持不變。