第三節(jié)空氣彈簧 

1.空氣彈簧的特點：

1)由于空氣彈簧的垂直彈性大，可以將車身的固有振動頻率降低到1Hz以下；

 2) 空氣彈簧 具有非線性特性，可以保持車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)的搖擺平臺裝置，從而簡化轉(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，空氣彈簧在輕軌車輛和高速卡車上的應(yīng)用越來越廣泛。

 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，用最簡單的套筒式空氣彈簧來說明基本原理。 

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，它由一個工作缸１、活塞2和一個附加氣室3組成。這個空氣彈簧使用了空氣的可壓縮性以實現(xiàn)其彈性。

 2)工作過程

（1)活塞平滑連接。在活塞連接相當(dāng)平滑的情況下，壓縮時氣缸內(nèi)空氣減少的熱量和拉伸時空氣減少的熱量有足夠的時間進行熱交換與氣缸外的周圍空氣，所以工作氣缸內(nèi)二氧化碳的溫度將保持不變，即周圍空氣的濕度相等，其狀態(tài)變化接近等溫過程。當(dāng)乘客上下車和汽車通過彎道時，可以認為接近等溫過程。 

（2)活塞快速連接。汽車晃動時，活塞連接比較快。因此壓縮時減少的熱量和拉伸時減少的熱量無法與周圍空氣進行熱交換。這種狀態(tài)接近于絕熱過程。

（3)正常情況一般來說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)的變化是一個多變的過程。在二氧化碳的多變過程中，根據(jù)二氧化碳狀態(tài)的多項式，絕對壓力（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程的流速對于等溫過程，即活塞平滑連接時n=1；對于絕熱過程，即活塞連接較快時，n=1.4.對于汽車的實際運行過程, 1＜n＜1.4，一般情況下n=1.3～1.動畫 38，接近絕熱過程。 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h向上連接時，工作缸體積增加dV（V=V0一dV，dV=?。?，根據(jù)二氧化碳狀態(tài)多項式：V0=H0A，所以上面的公式可以改成：其實載荷P和位移h的關(guān)系是非線性的，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?，如圖6-15所示。

圖中，曲線1上面的線是重車，下面的線是汽車空載時空氣彈簧的特性曲線，曲線2是汽車空載時鋼彈簧的特性曲線是空的。當(dāng)活塞振動位移不大時，可近似表示為靜平衡位置處的剛度值（h=０），即空氣彈簧處車身的固有振動頻率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車身頻率 測度：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，但對于緊湊的結(jié)構(gòu)，車身體積V10不宜過大，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身振動頻率。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)因為空氣彈簧懸掛裝置一般都裝有高度控制閥，所以當(dāng)靜載荷變化時，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，空重車固有頻率基本保持不變。