淺談氣體彈簧在汽車(chē)懸掛中的應(yīng)用

王瑞

摘 要：當(dāng)今世界上先進(jìn)的汽車(chē)制造商都在汽車(chē)上設(shè)計(jì)并應(yīng)用空氣懸掛系統(tǒng)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，絕大部分的中小型客車(chē)都安裝了空氣懸掛系統(tǒng)，半數(shù)以上的牽引車(chē)、卡車(chē)和掛車(chē)等重型車(chē)輛也采用了空氣懸掛系統(tǒng)。氣體彈簧被設(shè)計(jì)成空氣懸掛系統(tǒng)應(yīng)用于汽車(chē)中，可以提高駕駛員和乘客乘車(chē)時(shí)的舒適度，而且可以很好地適應(yīng)坑洼的道路，保護(hù)汽車(chē)結(jié)構(gòu)。本文主要探究氣體彈簧在汽車(chē)懸掛中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：氣體彈簧；汽車(chē)懸掛；應(yīng)用

引言

我國(guó)從上世紀(jì)五十年代就對(duì)空氣懸架展開(kāi)了研究，但加上缺乏先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)以及空氣懸掛系統(tǒng)的復(fù)雜性，研究出的大部分空氣懸掛系統(tǒng)并不能滿足實(shí)際應(yīng)用，因此，并未將研究成果推廣，目前國(guó)內(nèi)各大汽車(chē)制造商生產(chǎn)的車(chē)輛中采用的都是進(jìn)口的空氣懸架。為了打造出我國(guó)空氣懸架掛系統(tǒng)的自主品牌，目前國(guó)內(nèi)各大汽車(chē)制造商、車(chē)輛研究所和各大高校的汽車(chē)專(zhuān)業(yè)都在空氣懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)和實(shí)用性設(shè)計(jì)方面展開(kāi)了深入的研究，并嘗試為不同車(chē)輛設(shè)計(jì)不同的空氣懸掛系統(tǒng)。

1空氣懸掛系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)

氣體彈簧是空氣懸掛系統(tǒng)的主要承載元件，空氣懸掛系統(tǒng)的剛度與車(chē)輛的運(yùn)載能力相關(guān)。氣體彈簧主要分為膜式和囊式兩種結(jié)構(gòu)。在這兩種結(jié)構(gòu)形式中，膜式彈簧的剛度更適用于不同車(chē)輛的配置，也是目前為止車(chē)輛中使用最多的一種氣體彈簧結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，空氣懸掛系統(tǒng)中所使用的氣體彈簧需要根據(jù)具體的車(chē)輛用途來(lái)決定，這樣在后期車(chē)輛的實(shí)際運(yùn)行中才能彰顯出氣體彈簧的價(jià)值?？諝鈶覓煜到y(tǒng)中還配備減震器來(lái)輔助氣體彈簧工作，道路特別顛簸的情況下，空氣懸掛中的氣體彈簧作用效果會(huì)降低，為了確保氣體彈簧的延伸量處于合理的范圍之內(nèi)，就需要配備減震器對(duì)其進(jìn)行控制。除此之外，減振器也能提高空氣懸掛系統(tǒng)的平穩(wěn)性。

2氣體彈簧應(yīng)用于汽車(chē)懸掛中的優(yōu)點(diǎn)與不足

2.1汽車(chē)應(yīng)用氣體彈簧的優(yōu)點(diǎn)

2.1.1具有良好的平穩(wěn)性

氣體彈簧是整個(gè)空氣懸掛系統(tǒng)的核心零件，氣體彈簧自身剛度的變化與外部載荷的變化有關(guān)，一般情況下，彈簧的剛度和荷載成正比，即載荷越大剛度越大。所以，在大型客車(chē)上安裝空氣懸掛系統(tǒng)，能提高客車(chē)的平穩(wěn)性，可有效降低車(chē)輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生的顛簸感。

2.1.2可控制車(chē)身高度

近年來(lái)，經(jīng)過(guò)對(duì)空氣懸掛系統(tǒng)的不斷研究，電子空氣懸掛系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用在一些重型的貨車(chē)上，該系統(tǒng)可以通過(guò)遙控來(lái)改變載貨車(chē)廂的高度，有效解決了因貨物高而不能順利裝入車(chē)廂的問(wèn)題，且在卸貨時(shí)也可將車(chē)身高度降低，方便卸貨，提升了裝載和卸貨的效率。

2.1.3運(yùn)載能力強(qiáng)，節(jié)約運(yùn)輸成本

鋼板彈簧懸掛系統(tǒng)能在一定程度上減輕重型貨車(chē)的自重，進(jìn)而降低油耗，節(jié)約運(yùn)輸成本。同樣的車(chē)輛，同樣滿載貨物，采用空氣懸掛系統(tǒng)的車(chē)輛車(chē)身自重比鋼板彈簧懸掛系統(tǒng)更輕，這樣一來(lái)便能運(yùn)送更多貨物。因此，采用氣體彈簧的貨車(chē)運(yùn)載能力更強(qiáng)，也能有效節(jié)約運(yùn)輸成本。

2.1.4保養(yǎng)方便

車(chē)輛都是需要定期保養(yǎng)的，車(chē)輛懸掛系統(tǒng)定期保養(yǎng)的成本很高。采用空氣懸掛系統(tǒng)就能有效降低保養(yǎng)成本，由于氣體彈簧的承載介質(zhì)是空氣，所以只需要對(duì)此部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的保養(yǎng)即可，而且空氣懸掛系統(tǒng)的承載機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是彼此分開(kāi)的，因此，有效降低了空氣懸掛系統(tǒng)的故障概率。

2.2汽車(chē)應(yīng)用氣體彈簧的不足

2.2.1造價(jià)高

空氣懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成非常復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮很多問(wèn)題。因此，空氣懸掛系統(tǒng)的造價(jià)非常高，空氣懸掛系統(tǒng)的造價(jià)相較于其他懸掛系統(tǒng)大概高出4000至8000元不等，致使車(chē)輛整體價(jià)格變貴，縮小了車(chē)輛的銷(xiāo)售范圍。

2.2.2使用壽命短

空氣懸掛系統(tǒng)與其他懸掛系統(tǒng)相比最顯著的一個(gè)缺點(diǎn)就是使用壽命較短，這主要是受制造氣體彈簧的材料影響。氣體彈簧是空氣懸掛系統(tǒng)一個(gè)很重要的零件，制造氣體彈簧的主要材料是橡膠。在使用過(guò)程中，橡膠會(huì)因風(fēng)化等原因出現(xiàn)變形和龜裂的情況，縮短了空氣懸掛的使用壽命。

2.2.3超載能力差

氣體彈簧是空氣懸掛系統(tǒng)的主要構(gòu)件。氣體彈簧與鋼板懸掛系統(tǒng)使用的彈簧性能不同，它受空間限制影響大，自身的超載范圍較小，不能承受過(guò)大超載負(fù)荷。雖然氣體彈簧的剛性是由壓力決定的，但僅可承受小負(fù)荷的超載或者短時(shí)間的大負(fù)荷超載。如果超載負(fù)荷過(guò)大或者承受時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)縮短氣體彈簧的使用壽命。這在超載角度來(lái)看雖然是缺點(diǎn)，但是車(chē)輛安裝的是空氣懸掛系統(tǒng)，也可控制其超載運(yùn)營(yíng)。

3空氣懸掛系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

3.1應(yīng)用于重型貨車(chē)

重型貨車(chē)最為顯著的特點(diǎn)就是貨物的荷載差異過(guò)大，一般的彈簧剛度范圍不能滿足重型貨車(chē)的要求，因此，人們將剛度能隨負(fù)荷量變化的氣體彈簧應(yīng)用在重型貨車(chē)的懸掛中，目前許多大載荷的貨車(chē)都采用了這種空氣懸掛系統(tǒng)。國(guó)外的空氣懸掛系統(tǒng)技術(shù)比較發(fā)達(dá)，所以，我們?cè)O(shè)計(jì)重型貨車(chē)的空氣懸掛系統(tǒng)時(shí)可以借鑒其成功的經(jīng)驗(yàn)。

3.2匹配不同車(chē)輛的性能

懸掛對(duì)車(chē)輛運(yùn)行的平穩(wěn)性和制動(dòng)安全性有很大的影響，目前空氣懸掛應(yīng)用時(shí)主要考慮空氣懸掛能否匹配不同車(chē)輛性能。人們?cè)谠O(shè)計(jì)空氣懸掛系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)在電腦中模擬，描繪出空氣懸掛系統(tǒng)的剛度隨車(chē)輛載荷變化而變化的動(dòng)態(tài)曲線，得到空氣懸掛剛度的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和影響空氣懸掛汽車(chē)運(yùn)行平穩(wěn)性和制動(dòng)安全性的關(guān)鍵因素，最終設(shè)計(jì)出與不同車(chē)輛性能匹配的空氣懸掛系統(tǒng)。

3.3提高客車(chē)的舒適程度

客車(chē)的舒適程度是要體現(xiàn)在運(yùn)行中車(chē)輛的平穩(wěn)性，平穩(wěn)性一般是由車(chē)底板或者座椅的加速度決定的。例如，客車(chē)因乘客較多，增加了車(chē)輛重量，車(chē)輛在行駛時(shí)加速或減速的過(guò)程中，乘客相對(duì)于座椅會(huì)出現(xiàn)不同程度的位移影響車(chē)輛運(yùn)行的平穩(wěn)程度。車(chē)體重心因此發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致輪胎負(fù)荷發(fā)生變化，對(duì)車(chē)輛制動(dòng)也產(chǎn)生了一定影響。所以，應(yīng)用以氣體彈簧為主體的空氣懸架能夠使車(chē)輛在不同的負(fù)載條件下提到其舒適程度，滿足運(yùn)行平穩(wěn)性要求和制動(dòng)穩(wěn)定性的要求。

結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)逐漸將空氣懸掛系統(tǒng)應(yīng)用于不同車(chē)輛，隨著對(duì)氣體彈簧的不斷研究和空氣懸掛系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)懸掛系統(tǒng)的功能將更加強(qiáng)大，空氣懸掛系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)汽車(chē)中的應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。

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