高加泉，袁曉云，韓苗苗

（江西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330099）

汽車(chē)懸架系統(tǒng)一般是由彈性元件和阻尼元件、導(dǎo)向和橫向穩(wěn)定裝置等部件組成。它的直接功能是緩沖、抑制和衰減振動(dòng)與沖擊，傳遞車(chē)輪和車(chē)架之間的力和力矩，以此來(lái)提高汽車(chē)行駛的平順性、穩(wěn)定性和安全性。懸架上的彈性元件常見(jiàn)的有鋼板彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧、扭桿彈簧和油氣彈簧等幾種類(lèi)型。在密封的橡膠氣囊中，填入一定壓力的空氣，利用空氣的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈性作用，這種彈簧為彈性元件的懸架稱(chēng)為空氣彈簧懸架。

空氣彈簧具有較低的固有頻率以及剛度可調(diào)等特性，使得裝有空氣彈簧懸架的車(chē)輛比采用普通鋼板彈簧的車(chē)輛具有更好的行駛平順性和道路友好性，在加裝高度控制閥后還可以在不同的裝載下保持相同的車(chē)身高度，達(dá)到更好的道路通過(guò)性。這些優(yōu)良特性使得空氣彈簧在商用車(chē)中開(kāi)始得到廣泛應(yīng)用。

1 空氣彈簧的基本結(jié)構(gòu)

1.1 空氣彈簧的分類(lèi)

圖1 空氣彈簧結(jié)構(gòu)

空氣彈簧常用結(jié)構(gòu)的有：囊式結(jié)構(gòu)、膜式結(jié)構(gòu)及混合式結(jié)構(gòu)。囊式結(jié)構(gòu)一般采用由一段或數(shù)段串聯(lián)而成的燈籠形結(jié)構(gòu)，選用橡膠材料制成。在各段之間鑲嵌金屬腰環(huán)，借以承受初始?jí)毫蛷埩Φ淖饔谩Ｆ浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖1（a）空氣懸架系統(tǒng)，圖（b）不同類(lèi)型的空氣彈簧的實(shí)物，圖（c）空氣彈簧的結(jié)構(gòu)。膜式空氣彈簧的特性曲線(xiàn)和囊式的相比較為理想，因?yàn)槠溆行娣e變化率是通過(guò)改變活塞形狀控制的，從而自振頻率也較低。

1.2 空氣彈簧氣囊的結(jié)構(gòu)

空氣彈簧是由上外層膠、第二層簾子布、第一層簾子布、內(nèi)膠層等結(jié)構(gòu)成，其中氣囊是一種柔性體，是其重要組成部分，它是由橡膠和骨架材料組成。其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。外層膠主要作用是耐老化、耐屈撓、有較高的定應(yīng)力；內(nèi)層膠的用用是耐老化、好的氣密性；簾布膠的用作是與簾線(xiàn)的粘結(jié)性能好；鋼絲膠的作用是提高的定伸應(yīng)力、與鋼絲的粘結(jié)性能好、壓出性能好。

圖2 空氣彈簧氣囊結(jié)構(gòu)圖

2 基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

根據(jù)相關(guān)記錄，第一個(gè)空氣彈簧的發(fā)明專(zhuān)利最早是由美國(guó)JohnLewis在1847年申請(qǐng)的?！睹绹?guó)科學(xué)》雜志也在同一年提出了“ride on air”的概念?？諝鈴椈稍谄?chē)的應(yīng)用及推廣經(jīng)歷了好多波折。國(guó)外空氣彈簧雖然相比國(guó)內(nèi)來(lái)講早了很多，但從研究到使用也大約經(jīng)過(guò)了一百多年的歷史?？諝鈴椈勺钍菓?yīng)用于歐洲的有軌電車(chē)上，這樣一來(lái)也讓同行公司看到了空氣彈簧的未來(lái)發(fā)展勢(shì)頭。直到二十世紀(jì)中期，空氣彈簧才在商用車(chē)和客車(chē)上得到實(shí)際應(yīng)用。美國(guó)于1947年首次在普爾曼車(chē)上使用了空氣彈簧，使空氣彈簧開(kāi)始大量裝備在商用車(chē)上，隨后在1953年，世界上最大的空氣彈簧制造廠(chǎng)商Firestone公司與通用汽車(chē)有限公司合作，在GreyhoundLines豪華大客車(chē)上采用空氣彈簧懸架。隨后英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、意大利、日本等國(guó)家也開(kāi)始對(duì)空氣彈簧進(jìn)行研究，裝有空氣彈簧的產(chǎn)品相繼出現(xiàn)。1970～1994年，Evans.J.R等人通過(guò)大量的垂向和側(cè)試驗(yàn)，構(gòu)建了空氣彈簧垂直動(dòng)態(tài)特性模型，并就速度對(duì)側(cè)向特性的影響進(jìn)行了觀(guān)察分析。同時(shí)一大批專(zhuān)業(yè)空氣彈簧、空氣懸架生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)始出現(xiàn)，如美國(guó)的Firestone、Neway、Goodyear和德國(guó)的 ContiTech、SAF、BPW等。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)研究空氣彈簧的起步比較晚，直到20世紀(jì)中期才開(kāi)始觸及。中國(guó)第一輛裝配了自主研究的空氣懸架車(chē)輛是在1957年由我國(guó)一汽汽車(chē)研究所及中國(guó)橡膠工業(yè)研究所大力合作下才產(chǎn)生的。在此次成功運(yùn)用之后，空氣彈簧的應(yīng)用研究就越來(lái)越廣了，開(kāi)始在家用轎車(chē)，大客車(chē)、重型貨車(chē)及火車(chē)等車(chē)輛上。1958年，長(zhǎng)春汽車(chē)研究所開(kāi)發(fā)出可升降的空氣懸架，通過(guò)控制閥來(lái)控制空氣懸架的升降。1980年，該研究所對(duì)空氣彈簧進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)研發(fā)了一款適用于客車(chē)使用的空氣懸架。此空氣懸架裝配到車(chē)上大大提高了汽車(chē)的各項(xiàng)性能，如汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性、汽車(chē)的行駛平順性及燃油經(jīng)濟(jì)性等。1987年，長(zhǎng)春汽車(chē)研究所和沈陽(yáng)飛機(jī)制造公司汽車(chē)廠(chǎng)一起合作，研發(fā)出CA151D18空氣懸架底盤(pán)，并將其裝配于SFQ6981A型客車(chē)中。1988年，四方機(jī)車(chē)廠(chǎng)在試制的101型和103型高速轉(zhuǎn)向架上使用新型約束膜式空氣彈簧，這種空氣彈簧具有較好的橫向彈性特性，而且內(nèi)外筒和橡膠囊采用自封式密封，可保證良好的氣密性能，又簡(jiǎn)化了空氣彈簧的組裝和檢修工藝。

3 空氣彈簧研究展望

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)的投入越來(lái)越大，特別是公路建設(shè)不斷改進(jìn)，進(jìn)而使得汽車(chē)的運(yùn)行速度不斷提高。汽車(chē)已成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡囊徊糠帧．?dāng)然人們對(duì)汽車(chē)的安全性、操縱穩(wěn)定性、乘坐的舒適性的要求也越來(lái)越高，空氣彈簧的優(yōu)良性能正好滿(mǎn)足當(dāng)今快速發(fā)展的汽車(chē)行業(yè)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)將會(huì)加大對(duì)空氣懸架的研發(fā)及使用。工業(yè)的發(fā)展直接帶來(lái)汽車(chē)業(yè)的發(fā)展，而重型貨車(chē)的保有量會(huì)急劇增長(zhǎng)，重型貨車(chē)因其運(yùn)輸能力與路面破壞能力是正相關(guān)的，以前在使用剛板彈簧時(shí)，這個(gè)矛盾很難解決，而當(dāng)空氣彈簧運(yùn)用到重型貨車(chē)上，就大大地提高了乘坐舒適性以及減小了對(duì)路面的壞。因空氣彈簧具有自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此交通部開(kāi)始實(shí)施頒布了《營(yíng)運(yùn)客車(chē)類(lèi)型劃分及等級(jí)評(píng)定》中規(guī)定運(yùn)行的大中型客車(chē)必須逐漸淘汰鋼板彈簧加大采用空氣彈簧。政策的出臺(tái)將會(huì)給空氣彈簧的發(fā)展創(chuàng)新帶來(lái)更大的空間。

最近幾年來(lái)，空氣彈簧的運(yùn)用取得了前所未有的成效。據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，2016年售出的汽車(chē)大約有16.5%的車(chē)輛，裝配了空氣彈簧。隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，空氣彈簧的研究技術(shù)也越來(lái)越成熟。國(guó)內(nèi)一些大的廠(chǎng)家已經(jīng)具備研發(fā)制備比較成熟的空氣懸架產(chǎn)品和零件，例如，上?？坡?chē)輛部件系統(tǒng)有限公司引進(jìn)了德國(guó)的空氣懸架技術(shù)，針對(duì)我國(guó)的市場(chǎng)需求，著重研究汽車(chē)是否擁有優(yōu)良的舒適性以及操作性能的匹配情況，科曼公司在國(guó)內(nèi)空氣懸架市場(chǎng)中的發(fā)展前景良好。

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