油气弹簧的设计

frankszhao

油气弹簧设计

一、        油气弹簧的设计
油气弹簧是空气弹簧的一种特例，其工作原理如图4—20所示。

图4—20  油气弹簧工作原理图
1－油液；2－气体；3－橡胶膜；4－活塞
其中起弹性元件作用的仍是密封在工作气室内的惰性气体(一般为氮气)，但在气体与活塞之间引入油液作为传力介质。通常用弹性橡胶膜将气体与油液隔开，从而防止在高温、高压及复杂的工作条件下气体溶于油液，确保性能的稳定性。由于油气弹簧采用钢制气室，因而与空气弹簧相比，可以有更高的工作压力，通常为5～7 MPa，有的高达20MPa。因此在同样的工作条件下，油气弹簧具有尺寸短、质量小的优点，便于在车上布置，用于重型自卸汽车上比钢板弹簧轻50％以上。油气弹簧的其他优点还包括：传力的油液介质同时也可起到润滑滑动表面的作用；在缸筒内安装内置节流阀，可以提供必要的阻尼力使油气弹簧同时起减振作用，从而取消了单独的减振器；依靠车身高度调节阀调节油液的压力，可以方便地实现车身高度的调节；油气弹簧具有较低的固有振动频率等。其缺点有：由于工作介质为高压气体和油液，因而对相对运动部件的表面粗糙度、耐磨性、装配精度以及密封环节的设计都提出了较高的要求，以确保密封性。在使用过程中气体会缓慢地泄漏，需要专门的充气装备及作业规程并及时充气。所以油气弹簧结构较复杂，维修保养较麻烦。目前油气弹簧常用于重型汽车尤其是重型自卸汽车上，也有个别轿车采用油气弹簧(如雪铁龙DS—19型汽车)。
油气弹簧的典型结构是单气室结构，除此之外，还有双气室(即带反压气室)和两级气室(或两级压力式)等结构型式。
由于油气弹簧的气体密封在工作气室内，在不同的载荷下其质量维持不变，因而又称为定质量空气弹簧。与此相比较，上一节所讨论的囊式和膜式空气弹簧在给定的工作高度下，其工作容积不受载荷的影响，基本维持不变，因而也称为定容积空气弹簧。
单气室油气弹簧的特性可用式(4－39)求得。在式(4－40)中，由于油气弹簧的有效面积 就是活塞面积 ，当活塞位移时其面积 保持不变，即 ，因而弹簧刚度 可表述为
   （4－44）
为计算方便起见，今将气体体积y折合成活塞面积A和一高度H的乘积，即引入气体折算高度 ，则上式进一步简化为
   （4－45）
在静平衡位置时，有
         (4－46))
式中 ——静平衡位置时气体折算高度，
       （4－47）
    由式(13—4)、(13—95)和式(13—87)可得到在静平衡位置时的振动偏频n (Hz)为
     （4－48）
式中 ——重力加速度，g＝9810mm／ 。
由式（4－48）可以看出，振动的偏频与静平衡位置时的折算高度成反比。亦即当弹簧所承受的载荷增加时，由于气体被压缩，其折算高度减小，振动频率增加；当载荷减小时，气体的体积增加，折算高度增大，振动频率减小。这种振动频率随载荷增加而增大的特性与一般线性弹簧刚好相反。
由于载荷减小时油气弹簧的刚度减小，在伸张行程时有可能导致动容量太小，经常发生撞击限位块的情况。为防止这种情况发生，可以采取增大伸张行程阻尼力的办法，也可以采用双气室即带反压气室结构。在该种结构中有一个反压工作气室，其中有一浮动活塞将油液与高压气体分隔，油液有回路与主气室的油液相通。因此，带反压气室油气弹簧的刚度由主气室与反压气室的参数共同决定。通过合理选择主气室与反压气室的参数，可以得到恰当的弹簧刚度特性。
油气弹簧的另一种型式为两级气室或两级压力式结构。在这种结构中，有两个并联工作的气室，其中之一为主气室，其工作压力 与单气室油气弹簧相近，另外一个气室称为补偿气室，其中充以高压气体，一般其压力 约为 的1.5～2.0倍。当弹簧承受轻载时，只有主气室的气体参与工作，当所承受的载荷超过某一临界载荷 时，补偿气室开始参与工作，此时，由于气体总容积的增加，使得气体折算高度增加，弹簧刚度下降，振动频率降低，从而改善了汽车的行驶平顺性。两级气室型油气弹簧的作用原理与钢板弹簧主、副簧结构的类似，它们都是为了使汽车在空、满载时均具有良好的平顺性，但钢板弹簧是当载荷增加时增大刚度，而油气弹簧则要减小刚度。

bjbsw

好东东，只是有些公式和图都看不到，国内对于油气悬架的研究还是比较热的，其实在国外已经相当成熟了，
但是不知道有没有一些公开的设计资料咯。要是有的话就好了，期盼！

装假车

听说北京有个什么研究所  在作方面的东西
还有就是  重庆的了

clove

可有气弹簧耐久试验的分析方法？

lincong999

懒人 直接求结果了

国内有值得推荐的生产厂商吗？

精益求精

现在的科技离不了数学和物理！

假如松夏

就我所了解的，目前北京的201所（北方车辆研究所）对这一块有一定研究

假如松夏

QQ726446415，希望对油气弹簧的计算有一定研究的或者感兴趣的加我，指导指导俺

烟灰缸

好像徐工对这一块有一定的研究

平凡就是时尚

好东西  可惜图片看不到