空气弹簧原理
空气弹簧高度调节阀的作用与用途
空气弹簧高度调节阀的作用与用途一、空气弹簧高度调节阀的工作原理空气弹簧高度调节阀是一种用于调节车辆悬架系统高度的装置。
它通过控制气压的大小来改变空气弹簧的硬度，从而调节车辆的高度。
空气弹簧是一种装置，由气囊和填充气体组成。
当气囊内充满气体时，弹簧变得坚硬，提供了较高的悬架高度。
相反，当气囊内的气体被释放时，弹簧变得柔软，使悬架高度降低。
空气弹簧高度调节阀是通过控制气囊内的气体压力来实现车辆高度调节的。
当车辆需要升高时，阀门会增加气囊内的气体压力，使气囊变得更硬，从而提高车辆的高度。
当车辆需要降低时，阀门会减少气囊内的气体压力，使气囊变得更软，从而降低车辆的高度。
二、空气弹簧高度调节阀的应用领域1. 汽车悬架系统：空气弹簧高度调节阀广泛应用于汽车悬架系统中。
它能够根据车辆负载的变化，自动调节悬架高度，提供更好的行驶舒适性和稳定性。
2. 商用车辆：空气弹簧高度调节阀在商用车辆中也有广泛的应用。
例如，货车和客车的悬架系统可以利用空气弹簧高度调节阀来在装载不同重量的货物时，保持车身的平衡和稳定性。
3. 特种车辆：一些特种车辆，如救护车、消防车和工程车等，通常需要在不同的工作条件下进行高度调节。
空气弹簧高度调节阀可以满足这些特种车辆在不同工作场景下的需求。
三、空气弹簧高度调节阀的优势1. 实现自动调节：空气弹簧高度调节阀可以根据车辆负载的变化，自动调节悬架高度，无需人工干预。
这大大提高了驾驶的便利性和安全性。
2. 提升行驶舒适性：通过调节悬架高度，空气弹簧高度调节阀可以减缓车辆在行驶过程中对路面的冲击，提供更好的行驶舒适性。
3. 改善悬架稳定性：空气弹簧高度调节阀可以根据不同的行驶状态，调节悬架高度，使车辆保持较低的重心，提高悬架的稳定性和操控性能。
4. 增加通过性能：在越野或恶劣的路况下，空气弹簧高度调节阀可以提高车辆的通过性能。
通过调节悬架高度，车辆可以轻松通过不同高度的障碍物或水域。
空气弹簧高度调节阀作为一种重要的车辆悬架调节装置，具有自动调节、提升舒适性、改善稳定性和增加通过性能等优势。
空气弹簧的组成及工作原理
空气弹簧的组成及工作原理
空气弹簧是一种利用气体压力产生弹性力的弹簧。
它由两个平行的金属板之间套有一个密封的空气袋组成。
空气弹簧的工作原理是利用气体的压力产生弹性力。
当外部力作用于空气弹簧时，气体袋内的气体会受到挤压，产生压力。
这个压力会使得气体袋产生膨胀，从而产生弹性力。
当外部力消失时，空气弹簧恢复原状。
空气弹簧的组成主要有以下几个部分：
1. 密封的空气袋：它是空气弹簧的主要部分，通常由橡胶或聚氨酯等材料制成。
空气袋的内部充满了气体，可以承受外部的力，并产生弹性力。
2. 金属板：空气袋通常位于两个平行的金属板之间，起到支撑和固定空气袋的作用。
3. 连接件：连接件将金属板和空气袋牢固地连接在一起，确保其正常工作。
空气弹簧的组成和工作原理使得它具有以下优点：
1. 可调节性：通过充气和放气可以调节空气袋内的压力，从而调节弹簧的硬度和弹性程度。
2. 轻量化：相比传统弹簧，空气弹簧由于内部是气体，所以重量较轻。
3. 平滑性：空气弹簧的弹性力均匀分布，能够在垂直和水平方向上提供平滑的支撑力。
因此，空气弹簧在工业和汽车等领域中被广泛应用，常用于悬挂系统、减震系统以及施加压力等需要弹性支撑和缓冲的场合。
空气弹簧的变刚度工作原理
任务实施
二、空气弹簧的变刚度工作原理
当空气阀转到如图的位置时，主、副气室的气体通道被打开，主 气室的气体经空气阀的中间孔与副气室的气体相通，相当于空气弹簧 的工作容积增大，空气弹簧的刚度为“软”。
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任务实施
二、空气弹簧的变刚度工作原理
当空气阀转到如图所示的位置时，主、副气室的气体通道被 关闭，主、副气室之间的气体不能相互流动，此时的空气弹簧只有主 气室的气体参加工作，空气弹簧的刚度为“硬”。
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学习小结
1. 空气弹簧由主气室和副气室组成，主、副气室之间有大小两个通道，执行器 带动连通气阀控制杆转动，使是阀芯转过一个角度，以改变主、副气室之间通 过的大小，从而使悬架刚度（空气弹簧的弹性系数）发生变化。
2. 当空气弹簧刚度控制几乎不起作用，若车载自诊断系统有故障记忆时，则按 故障码提示电路进行检查；若车载自诊断系统没有故障码记忆，则按下述步骤 进行检查： 1）检查空气弹簧的外观完好性； 2）检查悬架控制执行器电路； 3）检查Ｔe和Ｔs端子电路； 4）检查LRC开关电路； 5）检查气压缸； 6）检查悬架控制执行器电源电路； 7）检查悬架ECU。
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课堂练习
一、判断题
1.空气弹簧安装在可调减振器的上端，与可调减振器一起构成悬架支柱。 （ ） 2.空气弹簧主要由主气室和副气室组成，主副气室之间有大小两个空气通道。 （ ）
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参考答案 一、判断题 1. √ 2. √
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任务描述
本次任务需要你掌握空气弹簧的检查方法和步骤
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学习目标
通过本任务学习，应能：
掌握空气弹簧工作原理； 空气弹簧的变刚度及变阻尼的工作原理（难ຫໍສະໝຸດ ）； 空气弹簧的检查操作步骤（重点）
空气弹簧作用原理
空气弹簧作用原理
空气弹簧是一种利用气体的弹性来提供支撑力的装置。
其作用原理主要包括以下几点：
1. 气体的弹性原理：根据理想气体状态方程，气体的压力与体积成反比。
当气体变压缩时，气体分子之间的碰撞增加，从而增加了气体的压力，产生了弹性支撑力。
2. 气囊结构：空气弹簧通常由气囊和充气装置组成。
气囊由柔性材料（如橡胶、聚氨酯等）制成，能够容纳气体。
气囊的形状和尺寸可以根据实际需求进行设计和制造。
3. 充气装置：通过充气装置向气囊中注入气体，使气囊充气膨胀，从而产生支撑力。
充气装置可以是手动或自动的，可以通过压缩空气、气泵或液压系统等方式实现。
4. 应用场景：空气弹簧广泛应用于工业和汽车领域，例如汽车悬挂系统、起重设备、工业生产线上的各类机械设备等。
空气弹簧的优点包括调节方便、结构简单、可靠性高等。
总之，空气弹簧利用气体的弹性原理，通过充气装置向气囊中注入气体，使气囊膨胀产生支撑力，从而提供弹性支撑作用。
空气弹簧的工作原理是什么
空气弹簧的工作原理是什么空气弹簧是一种利用气体的弹性性质来实现减震、缓冲和支撑的装置。
与传统的金属弹簧相比，空气弹簧具有自由度大、可调节性强的优势，因此在汽车、机械和航空航天等领域得到了广泛应用。
空气弹簧的工作原理涉及到气体力学和弹性力学的基本知识。
空气弹簧的工作原理可以分为三个方面：气体状态方程、负荷调节和减震缓冲。
首先是气体状态方程的作用。
空气弹簧中的气体通常是压缩空气或氮气，其行为符合气体状态方程：PV=nRT。
其中，P是气体的压力，V是气体的体积，n是气体的物质量，R是气体状态方程中的常数，T是气体的温度。
当气体被压缩进入空气弹簧时，压力增加，体积减小。
通过控制气体的压力和体积，可以调节空气弹簧的刚度和支撑力，从而实现对载荷的调节。
其次是负荷调节的作用。
空气弹簧中装有一个气囊，有时也称作独立气室。
气囊内充满了气体，并与外界隔离。
当外界施加负荷于弹簧时，负荷会通过弹簧与气囊传递，气囊内的气体受压后会产生弹性力，从而支撑起外界的负荷。
负荷增加时，气囊内的气体被压缩，气体的密度增大，从而增加了弹性力，提供更大的支撑力。
而负荷减小时，气囊内的气体膨胀，气体的密度减小，从而减小了弹性力，提供更小的支撑力。
通过增加或减少气囊内的气体量，可以调节空气弹簧的刚度和承载能力。
最后是减震缓冲的作用。
在许多应用中，除了需要支撑外载荷，还需要对冲击和振动进行减缓和缓冲。
空气弹簧中的气囊内充满了气体，当外界施加冲击或振动时，气囊内的气体可以吸收和释放能量，从而减少冲击和振动对结构或装置的影响。
通过调节气囊内气体的体积和压力，可以改变空气弹簧的阻尼特性，实现对冲击和振动的减缓和缓冲。
综上所述，空气弹簧的工作原理是通过控制气体的压力和体积，实现对载荷的调节；通过调节气囊内气体的体积和压力，实现对冲击和振动的减缓和缓冲。
空气弹簧的工作原理涉及到气体状态方程、负荷调节和减震缓冲的原理和技术。
这种装置的优点是自由度高、可调节性强，适用于需要减震缓冲和载荷调节的各种应用场合。
铁路客车空气弹簧原理
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铁路客车空气弹簧原理（大纲）一、铁路客车空气弹簧概述1.1空气弹簧的定义及作用1.2铁路客车空气弹簧的组成及分类二、空气弹簧工作原理2.1空气弹簧的基本原理2.2空气弹簧的弹性特性2.3空气弹簧的压力-位移关系三、铁路客车空气弹簧的主要部件及功能3.1气囊3.2支撑座3.3气阀3.4压力传感器3.5补偿阀四、铁路客车空气弹簧系统的调节与控制4.1空气弹簧高度调节原理4.2空气弹簧气压调节原理4.3空气弹簧系统的自动控制五、铁路客车空气弹簧的优点与应用5.1空气弹簧的优点5.2铁路客车空气弹簧的应用场景六、铁路客车空气弹簧的维护与保养6.1空气弹簧的检查与更换6.2气阀和传感器的维护6.3系统泄漏的检查与处理七、铁路客车空气弹簧技术的发展趋势7.1节能环保技术的发展7.2智能控制技术的应用7.3新材料、新工艺的研究与应用一、铁路客车空气弹簧概述铁路客车空气弹簧是一种利用压缩空气作为弹性介质来支撑和缓冲铁路客车重量的装置。
它的主要作用是为铁路客车提供稳定的悬挂性能，减小行驶过程中的震动和冲击，从而提高乘坐舒适性，同时也能减少轨道的磨损，提高行车的安全性和稳定性。
铁路客车空气弹簧主要由气室、橡胶气囊、连接管道、控制阀等组成。
空气弹簧结构
空气弹簧结构什么是空气弹簧空气弹簧是一种以压缩空气为弹性介质的弹簧，它可以用来实现悬车架、减振器等机械装置中的弹簧功能。
相比传统金属弹簧，空气弹簧具有重量轻、弹性可调、寿命长等优点，因而被广泛应用于汽车、摩托车、铁路车辆等交通工具的悬挂系统中。
空气弹簧的结构空气弹簧的结构一般包括弹簧体、充气装置和排气装置三个部分。
弹簧体弹簧体是空气弹簧的主要组成部分，它由高强度的橡胶、聚氨酯等材料制成。
弹簧体通常呈圆柱形或方形，内部为空气充填空间。
弹簧体的尺寸可以根据具体应用要求进行设计，并且可以通过增加或减少充气量来实现弹性调节。
充气装置充气装置用于向空气弹簧中注入压缩空气，以增加弹簧的硬度和承载力。
充气装置一般由一个气阀和一个充气管组成。
通过打开气阀，将压缩空气从充气管进入弹簧体中，可以达到所需的气压，并使弹簧膨胀。
排气装置排气装置用于释放空气弹簧中的气体，以减小弹簧的硬度和承载力。
排气装置一般由一个气阀和一个排气管组成。
通过打开气阀，将弹簧体中的压缩空气排出，可以达到所需的气压，并使弹簧收缩。
空气弹簧的工作原理空气弹簧利用压缩空气的弹性特性实现减震和支撑的功能。
当充气装置向空气弹簧中注入压缩空气时，弹簧体内的空气被压缩，使弹簧体膨胀。
这样，弹簧体会产生支撑力，将其上面的负荷分散到周围环境中，起到支持的作用。
同时，弹簧体的空气也会通过弹簧体内部的通道传递到其他部分，使整个悬挂系统保持均衡。
当排气装置释放空气弹簧中的气体时，弹簧体内的压缩空气减少，弹簧体收缩。
这样，弹簧体的支撑力减小，可以实现对车辆的减震效果。
空气弹簧在悬挂系统中的应用空气弹簧广泛应用于汽车、摩托车、铁路车辆等交通工具的悬挂系统中。
它的主要优点包括以下几个方面：•轻质化：空气弹簧的材料重量相对较轻，可以减小整个悬挂系统的质量，提高车辆的燃油经济性。
•弹性可调：通过调节充气量可以改变空气弹簧的硬度和承载力，适应不同场景下的悬挂需求。
比如，在不同的路况下，通过增加充气量可以提高悬挂系统的刚度，从而提高车辆的稳定性和操控性能。
空气弹簧原理
空气弹簧原理
空气弹簧是一种利用气体的压缩性质来提供弹性支撑力的装置。
它的工作原理可以用以下步骤来描述：
1. 空气弹簧由一个密封的容器和其中的气体组成。
通常，容器由柔软的材料制成，如橡胶或塑料。
2. 当外力施加在容器上时，容器会被压缩，其中的气体也会受到压缩。
由于气体的可压缩性，它会产生相应的压力。
3. 压缩气体的压力会在容器内均匀分布，使得容器的形状发生变化。
容器的变形程度取决于所施加的外力。
4. 一旦外力停止作用，容器内的气体会恢复原来的体积，从而产生向外的弹性力。
这种弹性力会使容器恢复其原始形状和大小。
5. 空气弹簧的弹性支撑力取决于所施加的压力和气体的可压缩性。
通常情况下，压力越大，弹性支撑力越大；气体的可压缩性越大，弹性支撑力越小。
空气弹簧广泛应用在各种工业和机械系统中，如汽车悬挂系统、建筑物隔震系统和空气床等。
它具有可调节和非常平稳的弹性特性，能够提供良好的减震和支撑效果。
同时，空气弹簧还具有体积轻、结构简单、维护方便的优点。
然而，由于气体的可压缩性，空气弹簧在长时间使用或在极端环境条件下可能会发生气体泄漏的问题，需要定期检测和维护。
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空气弹簧装置系统组成
1、系统组成。
主要有空气弹簧本体、附加空气室、高度控制阀、差压阀和滤尘器等组成。
2、压力空气传递过程
压力空气由列车主风管1→T 形支管2→截断塞门3→滤尘止回阀4→空气弹簧储风缸5→主管→连接软管6→高度控制阀7→附加空气室10和空气弹簧本体8。
3、高度调整阀工作原理。
为了保持车体距轨面的高度不变，在车体与转向架之间装有高度调整阀，以调节空气弹簧橡胶囊中的压缩空气，使车辆地板面不受车内乘客的多少和分布不均匀的影响，基本保持水平。
调节过程：
① 在正常载荷位置，及H h =时，充气通路L V →和放气回路E L →均被关闭； ② 当车体载荷增加时，此时H h <，阀动作，使L V →通路开启，压缩空气向空气弹簧充气，直至地板上面上升到标定高度为止。
③ 当车体载荷减少时，此时H h >，阀动作，使E L →通路开启，空气弹簧向大气排气，直至地版面下降到标定高度为止。
4、高度调整阀装置结构。
不同动车组所使用的高度调整装置结构有所区别，这里以2CRH 和3CRH 动车组所采用的高度调整阀装置为例来加以说明。
2CRH 的结构如图 所示。
该高度调整阀内使用的工作油特性如下：
（1）种类：硅油。
黏度：25,/1023s m -℃。
温度系数：0.6.
流动点：-50℃。
高度调整阀工作过程分进气过程和排气过程，具体如图
当然，上述调整只是在静态时进行，不能影响车体与转向架间的正常震动。
保证高度调节阀仅在静态需要调整时才起作用，而对动态震动不起作用，这就要求高度调整阀必须具有如下特性：
具有不感带（10±1）mm ；具有时间延时（3±1）s ；内腔充满硅油，起阻尼作用。
3CRH 的高度控制阀组成主要包括高度阀座、高度阀、水平杆、螺纹杆、调整环和下座等部件见图
高度控制阀的主体采用螺钉固定在高度阀座上，阀座与摇枕相连，而该阀的阀杆铰接在转向架上。
高度控制阀在转向架的位置可参见图
通过调整高度控制阀和转向架构架之间的螺纹杆的长度以便调整由于车轮磨耗造成的车辆高度变化。
在每次镟轮之后应进行这样的调整。
车辆高度阀调节车辆垂向位移的不敏感带约为±3mm ，此时空气流通停止，避免空气的过度消耗。
在不敏感带之后，空气流通保证了悬挂系统的减振功能。
空气悬挂设备的空气信号与旅客载荷成比例，并传送到控制单元，用以制动载荷补偿。
高度调整阀在空气弹簧系统的闭环线路中起着一个作动器的作用。
它被设计为一个无旁通的非节流阀式双座阀门。
它使用了一个单向阀门，用来保持气囊压力。
3CRH 动车组采用SN1205-E/110型的高度控制阀，其工作原理如图
该阀门在顶部有一个开口V ，用来安装辅助储气罐。
在开口V 的对面是一个排气口E,左和
右两侧分别有一个开口L ，其中一个用来连接空气弹簧气囊，另一个开口L 被一个螺塞堵死。
高度调整阀工作原理参见图：由于车辆载荷的增大或减小而导致的转向架相对于车体的垂直运动，通过作动杆传递给操纵杆（23），并传递到安装在高度阀上的驱动器和偏心件（18）。
偏心件插入活塞上的一个椭圆形孔，在驱动器转动时使活塞向上和向下运动。
阀门头（2a ）起着一个单向活门V1的作用。
因此，在压力下降时，将阻止空气从L 口（空气弹簧橡胶气囊）回流到V 口。
只要轨道车辆处于水平状态，自动调平阀即处于所谓的中立位置，此时压缩空气既不进入也不排出。
在这个位置上，进气阀门V2和出气阀门V3都将关闭。
1）加载 -----给空气弹簧橡胶气囊充气参见图a
当车辆载荷增大时，车体首先将由于空气弹簧橡胶气囊受到更大的载荷的压缩而下落。
当气囊被压缩时，驱动器（18）在作动机构的作用下被转动，导致偏心件使活塞（16）向上移动，并打开进气阀门V2.来自辅助储气罐的压缩空气V 被加到上阀门头（2a)上，使单向活门V1打开。
压缩空气V 在进入空气弹簧气囊之前，先流到L 。
在达到止动运动的中点时，充气孔打开，车体被升起。
在车体重新达到原始水平设定值时，操纵杆立即返回到水平位置。
高度调整阀处于中立位置，进气阀门V1和V2都将关闭。
2）卸载----给空气弹簧橡胶气囊参见图b
当车辆载荷减小时，车体首先将由于载荷的减小导致空气弹簧橡胶气囊膨胀而上升。
当气囊膨胀时，驱动器（18）在作动机构的作用下被转动，导致偏心件使活塞（160)乡下移动，并打开出口阀V3。
由于压缩弹簧的力和阀门头（2a ）上的压力的缘故，进气阀门V2将保持关闭。
这一动作将切断辅助储气罐和空气弹簧橡胶之间的联系。
压缩空气L 流到排气口E 。
在达到止动运动的终点时，放气孔打开，车体将重新下落到原始位置。
操纵杆恢复其水平位置。
高度调整阀处于中立位置，出气阀门V3将关闭。
图以图形实例的形式显示了一个高度调整阀的流量特性。
曲线形态取决于使用了哪个高度调整阀。
由图可见，高度调整阀的流量大小实际上与水平杆参见图的转动角度有关。
当水平杆的转动角度很小时（图中的T 区域，约1°~2°）时，此时空气流通停止，这样可避免空气的过度损耗。
这对应于车体垂直位移约3mm ，通常被称为作死挡或不感带。
在死挡之后，空气流通增加以保证悬挂系统的功能。
当水平杆转动角度较小时【图中的B 、C 区域，对应于水平杆的小角度（约5°~8°）】，其空气流量较低。
通常列车运行时产生小的转动角，水平杆相对正常位置转动角度较小，此时因为无负载变化，空气消耗较低。
当负载变化时，水平杆将转动一较大的角度【图中的A 、D 区域，对应于水平杆的较大角度（大于8°）】。
此时阀门开度增大，以便尽快补偿或排出保持车体正常高度所需要的空气。
5、差动阀。
每台转向架的两只气囊都通过差动阀相连，如果气囊突然破裂或损坏，差动阀将运行使转向架的两只气囊压力保持平衡。
这样可防止客车由于一只气囊充气而另一只没有充气而向一边严重倾斜。
差动阀的工作原理如图所示。
差动阀的主要作用：
1）在曲线上时，左右两只气囊必须保证一定的压差，否则车体将会发生倾斜；
2）车体左右摇摆振动时，也必须保证一定的压差，否则将加剧摇摆。
2CRH 动车组所用差动阀的型号为DP5，其设定的压力差一般为（150 20）kpa(1.5kg/2cm )。
空气弹簧的结构和分类
空气弹簧大体上可分为囊式和膜式两种。
（1）囊式空气弹簧又可分为单曲、双曲和多曲囊式空气弹簧等形式。
双曲囊式空气弹簧结构如图所示。
特点：制造工艺简单，使用寿命长；但刚度大，振动频率高，故现在车辆上基本不用。
（2）膜式空气弹簧可分为约束膜式和自由膜式空气弹簧两种。
1）约束膜式空气弹簧：由内、外筒将橡胶囊约束在内，如图所示。
特点：刚度小，振动频率低，可方便地通过约束裙的形状来控制其弹性特性。
但橡胶囊工作情况复杂，耐久性差。
2）自由膜式空气弹簧：无内、外约束筒，如图所示。
特点：无约束橡胶囊变形的内、外筒，可减轻橡胶囊的磨耗，提高使用寿命；安装高度低，可明显降低车辆地板轨距面的高度；具良好的负载特性，其弹簧特性可通过改变上盖板边缘的包角加以适当调整；质量轻。
根据以上各种空气弹簧的特点，在现在机车车辆上，自由膜式空气弹簧应用最广泛。
我国引
进并合作产生的高速动车组1CRH 、2CRH 、5CRH 所采用的空气弹簧，尽管结构尺寸不同，
但均属于自由膜式空气弹簧。
另外，空气弹簧的橡胶囊由内、外橡胶层，帘线层和成型钢丝圈组成。
其中，空气弹簧的荷载主要是有帘线承受，而帘线的材质对空气弹簧的耐压性和耐久性起着决定性作用，故采用高强度人造丝、维尼龙或卡普龙作为帘线。