橡胶空气弹簧
空气弹簧
3) 套筒式空气弹簧的刚度 (1) 空气弹簧的刚度公式推导 当活塞由于振动而向下移动ｈ时，工作缸容积减小了ｄＶ（Ｖ=Ｖ0一 ｄＶ，ｄV=Ah），根据气体状态方程有：
(6-31)
又V0＝Ｈ0Ａ, 故可将上式变为：
则
振动时，工作缸中的空气压力因压缩和拉伸而变化。振动时活塞上 的载荷P和位移ｈ间的关系为：
也能得到足够低的刚度。
(4) 空重车自振频率基本不变 为了更清楚地看出刚度随载荷变化的情况，设静载荷Pst变P1，容积变为Ｖ1，内压力变为 p1，则刚度Ｋ1变为： (6-37) 自振频率为： (6-38) 于是，静载荷变化前后的刚度比为： (6-39) 因为空气弹簧悬挂装置通常都装有高度控制阀，所以，当静载荷变化时，工作缸内的容积不 变（V1=Ｖ0），于是静载荷变化前后的刚度比为： (6-40)
1) 载荷Ｐ和内压力p的关系
为了求出载荷Ｐ和内压力p的关系，作一平面Ａ一Ａ切于橡胶空气囊 的表面且垂直于气囊的轴线，如图6—16 (ａ)所示。由于胶囊是柔软的橡 胶薄膜，根据薄膜理论，这种气囊不能传递弯矩和横向力，因此，在通 过气囊切点处只传递平面Ａ—Ａ上的力。 由力的平衡条件得：
（６—４２）
式中Ａ1和Ｒ分别为橡胶空气囊的有效承压面积和有效半径。
由式（６—３５）、（６—３８）和（６—４０）可知，静载荷变化前后的自振频率比为： (6-41) 由此可见，在采用高度控制阀的情况下，空重车的自振频率基本上保持不变。
(5) 空气弹簧的当量静挠度 通常把簧上载荷P与相应状态下的空气弹簧刚度Ｋ之比 P/K=fdst 称为空气弹簧的当量静挠度。
3 . 铁道车辆空气弹簧特点 铁道车辆上采用橡胶帘线式（简称橡胶式）空气弹簧, 它也具有上述套筒式 空气弹簧的基本特性，但又有其特点。 橡胶式空气弹簧的承压面积Ａ1不是常数，而是随载荷变化的。 因为当载荷Ｐ 变化时，橡胶囊的形状也随着改变，因而承压面积Ａ1和半径也随之改变。 图６—１６表明橡胶式空气弹簧的工作原理，通常将任意状态下外载荷 Ｐ和囊内压力p之比P/p=A1称为有效承压面积，与之相应的橡胶囊半径Ｒ称 为有效半径。
橡胶空气弹簧隔振设计及性能分析
刘业刚·橡胶空气弹簧隔振设计及性能分析2021年 第47卷·53·作者简介：刘业刚（1987-），男，硕士，中级工程师，主要从事汽车非轮胎橡胶制品的研究开发工作。
收稿日期：2021-03-02橡胶空气弹簧是橡胶和帘线制成的弯曲气囊。
胶囊的双侧可以用两块钢板连起来，形成封闭，构成压缩空气室。
橡胶和帘线自身没有承重能力，通过填充在胶囊中的压缩空气进行支承。
它是依靠改变其中的压缩空气的压力来获得所需的刚性。
目前，对于橡胶空气弹簧的运用在中国已经十分成熟，尤其是在高精度仪器和工业设备以及车辆等方面的运用。
1 橡胶空气弹簧的工作原理橡胶空气弹簧是一种气压振动隔离仪。
在实现作用时间间隔内，位移变化不随环境载荷的添加而变动，即具备零压缩的特征。
橡胶空气弹簧作用时，里面充满高压气体(内部压力小于0.7 MPa)，出现一系列高压下形成的气体柱。
负载能力增大，从而使弹簧的缩短，内部的体积缩小，弹簧的刚性增大，里面的气体柱的有效承载面积增加。
当负载能力降低时，弹簧的长度会增大，内部空腔的体积会增加，弹簧的刚度将减弱，气柱在腔室中的有效承载面积将减小，弹簧的承重载荷能力将降低。
在空气弹簧的有效冲击下，空腔的高度，空腔的体积和空气弹簧的承载强度将正常而灵活的传递。
这是一种十分方便的隔振器[1]。
2 橡胶空气弹簧的设计与应用2.1 橡胶空气弹簧的设计（1）空气弹簧张力的大小多数取决于内部结构的形状和材料的不同。
在选择不同成分的橡胶时，我们橡胶空气弹簧隔振设计及性能分析刘业刚(青岛科技大学 高分子科学与工程学院，山东 青岛 266042)摘要：橡胶空气弹簧是气囊减振器,随着各种精密仪器的广泛应用，这些精密仪器的使用对外界环境的要求也越来越高。
在隔振方面，用橡胶空气弹簧进行隔振，减少了外界环境对各种精密仪器的影响。
本文具体剖析了橡胶空气弹簧的隔振设计和隔振性能，表明橡胶空气弹簧在一些高精度仪器、工业设备以及车辆上的一些隔振设计是合理可行的。
橡胶空气弹簧规格尺寸表
橡胶空气弹簧规格尺寸表英文回答：Air springs, also known as rubber air springs or air suspension springs, are widely used in various industries and applications. They provide a flexible and adjustable support system that can be used to isolate vibrations, absorb shocks, and provide load support. These air springs are typically made of rubber and reinforced with fabric or metal components.The specifications and dimensions of rubber air springs vary depending on their intended use and the manufacturer. However, there are some common parameters that are usually provided in a specification table. These include the diameter, height, maximum load capacity, operating pressure range, and the number of convolutions or layers.For example, let's consider a specific rubber air spring used in the automotive industry. Its diameter mayrange from 100mm to 300mm, and the height may vary from150mm to 400mm. The maximum load capacity can be anywhere from 1000kg to 5000kg, depending on the design and construction. The operating pressure range may be specified as 0.5 bar to 7 bar, indicating the minimum and maximum pressure levels at which the air spring can operate effectively. The number of convolutions or layers can vary from 2 to 6, with each layer providing additional strength and flexibility.In addition to these basic specifications, there may be other parameters mentioned in the table, such as thenatural frequency, spring rate, and the type of endfittings or mounting options available. The natural frequency is an important factor to consider as it determines the dynamic response of the air spring and its ability to isolate vibrations. The spring rate indicates the stiffness of the air spring and its ability to support the load. The end fittings or mounting options may include different types of connections, such as bolt-on, threaded, or flanged, to facilitate easy installation and integration into the system.中文回答：橡胶空气弹簧，也被称为橡胶气弹簧或空气悬架弹簧，在各个行业和应用中广泛使用。
橡胶空气弹簧的研制
气囊总成的下活塞配合 。工作部分主要是过气囊高
度 中线 的下半 部分 ， 因此 上 子 口 的帘 布 反包 长 要 大 于下 子 口， 以保 证下 部 的耐 曲挠性 。反 包长度 越 长 ， 气 囊 的厚 度 越 厚 ， 形 能 力 越 小 ， 间 减 切 应 力 越 变 层
１ 工艺参数对气囊成 品性 能的影 响
河 南 化 工 Ｈ Ｎ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Ｃ Ｅ Ｃ ＬＩ Ｄ Ｓ Ｒ Ｅ Ａ Ｈ ＭＩＡ Ｎ Ｕ Ｔ Ｙ
２０ ０ ７年
表 １ 三种 胶 的 配 方 及 物 理 性 能
第２ ４卷
此选 用方 形截 面 。胎趾 填充 胶是保 证气 囊上 部 肩部 尺 寸和下 部尺 寸 的正确 ， 目的稍有 不 同 ， 下部 不仅 填
钢 丝 圈直径 同总 成法 兰 的配合 必须保 证气 囊 的 密封 性 能 ， 径过 大 ， 口部 位 橡 胶 层 过厚 ， 直 子 引起 硫
化时钢丝圈偏移 ， 造成使用时磨损脱层漏气 ； 过小 ， 装模困难 ， 口部位漏帘 布 ， 子 使用安装 困难且易装
偏， 同法 兰配 合不 好 。钢 丝 圈截 面形 状 为 圆 形 时受 随 着帘 布角度 的增 大 ， 囊 的径 向刚度 增 大 、 气 工
ｐ ｏ ｕ ｔｐ ｏ ｅ ｔｅ ｎ ｓ ｈａ ａ ｔｒｓｉ ｓ ｏ ｕ ｂｅ ｉ ｐ ｉ ｇ ａ ｅ ｇ ａ ａ ｔｅ ｒ ｄ ｃ ｒ ｐ ｒｉｓ ａ ｄ ｕ ｅ ｃ ｒ ｃ ｅ ｔｃ ｆｒ ｂ ｒ ａｒｓ ｒｎ ｒ ｕ ｒ ｎ ｉｄ． ｉ Ｋｅ ｒ ｓ：ｕ ｂｅ ｉ ｐ ｎ ；ｖ ｌ ａ ｚ ｔ ｎ ｄ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ｒ ｂ ｒ ａｒｓ ｒ ｇ ｉ ｕ ｃ ｎｉａ ｉ ｉ ｏ
１ ３ 钢 丝 圈形状 、 寸和 胎趾 尺寸 、 ． 尺 形状 的确 定
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。
空气弹簧生产工艺
空气弹簧生产工艺
空气弹簧是一种可以根据载荷重量来调节高度和硬度的弹簧装置。
它由带有弹性气囊的金属构架组成，当气囊内注入或排放气体时，可以改变弹簧的高度和硬度。
空气弹簧的生产工艺一般包括以下几个步骤：
首先，准备材料。
空气弹簧的金属构架一般由钢材或铝合金制成，而气囊则通常由橡胶或塑料制成。
在生产之前，需要准备好所需的钢材、铝合金、橡胶或塑料等原材料。
接下来，制造金属构架。
首先按照设计要求，将钢材或铝合金进行切割、成型等加工工艺。
然后，通过焊接、镗孔等工艺将金属构架的各个零部件组装成整体。
在组装过程中，需要确保金属构架的结构紧密、稳固，以确保其在使用过程中的安全性和稳定性。
然后，制造气囊。
根据设计要求，将橡胶或塑料材料进行模塑工艺，将其制成符合要求的气囊形状。
在模塑过程中，可以添加一些特殊的化学处理剂，以增强气囊的弹性和耐磨性能。
接下来，将气囊安装到金属构架上。
首先，将气囊的一端连接到金属构架的固定点上，然后使用专用工具将气囊的另一端连接到金属构架的调节装置上。
在连接过程中，需要确保气囊的连接紧密、密封，以确保其能够正常进行气体的充放操作。
最后，对空气弹簧进行测试和调试。
将空气弹簧放置到测试设备中，进行气囊充放气、高度和硬度调节等测试。
通过测试，
可以确保空气弹簧的质量和性能符合设计要求。
总结起来，空气弹簧的生产工艺包括准备材料、制造金属构架、制造气囊、安装气囊到金属构架上以及测试和调试等步骤。
这些工艺的严格执行可以确保空气弹簧的质量和性能达到要求，以满足客户的需求。
空气弹簧资料
能利用静态性能曲线图表确定工作参数选型
（一）、对静态性能曲线图表的解释
１、图表的底轴线［１］，表示橡胶空气弹簧的工作表示。
２、右边轴线［2］，表示橡胶空气弹簧的内部容积，其单位用Kn表示，它是底轴线的［１］函数。
３、左边轴线［３］，表示橡胶空气弹簧的内部容积，其单位用dm3表示，也是底轴线的［１］函数。
a、计算330mm高度处相交于点[14]受力为F3＝35.1Kn
其有效面积
b、计算点[13]的工作压力：
注意
以上是隔振体的静态参数，用户根据实际应用经过必要的估算，可以导出它在运动过程中相应的动态参数。
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西安弘力橡胶有限责任公司
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陕西省西安经济技术开发区沣京工业园沣京二路16号
橡胶空气弹簧端封形式及装配结构
Types code &name of Rubber air spring
橡胶空气弹簧产品型号、代号及命名
西安弘力橡胶有限责任公司
西安弘力橡胶有限责任公司,原名西安市户县橡胶密封件厂,创建于1985年,迄今已有20余年历史.2003年搬迁,改造、扩建,迁址于西安经济技术开发区沣京工业园，地处西汉高速路畔,交通十分发达.公司占地面积10000多平方米，新建投资规模1200余万元,职工人数60余人,年销售额1000万元以上.主要生产橡胶空气弹簧,橡胶气囊,空气弹簧等系列产品.
１、确定空气冲程调节器的行程Ｓ。
Ｓ＝最大推荐高度375mm－最小推荐高度120mm=255mm。
２、确定任何已知高度上的力：只要将高度点向上垂直移动，相交于任何一个静态压力曲线上的点，以此点向右划水平线，相交于右轴力刻度线上的点，以该点取读数值。
空气弹簧标准及性能参数
3
2
图：有效面积和承载力： AW=F/P 式中：AW---橡胶空气弹簧有效面积，mm ， F—橡胶空 气弹簧负荷，kN, P—橡胶空气弹簧的内压，MPa, 3.10 有效直径 De
按有效面积计算的圆直径。 最大外径Ｄm 橡胶空气弹簧在充入最大工作气压后，在整个工作行程中所达到的最大 外直径。 爆破压力 橡胶空气弹簧进行爆破试验时，爆破时橡胶空气弹簧内达到的最大压力。 4. 产品分类 4.1 产品类型 橡胶空气弹簧按形状分为囊式、膜式和袖筒式三大类。按密封结构形式分为压力自封 式、轮缘夹紧式、箍环密封式和混合式四大类。 产品型号（略） 5. 技术要求 6 运输与贮存 橡胶空气弹簧在运输与贮存过程中，应尽量保持干、阴晾。应避免暴晒，禁止与酸、 碱、油和其它有机溶剂接触，远离热源。
3.7 最低高度 HL 橡胶空气弹簧总成在设计高度时充入最大工作气压后压缩到极限位置时的高度。
工作行程 S 橡胶空气弹簧总成最高高度与最低高度之差值。橡胶空气弹簧可在此范围
内振动。
有效面积 Aw 能将空气弹簧内的空气压力以力的形式传递到与之相接触零件上的平
面。 在柱塞或缸体这样的刚性结构体上，有效直径 dw 的尺寸是柱塞内直径的尺寸。 而 在柔性结构的空气弹簧上，有效直径 dw 则始终小于空气弹簧的外直径。在空气弹簧 胶囊壁上，切线垂直于弹簧力以及承载力的地方，有效平面 AW 就是外界线，就是膜式弹 簧的最低弯曲点或多曲弹簧的活动环的最高和最低点。
另一组是将橡胶空气弹簧总成调整到建议设计高度然后向橡胶空气最高高度最低高度弹簧总成内充入一定气压的空气关闭进气阀门保证空气弹簧总成在上下运动过程中气压不泄漏测量出位移与负荷能力变化的曲线叫做变压曲线如图08分别表示空气弹簧在设计高度时气压为03mpa05mpa08mpa位移与负荷能力曲线作为在某一设计高度时使用橡胶空气弹簧的依据
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橡胶空气弹簧
橡胶空气弹簧，俗称气胎、波纹气胎、气囊、皮老虎等。
橡胶空气弹簧为曲囊式结构，其曲囊数通常为 1~3 曲囊，但根据需要也可以设计制造成 4 曲或 5 曲以上，还可以在一定条件下将两个空气弹簧叠加使用。
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现有的曲囊式橡胶空气弹簧的端部结构，根据联接方式可以分为三大类：一类为固定式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸和曲囊最大外径相等或略小一些，钻若干个孔后用法兰环和端板紧固联接；另一类为活套式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸比曲囊最大外径小得多，无须钻孔，用一个特制的法兰环和一个普通端板紧固联接；第三类为自密封型，不用法兰联接，压入端板，充入压缩气则自行密封。
两曲以上的曲囊型橡胶空气弹簧，还配有彩塑喷涂和金属腰环或橡胶的多股弹钢丝腰环，装置在相邻的两个曲囊之间。
空气弹簧波纹的结构
空气弹簧是一种精密设计的橡胶 / 纤维波纹管，它包括一个压缩空气包。
这种橡胶波纹本身不能提供力或支撑荷载，是通过空气包来完成的。
晨光橡胶厂空气弹簧是一种带有专门设计的金属端盖的高技术弹性波纹管。
我们的标准双曲囊弹簧波纹管实际是由 4 层组成的。
一层压延橡胶内衬。
一层帘线加强橡胶层。
又一层帘线加强橡胶层（该层用帘线以一定的夹角和联结第一层联结）。
一层压延橡胶外壳。
我们的空气弹簧大多都是高强度结构适合于较高的压力。
在这种情况下，可设计成包括内衬、外壳及帘线加强橡胶层的四层结构。
双曲囊空气弹簧是标准型。
在用高强度结构的场合，选择掼和具体参数表以及索引中有说明。
如果高强度型号被省略了，那么就是不提供其特殊部件。
每种空气弹簧都有型号注明。
此型号通过硫化（或胶化）式序压到波纹管上。
如
280126G-1等。
空气弹簧的用途及应用领域
橡胶空气弹簧主要应用在造纸机械行业，用于校正器，压光机，压榨、刮刀、网部等多个部位进行行程调节和张力控制，除此之外还用于汽车、火车、建筑、化工、机制、安装以及军工等行业所有需要减震、隔震及行程控制的部位。
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等压曲线图
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等压曲线图为一组等压线（P=0.2MPa～P=0.8MPa）的承载力/位移行程曲线及P=0.7MPa时的空簧容积/位移行程曲线。
图中 C 线为承载力纵坐标。
V 线为空簧内容积纵坐标。
A线为设计高度线。
B 线为安全伸长高度线。
B 线右侧阴影区建议尽量不用或慎用。
H 线为空簧高度位移行程横坐标。
图中a～g为充气压力 P=0.2～0.8MPa 各等压条件下的承载力/位移行程曲线。
h为充气压力P=0.7MPa等压条件下的空簧容积/位移行程曲线。
1、空气弹簧用作行程调节时，可代替气缸或油缸以型号：580306H－3为例，可求出以下参数
①、最低高度和最大高度以及设计高度、安全行程可由图上横坐标直接读出，分别为118、374、306、354
②、全行程＝最大高度－最小高度＝374-118＝256安全行程＝354-118＝236
③、求某充气压力下设定高度的承载力：如当P=0.5MPa H=150mm时，此时空簧的承载力由图查出C=12390Kg，如（1）点对应的C线纵坐标所示。
承载力是一个随高度升高而逐渐减小的量，但变化比较平缓。
④、求某充气压力下，空簧在设计高度下的有效面积，如上述③条件下，空簧的有效面积A=C÷P＝12390÷5＝2478cm2。
⑤、求P=0.7MPa和空簧在150mm工作高度下的内容积V，上述③条件下的容积由图V线上查出V=32dm3，如（2）点对应的V线纵坐标所示。
这里要特别指出：空簧内容积随充气压力增减变化甚微，故只给出一条 0.7Mpa压力下的容积/行程曲线，其他压力下容积数值可近似由此曲线查知。
2、空簧用作减震器时可代替钢质弹簧
例一、40 T振动筛，安装4个空簧，则每个空簧承载力C=10 T。
如选580306H-3
①、求在设计高度306时充气压力多少？直接读580306H-3图P = 0.49Mpa。
如（3）点所示，压力在 0.4～0.5Mpa 之间，用内插法求出P=0.49Mpa
②、求充气压力0.4MPa，工作高度是多少？直接读580306H-3图， H=148mm。
如（4）点所示，其对应的H线横坐标值。
③、有效直径和几何直径
有效面积A＝C÷P＝10000÷4＝2500cm2
有效直径D0＝2√A÷兀＝564.2mm
如用P=0.4MPa时，需要的有效直径小于选用的几何直径Φ580，因此选580306H-3 是适合的。
如工作压力P=0.5MPa，则有效面积 A=2000cm2 ，D0＝504.6mm，空簧选几何直径Φ520mm既可满足要求。
例二、某型号振动磨机，承载力 20T，根据需要需安装 12 个空簧，工作压力0.25MPa，振幅≤50mm，行程100～200mm，应选那种型号空簧为宜？减震效率是多少？（安全系数取0.7）
20T÷0.7＝28571Kg
28571÷12＝2381Kg/个
有效面积A=2381÷2.5＝952cm2
D0＝2 √A÷兀 =348mm
选350255H-2空簧12个可满足使用要求
减震效率图
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减震效率可由减震效率图查出，本例横坐标固有频率Fn实测值为100cpm（1.66Hz）。
纵坐标设备实际震动频率 Ff为1000cpm（16.6Hz）。
Ff和 Fn两坐标交点恰好在99％减震效率线上，因此本例的减震效率为99％。
如果两坐标交点在相邻两条减震效率线之间则可用对数坐标进行内插法计算出，也可用下列公式计算求出：
震动传递率＝1÷［（Ff÷Fn）2－1］
减震效率＝1－震动传递效率
Ff－设备实际频率本例Ff＝1000cpm（转/分）
Fn－空簧的实测固有频率本例Fn＝100cpm
所以，震动传递率＝1÷［（1000÷100）2－1］＝1％
减震效率＝1－1％＝99％。