空气弹簧的简介与设计

3.空气弹簧性能要求与失效模式-性能曲线
3.空气弹簧性能要求与失效模式
空气弹簧失效鱼骨图 胶料耐老 化性差 外层胶 橡胶气囊
帘布层
胶料气 密性差
性能 不好
与内、外层 胶粘合不牢
钢丝胶 胶料耐曲 挠性不够
胶与钢丝 粘合不牢
上座
强度不够
内 层 胶
与帘布胶 粘合不牢 胶料气 密性差
空气弹 簧失效
强度不够
GB/T 2941-2006 《橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序》 GB/T13934-2006 《硫化橡胶或热塑性橡胶屈挠龟裂和裂口增长的测定》 GB/T14450 -2008《胎圈用钢丝》 GB/T 9102-2003《锦纶6轮胎浸胶帘子布》 ……
空气弹簧设计建议了解的相关标准
3.空气弹簧研发流程
性能试验
空气弹簧动力学模型
样机试制
结构设计
整车动力学模型
计算分析
模具设计及制造 零部件加工 工艺设计
综合性能试验 垂向疲劳试验 高、低温试验 爆破试验
客ro/engineer Solidworks AutoCAD
3.空气弹簧性能要求与失效模式-性能曲线
空气弹簧耐压强度试验台
5.空气弹簧有限元分析技术
空气弹簧有限元计算分析
5.空气弹簧有限元分析技术
35 30 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 位移(mm) 120 140 160
载荷(kN)
载荷(kN)
7bar
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 40 80
外层胶 第二层帘子布 第一层帘子布 内层胶
外层胶----耐老化、耐屈挠、有较高的定伸应力 内层胶----耐老化、好的气密性 帘布胶----与帘线的粘结性能好 钢丝胶----较高的定伸应力、与钢丝的粘结性能好、压出性能好
2.空气弹簧结构和分类-胶料
耐热氧—生胶体系的优选
NR与CR气囊胶料性能比较
性 能 NR 66 25.8 640 CR 54 21.1 792 硬度(邵氏A型)/度 拉伸强度/Mpa 扯断伸长率/% 热老化性能（100℃×7d) 硬度变化/度 扯断强度变化率/% 扯断伸长率变化率/% 耐臭氧老化性能 +21 -65 -278 +16 -11 -44
NR/CR气囊胶料性能比较
(40℃×48h×55%RH,
50pphm)
3级
0级
CR分子结构中，含有乙烯基氯，致使CR中双键和取代基的反应活跃都下降，对比而言，
CR/NR或纯CR生胶体系均比以往国内采用的纯NR生胶体系的老化性能优异。
2.空气弹簧结构和分类-胶料
耐热氧—交联形态最佳化
对交联形态最佳化的减振橡胶来 讲，出于物性和加工性能两方面 的原因，多数场合是采用硫黄进 行交联的。兼备耐热性和耐疲劳 性，这在改善橡胶类材料的耐热 性上是十分重要的，配方上大多 采用半有效硫化体系。
CR硫化胶中各组分都会影响材料的焦烧性能，从抑制胶料在室温下发 生从α聚合体向β聚合体转化入手，改善胶料的加工和储存稳定性。
2.空气弹簧结构和分类-胶料
耐疲劳老化—防老体系优化
空簧胶料的耐屈挠性能比较 胶料的耐屈挠性能 不出现龟裂的屈挠次数，万次 达到6级的屈挠次数，万次 原NR配方 6.6 37.4 改进前CR 37.4 52.4 改进后CR 大于200 大于200

tex是特，tex指1000米长的纤维束的克数 D是旦尼尔，简称旦，指9000米长的纤维束的克数 换算关系：即1tex=10dtex， 1D=10/9dtex
神马实业股份有限公司产品
930dtex/2-10000米次规格帘线； 单丝重量为930g； 98.4EPD—密度为98根/10cm； 54″—幅宽为54英寸，即约为137cm；
……
目前，空气弹簧和悬架技术仍在发展中。
2.空气弹簧结构和分类
1. 2. 3.

膜式结构 囊式结构 混合式
装配用螺柱 装配&气路螺柱 装配用螺孔 气路接口 盖板 囊皮 缓冲块
4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
活塞
活塞装配用紧固件 腰环钢圈
2.空气弹簧结构和分类

囊皮结构
1. 2. 3. 4.
下座
强度不够
橡胶老化
橡胶支撑
4.空气弹簧的试验与检测
六通道电液伺服空气弹簧综合性能试验台 气囊24h的内压降不得超过0.02MPa。 气囊的破坏内压不得低于2.00MPa。 气囊帘布层间的粘附强度不得低于6kN／m。 气囊的台架寿命不得低于300万次。 垂向动特性试验台
4.空气弹簧的试验与检测
高低温恒温恒湿试验箱
尼龙66
浸胶帘子 布广泛适 用于橡胶 工业的轮 胎骨架材 料，具有 强度高、 耐高温、 耐疲劳、 耐冲击等 优良特性 ，适用于 斜交载重 胎、工程 胎、航空 胎。
2.空气弹簧结构和分类-帘子布 1400dtex/2

dtex:分特，重量单位，指10000米长的纤维束的克数
（纱线和纤维都很细，用每米的重量来表达没有实际意义）
1934年，美国凡士通公司研制出空气弹簧悬架系统（AIREDE空气弹簧）。
1934年，通用汽车公司采用了前螺旋弹簧独立悬架。 1938年，别克汽车第一次将螺旋弹簧应用到汽车后悬架上。 1944年，凡世通公司与通用汽车公司合作，在通用客车上进行了空气弹簧首次装车试验。 1950年，福特汽车公司的麦弗逊制成了麦弗逊式独立悬架，是轿车上应用较多的悬架形式。 1953年，通用汽车公司经过大量的产品研制开发工作，开始生产装有空气悬架的客车。 1984年，林肯大陆轿车采用了可调整的空气悬架系统，从此电控悬架在汽车上开始采用。
3.空气弹簧性能要求与失效模式
GB/T13061-1991 《汽车悬架用空气弹簧 橡胶气囊 》
GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》 HG/T 2198-2011 《硫化橡胶物理试验方法的一般要求》 GB/T531-2008 《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法》
5bar
120 位移(mm)
160
200
空气弹簧有限元分析及数据处理
6.空气弹簧计算算例与有限元分析算例 2B5272提升桥应用计算算例

6.空气弹簧计算算例与有限元分析算例
2B5272提升桥应用计算算例
6.空气弹簧计算算例与有限元分析算例
2B8677空气弹簧ABAQUS有限元分析算例
2.空气弹簧结构和分类-胶料
耐疲劳老化—防老体系优化 由于减振橡胶是在动态下使用的，它的老化(氧老化、臭氧老化、和 疲劳老化)远比静态时严重得多，各老化因素不仅单独作用，还以各种各
样的耦合形式对橡胶施加作用，如机械方面的影响因素(载荷、振动条件
等)常常有大气中的氧、臭氧和光等参与作用，还有热(温度)也参与作用， 从而将导致橡胶的发粘(切断交联)硬化(交联的进行)或者龟裂及裂纹等现 象发生，所以防老剂的使用及其配合十分重要。同时,新型防老剂的开发 应用也有很好的前景。
空簧产品的疲劳性能比较 产品名称 胶囊胶料 产品疲劳试验结果
EQ6111汽车空簧
NR配方 CR配方
疲劳次数50万次时产品破坏 疲劳次数300万次后产品完好
2.空气弹簧结构和分类-胶料
改进前后空气弹簧气囊老化实物图
天然橡胶气囊(使用1年后表面龟裂)
氯丁橡胶气囊(使用1年后表面完好)
2.空气弹簧结构和分类-尼龙66帘子布
从生胶体系、硫化体系和防老体系考虑进行配方设计，使三者达到共硫化。
2.空气弹簧结构和分类-胶料
耐热氧—交联形态最佳化
NR和CR硫化曲线对比
三种硫化体系的并用胶硫化曲线
根据NR（天然橡胶）和CR（氯丁橡胶）胶料的硫化曲线不同，探索不同硫化体系对胶料硫化性能的影 响，使外层胶和帘布胶的粘合问题得以解决。
目
1
2 3 4 5 6
录
空气弹簧发展史
空气弹簧结构和分类 空气弹簧性能要求与失效模式 空气弹簧的试验与检测 空气弹簧有限元分析技术 空气弹簧计算算例与有限元分析算例
1.空气弹簧发展史
1580年，四轮马车上使用钢板弹簧（悬架）。 1900年，美国人哈德福发明了第一个汽车减振器。 1933年，美国凡士通公司（哈维·凡世通 Harvey Firestone）研发出第一个空气弹簧。