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板彈簧
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板彈簧(Leaf spring),簡(jiǎn)稱(chēng)板簧,由不少于1片的彈簧鋼疊加組合而成的板狀彈簧。

板彈簧通常用于輪式車(chē)輛懸架,最初稱(chēng)為層壓托架彈簧,有時(shí)稱(chēng)為半橢圓彈簧或手推車(chē)彈簧,它是最古老的彈簧形式之一,可以追溯到中世紀(jì)。

簡(jiǎn)介

板彈簧為截面是長(zhǎng)方形的長(zhǎng)圓弧形彈簧鋼。在最常見(jiàn)的配置中,弧的中心提供了軸的位置,而在任一端形成的環(huán)附接到車(chē)輛底盤(pán)。對(duì)于非常重的車(chē)輛,可以由多個(gè)層疊在一起的多個(gè)葉片制成板彈簧,通常具有逐漸變短的葉片。板彈簧可用于定位和一定程度的阻尼以及彈簧功能。雖然夾層摩擦提供了阻尼作用,但其控制不佳,并導(dǎo)致懸架運(yùn)動(dòng)中的靜摩擦力。為此,一些制造商已經(jīng)開(kāi)始使用單片彈簧。

板彈簧可以直接連接在兩端的框架上,或直接連接在一端,通常是前端,另一端通過(guò)鉤環(huán),短擺臂連接。松緊帶來(lái)了壓縮時(shí)葉片伸長(zhǎng)的趨勢(shì),從而使彈性更柔軟。一些彈簧終止于凹入端,稱(chēng)為勺子端(很少使用),用于承載旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。

原理

當(dāng)板彈簧安裝在汽車(chē)懸架中,所承受的垂直載荷為正向時(shí),各彈簧片都受力變形,有向上拱彎的趨勢(shì)。這時(shí),車(chē)橋車(chē)架便相互靠近。當(dāng)車(chē)橋與車(chē)架互相遠(yuǎn)離時(shí),板彈簧所受的正向垂直載荷和變形便逐漸減小,有時(shí)甚至?xí)聪颉?/p>

主片原野卷耳受力嚴(yán)重,是薄弱處,為改善主片卷耳的受力情況,常將第二片末端也彎成卷耳,包在主片卷耳的外面,稱(chēng)為包耳。為了使得在彈性變形時(shí)各片有相對(duì)滑動(dòng)的可能,在主片卷耳與第二片包耳之間留有較大的空隙。有些懸架中的板彈簧兩端不做成卷耳,而采用其他的支撐連接方式,如橡膠支撐墊。

扁平長(zhǎng)方形的鋼板呈彎曲形,以數(shù)片疊成的底盤(pán)用彈簧,一端以梢子安裝在吊架上,另一端使用吊耳連接到大梁上,使彈簧能伸縮,適用于中大型的貨卡車(chē)上。

汽車(chē)板彈簧是十分重要的。大家知道板彈簧是由許多具有彈性、寬厚一致,而且長(zhǎng)短不一的鋼片所組成的。其作用是把車(chē)架車(chē)橋用懸掛的形式連接在一起,裸露在車(chē)架與車(chē)橋之間,承受車(chē)輪對(duì)車(chē)架的載荷沖擊,消減車(chē)身的劇烈振動(dòng),保持車(chē)輛行駛的平穩(wěn)性和對(duì)不同路況的適應(yīng)性。

板彈簧在承受載荷沖擊時(shí)形成伸展運(yùn)動(dòng),鋼片與鋼片之間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦,也就是產(chǎn)生擠壓拉伸現(xiàn)象,兩個(gè)摩擦表面又產(chǎn)生兩個(gè)不同方向的運(yùn)動(dòng)摩擦力,造成板彈簧溫度升度,出現(xiàn)表面拉傷,呈現(xiàn)出細(xì)小的烈紋,在載荷沖擊頻率增大的同時(shí),伸展運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦運(yùn)動(dòng)力也在增大,在應(yīng)力集中點(diǎn)達(dá)到疲勞極限就會(huì)造成單片或整垛斷裂。

根據(jù)運(yùn)動(dòng)力學(xué)的原理試驗(yàn)證明:一個(gè)做壓伸運(yùn)動(dòng)的鋼件,在運(yùn)動(dòng)頻率增大時(shí)鋼件的溫度升高,強(qiáng)度下降,在應(yīng)力集中點(diǎn)出現(xiàn)烈紋并逐漸擴(kuò)大和加深,到了疲勞極限就會(huì)損壞。板彈簧也同樣如此,只是它具有較高的彈性,比一般鋼件耐久。板彈簧斷裂除了其它原因之外,主要的原因就是潤(rùn)滑不良而造成的,應(yīng)該引起駕駛員和技術(shù)管理人員的重視,及時(shí)做好板彈簧的潤(rùn)滑工作。以便減少摩擦分散應(yīng)力,防止鋼片表面拉傷;減少灰塵、泥土及水的侵入,防止銹蝕;還有散熱降溫,防止彈性強(qiáng)度下降。

一般的潤(rùn)滑方法是:新車(chē)磨合期結(jié)束就應(yīng)該進(jìn)行,夏冬兩季在用車(chē)時(shí)進(jìn)行。潤(rùn)滑作業(yè)時(shí)首先把板彈簧拆下來(lái),打開(kāi)中間穿心螺栓,使鋼片散開(kāi),然后在鋼片兩面均勻地涂抹鋰基潤(rùn)滑脂或石墨潤(rùn)滑脂,裝復(fù)后兩個(gè)摩擦表面之間形成油膜(完成一組板彈簧潤(rùn)滑作業(yè)只需更換一片斷片的時(shí)間)。

優(yōu)缺點(diǎn)

板彈簧的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,成本低廉,維修方便。它既是懸架的彈性元件,又是懸架的導(dǎo)向裝置。它的一端與車(chē)架鉸接,可以傳遞各種力和力矩,并決定車(chē)輪的跳動(dòng)軌跡。同時(shí),它本身也有一定的摩擦減震作用。一舉三得,所以廣泛用于非獨(dú)立懸架上。

板彈簧的缺點(diǎn)是只能用于非獨(dú)立懸架,重量較重,剛度大,舒適性差,縱向尺寸較長(zhǎng),不利于縮短汽車(chē)的前懸和后懸,與車(chē)架連接處的鋼板彈簧銷(xiāo)容易磨損等。

盡管缺點(diǎn)不少,但板彈簧仍在各種汽車(chē)上大量使用。為了改進(jìn)板彈簧的性能,減輕重量,提高壽命,出現(xiàn)了變截面板彈簧、單片彈簧等。

分類(lèi)

板彈簧按外形分類(lèi):

(1)橢圓形板彈簧;

(2)半橢圓形板彈簧;

(3)四分之一橢圓形板彈簧;

(4)片彈簧。

橢圓形板彈簧、半橢圓形板彈簧及四分之一橢圓形板彈簧均為組合型式的板彈簧,依靠板與板之間的摩擦力而具有較高的緩沖和減振性能,廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)和鐵道車(chē)輛的懸架系統(tǒng);片彈簧為單片彈簧鋼,多用于機(jī)械設(shè)備和儀器儀表中壓緊工作部件。

材質(zhì)

彈簧片可以選用磷青銅錫青銅、65mn、55Si2Mn、60Si2MnA、55SiMnVB、55SiMnMoV、60CrMn、60CrMnB、301、316等。

其他用途

(1)對(duì)于鐵匠

因?yàn)榘鍙椈墒怯奢^高質(zhì)量的鋼制成的,所以它們是鐵匠最喜歡的材料。在尼泊爾孟加拉國(guó)菲律賓巴基斯坦等傳統(tǒng)鐵匠仍然生產(chǎn)了大量工具的國(guó)家,廢舊車(chē)的板彈簧經(jīng)常用于制作切削刀具等工具。

(2)用于蹦床中

板彈簧也取代了一些蹦床(稱(chēng)為軟邊蹦床)中的傳統(tǒng)螺旋彈簧,這提高了用戶(hù)的安全性并降低了腦震蕩的風(fēng)險(xiǎn)。板彈簧圍繞框架間隔開(kāi)“腿”,從基架分支以懸掛跳躍墊,從而提供彈性。

(3)用于離合器

汽車(chē)離合器中常見(jiàn)的“隔膜”是一種板彈簧。

標(biāo)準(zhǔn)

(1)YB/T 5310-2006 彈簧用不銹鋼冷軋鋼帶,YB/T 5063-2007 熱處理彈簧鋼帶;

(2)GB/T 19844-2005 鋼板彈簧,GB/T 1222-2007 彈簧鋼。

參考資料 >

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