【晨暉彈簧】分享:遇弱則弱、遇強(qiáng)則強(qiáng),鋼板彈簧的工作原理
這是鋼板彈簧,它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,幾個(gè)弧形鋼片疊在一起,上面的鋼片長(zhǎng),下面的鋼片短,這就是人類(lèi)歷史上一個(gè)懸掛使用的彈簧。
它最 早是法國(guó)人發(fā)明出來(lái)的,具體發(fā)明人無(wú)從查證,在17世紀(jì)中葉,法國(guó)地區(qū)開(kāi)始流行這種原始的減震彈簧,主要用在馬車(chē)上。后來(lái)德國(guó)人在1804年搶注了專(zhuān)利,并加以改進(jìn)。
德國(guó)本茨發(fā)明的第 一輛汽車(chē)是個(gè)三蹦子,它的后輪使用的就是鋼板彈簧,此后這種減震裝置就是汽車(chē)的標(biāo)配了。不過(guò)轎車(chē)一般不用它,它主要作用在皮卡、重型卡車(chē)和軍用車(chē)輛上面。如果看到幾塊鋼片疊在一起,那你就要知道,這輛車(chē)肯定能拉很重的貨。
鋼板彈簧看著機(jī)構(gòu)很簡(jiǎn)單,但是要造好可不容易,對(duì)冶金的工藝要求很高?,F(xiàn)在我們見(jiàn)到的鋼板彈簧,使用的是合金彈簧鋼,它的含碳量在0.7%左右,還要加入硅、錳、鉻、釩等元素。
硅主要用來(lái)脫氧和改善鋼材韌性,這類(lèi)鋼片生產(chǎn)出來(lái)后要經(jīng)過(guò)熱處理,先淬火然后回火 ,之后它的彈性極 限就會(huì)變得非常高,耐疲勞且壽命長(zhǎng)。
剪切以后,表面再經(jīng)過(guò)磷化處理,或者是烤藍(lán),形成一層**膜,這樣鋼板彈簧片就做好了。接著在裝配時(shí),各片長(zhǎng)度遞減,疊成倒三角,用中心螺栓定位,兩頭的卷耳用穿銷(xiāo)固定好,中間還要用一個(gè)U形夾來(lái)箍緊。
最 上面的那塊長(zhǎng)鋼板叫主簧片,如果拉的貨物不重,或者是空車(chē),那鋼板彈簧主要就是塊主簧片起作用。主簧片的兩端卷起來(lái)里面有一個(gè)襯套,它有個(gè)形象的名字叫卷耳,這個(gè)卷耳主要用來(lái)與車(chē)架相連接。
車(chē)輛在跑動(dòng)的時(shí)候,如果是空車(chē),這種鋼板彈簧組成的非獨(dú)立懸架是非常硬的,路面有一點(diǎn)起伏,震動(dòng)就能傳遞到駕駛艙內(nèi)。既然是彈簧,車(chē)身下壓它吸收了能量,肯定還會(huì)釋放出來(lái),如果車(chē)輛本身很輕,它回彈的時(shí)候車(chē)輛甚至能蹦起來(lái),這種現(xiàn)象在越野車(chē)上比較常見(jiàn)。
為了改善乘坐體驗(yàn),現(xiàn)在很多越野車(chē)后面用的是鋼板彈簧,前面用的是其它懸架,比如雙叉臂式獨(dú)立懸架,這種車(chē)輛駕駛起來(lái)就要舒適很多。
大貨車(chē)上的鋼板彈簧懸架就比較好了,車(chē)身本來(lái)就重,拉上貨后就更重了。在重量的作用下,鋼板彈簧就比較“溫柔”了,顛簸起來(lái)也比較柔和,就像是在開(kāi)船。
對(duì)于大貨車(chē)而言,特別是后軸數(shù)量超過(guò)兩個(gè)的大車(chē),光有鋼板彈簧懸架是不夠的,這是為什么呢?
如果地面有一個(gè)隆起,前軸車(chē)輪經(jīng)過(guò)時(shí),后面一個(gè)軸的兩個(gè)輪子懸空了。當(dāng)后面兩個(gè)輪子經(jīng)過(guò)這個(gè)隆起時(shí),前面的鋼板彈簧開(kāi)始回彈,這樣積蓄的能量加上車(chē)上的重物產(chǎn)生的重力,全 部作用在最 后一組輪子上。如此一來(lái),輕則爆胎,重則斷軸,后果會(huì)很?chē)?yán)重。
聰明的工程師們想了一個(gè)主意,在兩組輪子之間加一個(gè)搖臂,當(dāng)前輪通過(guò)隆起地面時(shí),搖臂提前把力傳給后輪,讓它不要懸空,這樣后輪再經(jīng)過(guò)時(shí)壓力就小了。
鋼板彈簧已經(jīng)誕生幾個(gè)世紀(jì)了,到現(xiàn)在還是沒(méi)有能夠替代它的懸架,這是為什么?
它的核心優(yōu)點(diǎn)在于“一簧三用”。
鋼板彈簧既是彈性元件又兼導(dǎo)向與推力桿,它的結(jié)構(gòu)極簡(jiǎn)、成本低、可靠性高,即便有些彈片斷裂,它仍能承載。維修時(shí)只要一個(gè)千斤頂就行,現(xiàn)場(chǎng)就能更換。
另外,它垂直空間大、不會(huì)浪費(fèi)水平空間,蠕變恢復(fù)好,天然適合重載與惡劣路況。從19 世紀(jì)的馬車(chē)到現(xiàn)代的重卡、皮卡、客車(chē),鋼板彈簧一直都能適用。
盡管在這幾百年間出現(xiàn)了各種各樣的懸架,比如螺旋簧、扭桿彈簧、空氣懸架甚至是電磁懸架,但是都沒(méi)能沖擊鋼板彈簧在高載荷領(lǐng)域的地位。
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