板彈簧

板彈簧

板彈簧(Leaf spring),簡稱板簧,由不少於1片的彈簧鋼疊加組合而成的板狀彈簧。

板彈簧通常用於輪式車輛懸架,最初稱為層壓或托架彈簧,有時稱為半橢圓彈簧或手推車彈簧,它是最古老的彈簧形式之一,可以追溯到中世紀。

簡介


板彈簧
板彈簧
板彈簧為截面是長方形的長圓弧形彈簧鋼。在最常見的配置中,弧的中心提供了軸的位置,而在任一端形成的環附接到車輛底盤。對於非常重的車輛,可以由多個層疊在一起的多個葉片製成板彈簧,通常具有逐漸變短的葉片。板彈簧可用於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,並導致懸架運動中的靜摩擦力。為此,一些製造商已經開始使用單片彈簧。
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,另一端通過鉤環,短擺臂連接。鬆緊帶來了壓縮時葉片伸長的趨勢,從而使彈性更柔軟。一些彈簧終止於凹入端,稱為勺子端(很少使用),用於承載旋轉構件。

原理


板彈簧
板彈簧
當板彈簧安裝在汽車懸架中,所承受的垂直載荷為正向時,各彈簧片都受力變形,有向上拱彎的趨勢。這時,車橋和車架便相互靠近。當車橋與車架互相遠離時,板彈簧所受的正向垂直載荷和變形便逐漸減小,有時甚至會反向。
主片卷耳受力嚴重,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,稱為包耳。為了使得在彈性變形時各片有相對滑動的可能,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,而採用其他的支撐連接方式,如橡膠支撐墊。
扁平長方形的鋼板呈彎曲形,以數片疊成的底盤用彈簧,一端以梢子安裝在吊架上,另一端使用吊耳連接到大樑上,使彈簧能伸縮,適用於中大型的貨卡車上。
汽車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,而且長短不一的鋼片所組成的。其作用是把車架與車橋用懸掛的形式連接在一起,裸露在車架與車橋之間,承受車輪對車架的載荷衝擊,消減車身的劇烈振動,保持車輛行駛的平穩性和對不同路況的適應性。
板彈簧在承受載荷衝擊時形成伸展運動,鋼片與鋼片之間產生強烈摩擦,也就是產生擠壓拉伸現象,兩個摩擦表面又產生兩個不同方向的運動摩擦力,造成板彈簧溫度升度,出現表面拉傷,呈現出細小的烈紋,在載荷衝擊頻率增大的同時,伸展運動所產生的摩擦運動力也在增大,在應力集中點達到疲勞極限就會造成單片或整垛斷裂。
根據運動力學的原理試驗證明:一個做壓伸運動的鋼件,在運動頻率增大時鋼件的溫度升高,強度下降,在應力集中點出現烈紋並逐漸擴大和加深,到了疲勞極限就會損壞。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,主要的原因就是潤滑不良而造成的,應該引起駕駛員和技術管理人員的重視,及時做好板彈簧的潤滑工作。以便減少摩擦分散應力,防止鋼片表面拉傷;減少灰塵、泥土及水的侵入,防止鏽蝕;還有散熱降溫,防止彈性強度下降。
一般的潤滑方法是:新車磨合期結束就應該進行,夏冬兩季在用車時進行。潤滑作業時首先把板彈簧拆下來,打開中間穿心螺栓,使鋼片散開,然後在鋼片兩面均勻地塗抹鋰基潤滑脂或石墨潤滑脂,裝復后兩個摩擦表面之間形成油膜(完成一組板彈簧潤滑作業只需更換一片斷片的時間)。

優缺點


板彈簧的優點是結構簡單,工作可靠,成本低廉,維修方便。它既是懸架的彈性元件,又是懸架的導向裝置。它的一端與車架鉸接,可以傳遞各種力和力矩,並決定車輪的跳動軌跡。同時,它本身也有一定的摩擦減震作用。一舉三得,所以廣泛用於非獨立懸架上。
板彈簧的缺點是只能用於非獨立懸架,重量較重,剛度大,舒適性差,縱向尺寸較長,不利於縮短汽車的前懸和后懸,與車架連接處的鋼板彈簧銷容易磨損等。
儘管缺點不少,但板彈簧仍在各種汽車上大量使用。為了改進板彈簧的性能,減輕重量,提高壽命,出現了變截面板彈簧、單片彈簧等。

分類


板彈簧按外形分類:
(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衝和減振性能,廣泛應用於汽車、拖拉機和鐵道車輛的懸架系統;片彈簧為單片彈簧鋼,多用於機械設備和儀器儀錶中壓緊工作部件。

材質


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)對於鐵匠
因為板彈簧是由較高質量的鋼製成的,所以它們是鐵匠最喜歡的材料。在尼泊爾,孟加拉國,菲律賓和巴基斯坦等傳統鐵匠仍然生產了大量工具的國家,廢舊車的板彈簧經常用於製作刀具等工具。
(2)用於蹦床中
板彈簧也取代了一些蹦床(稱為軟邊蹦床)中的傳統螺旋彈簧,這提高了用戶的安全性並降低了腦震蕩的風險。板彈簧圍繞框架間隔開“腿”,從基架分支以懸掛跳躍墊,從而提供彈性。
(3)用於離合器中
汽車離合器中常見的“隔膜”是一種板彈簧。

標準


(1)YB/T5310-2006彈簧用不鏽鋼冷軋鋼帶,YBT5063-2007熱處理彈簧鋼帶;
(2)GB/T19844-2005鋼板彈簧,GB/T1222-2007彈簧鋼。