2 空气弹簧的分类及特性

2.1 空气弹簧分类

列车在运行中，由于存在着多样化的载荷直接或间接作用在列车转向架上， 而这些载荷会因列车在运行中道路的曲折或不平顺导致列车结构的振动，产生很 多作用力，而它们的传递就是悬挂装置来实现，并能进行有效的减振和缓和。

铁路机车的悬挂系统可以分为两大类，一系悬挂系统即轴箱悬挂，二系悬挂 系统即中央悬挂[20]。一系悬挂的作用主要是使列车获得良好的曲线通过性能和列 车运行更稳定；二系悬挂其作用就是保证列车在运行中有颇佳的乘坐舒适性能。 其中二系悬挂装置主要包括空气弹簧装置，横向与垂向减振装置，抗蛇形减振器， 抗侧滚扭杆装置等。在二系悬挂中最主要的部件之一就是空气弹簧，因为对空气 弹簧的研究进步也标志着悬挂方式的改良与前进，这是对高速列车转向架结构的 更完善指明了方向。

在早阶段使用的空气弹簧大多都是囊式的，随着技术的成熟，囊式的空气弹 簧不能够适用于现在的列车结构，所以紧接着研发了约束膜式橡胶空气弹簧，此 结构出现很快解决了早期囊式的弊端，但后来因其橡胶空气弹簧的横向性能不是 很完善，因此有研究出了新一代空气弹簧自由膜式的结构，其特点与优势很快得 到认可与推广。总结空气弹簧的种类大约有着三种，第一种类型，囊式结构的空 气弹簧装置，第二种类型，约束膜式结构的空气弹簧装置，第三种类型，自由膜 式结构的空气弹簧装置。这三种结构的空气弹簧实质上是空气弹簧的发展史，从 早期为了克服钢弹簧在垂向性能方面差等因素造成列车运行的不稳定性，而发展 出以橡胶材料为主的空气弹簧，一步一步进步研发出适用于我国高铁转向架的新 型自由膜式空气弹簧，其优势不仅在于改良了横向减振性能，减小转向架重量提 高运行速度，还提高了列车的各个综合性能，包括其稳定性，平顺性，舒适性等。

2.1.1 囊式空气弹簧

囊式空气弹簧是空气弹簧发展的一个基石，就其种类可以在进行划分为，单 曲式空气弹簧，双曲式空气弹簧与多曲式结构的空气弹簧，单曲式到多曲式的演 变过程，其实是为了减小囊式空气弹簧的刚度和固有频率，理论上越多曲越好， 但是在实际中不行，因为列车稳定性与生产难度 ，工艺复杂等因素，所以，现 在最多曲也只有四曲式。囊式空气弹簧结构是由橡胶囊、螺旋钢弹簧、上下支座、 附加空气室、内外导筒等结构组成。其设计机理是利用转向架上的上下支座，在来`自^751论*文-网www.751com.cn

为了满足垂向减振性能而并未取消摇动台等装置，通过操纵内外导筒的走向往内 注入润滑油从而起到减振的作用，为了使垂向刚度符合要求，钢弹簧的设计刚度 较小。囊式空气弹簧作为早期时代的产物难免有很多弊端，此结构中还有高度控 制阀，附加空气室等装置，但因未设有节流孔在附加空气室上，所以局限性很大， 作用很小，只有减小空气弹簧刚度的作用。

囊式空气弹簧作为早时期空气弹簧的代表，在当时有很多优势，例如其有很 大的承载，简单的工艺制作流程，较长的使用寿命。但由于时代发展，科技进步， 囊式空气弹簧不能适用于铁路机车等设备，但是现在囊式空气弹簧经改进后被用 于机械设备，重载货车等设施上也十分的有效。