板弹簧(Leaf spring),简称板簧, 由不少于1片的
弹簧钢叠加组合而成的板状弹簧。
简介
板弹簧为截面是长方形的长圆弧形
弹簧钢。在最常见的配置中,弧的中心提供了轴的位置,而在任一端形成的环附接到车辆底盘。对于非常重的车辆,可以由多个层叠在一起的多个叶片制成板弹簧,通常具有逐渐变短的叶片。板弹簧可用于定位和一定程度的阻尼以及弹簧功能。虽然夹层摩擦提供了
阻尼作用,但其控制不佳,并导致悬架运动中的
静摩擦力。为此,一些制造商已经开始使用单片弹簧。
板弹簧可以直接连接在两端的框架上,或直接连接在一端,通常是前端,另一端通过钩环,短摆臂连接。松紧带来了压缩时叶片伸长的趋势,从而使弹性更柔软。一些弹簧终止于凹入端,称为勺子端(很少使用),用于承载旋转构件。
原理
当板弹簧安装在
汽车悬架中,所承受的垂直载荷为正向时,各
弹簧片都受力变形,有向上拱弯的趋势。这时,
车桥和
车架便相互靠近。当车桥与车架互相远离时,板弹簧所受的正向垂直载荷和变形便逐渐减小,有时甚至会反向。
主片卷耳受力严重,是薄弱处,为改善主片卷耳的受力情况,常将第二片末端也弯成卷耳,包在主片卷耳的外面,称为包耳。为了使得在弹性变形时各片有相对滑动的可能,在主片卷耳与第二片包耳之间留有较大的空隙。有些悬架中的板弹簧两端不做成卷耳,而采用其他的支撑连接方式,如橡胶支撑垫。
扁平长方形的钢板呈弯曲形,以数片叠成的底盘用弹簧,一端以梢子安装在吊架上,另一端使用
吊耳连接到大梁上,使弹簧能伸缩,适用于中大型的货卡车上。
汽车板弹簧是十分重要的。大家知道板弹簧是由许多具有弹性、宽厚一致,而且长短不一的钢片所组成的。其作用是把车架与车桥用悬挂的形式连接在一起,裸露在车架与
车桥之间,承受车轮对车架的载荷冲击,消减车身的剧烈振动,保持车辆行驶的平稳性和对不同路况的适应性。
板弹簧在承受载荷冲击时形成伸展运动,钢片与钢片之间产生强烈摩擦,也就是产生挤压拉伸现象,两个摩擦表面又产生两个不同方向的运动摩擦力,造成板弹簧温度升度,出现表面拉伤,呈现出细小的烈纹,在载荷冲击频率增大的同时,伸展运动所产生的摩擦运动力也在增大,在应力集中点达到疲劳极限就会造成单片或整垛断裂。
根据运动力学的原理试验证明:一个做压伸运动的钢件,在运动频率增大时钢件的温度升高,强度下降,在应力集中点出现烈纹并逐渐扩大和加深,到了疲劳极限就会损坏。板弹簧也同样如此,只是它具有较高的弹性,比一般钢件耐久。板弹簧断裂除了其它原因之外,主要的原因就是
润滑不良而造成的,应该引起驾驶员和技术管理人员的重视,及时做好板弹簧的润滑工作。以便减少摩擦分散应力,防止钢片表面拉伤;减少灰尘、泥土及水的侵入,防止锈蚀;还有散热降温,防止弹性强度下降。
一般的润滑方法是:新车磨合期结束就应该进行,夏冬两季在用车时进行。润滑作业时首先把板弹簧拆下来,打开中间穿心螺栓,使钢片散开,然后在钢片两面均匀地涂抹
锂基润滑脂或
石墨润滑脂,装复后两个摩擦表面之间形成油膜(完成一组板弹簧润滑作业只需更换一片断片的时间)。
优缺点
板弹簧的优点是结构简单,工作可靠,成本低廉,维修方便。它既是悬架的弹性元件,又是悬架的导向装置。它的一端与车架铰接,可以传递各种力和力矩,并决定车轮的跳动轨迹。同时,它本身也有一定的摩擦减震作用。一举三得,所以广泛用于
非独立悬架上。
板弹簧的缺点是只能用于非独立悬架,重量较重,刚度大,舒适性差,纵向尺寸较长,不利于缩短汽车的前悬和后悬,与车架连接处的钢板弹簧销容易磨损等。
尽管缺点不少,但板弹簧仍在各种汽车上大量使用。为了改进板弹簧的性能,减轻重量,提高寿命,出现了变截面板弹簧、单片弹簧等。
分类
板弹簧按外形分类:
(2)半椭圆形板弹簧;
(3)四分之一椭圆形板弹簧;
椭圆形板弹簧、半椭圆形板弹簧及四分之一椭圆形板弹簧均为组合型式的板弹簧,依靠板与板之间的摩擦力而具有较高的缓冲和减振性能,广泛应用于汽车、拖拉机和铁道车辆的
悬架系统; 片弹簧为单片弹簧钢,多用于机械设备和仪器仪表中压紧工作部件。
材质
弹簧片可以选用
磷青铜、
锡青铜、
65mn、
55Si2Mn、
60Si2MnA、
55SiMnVB、55SiMnMoV、60CrMn、60CrMnB、301、316等。
其他用途
(1)对于铁匠
因为板弹簧是由较高质量的钢制成的,所以它们是铁匠最喜欢的材料。 在尼泊尔,孟加拉国,菲律宾和巴基斯坦等传统铁匠仍然生产了大量工具的国家,废旧车的板弹簧经常用于制作刀具等工具。
(2)用于蹦床中
板弹簧也取代了一些蹦床(称为软边蹦床)中的传统螺旋弹簧,这提高了用户的安全性并降低了脑震荡的风险。 板弹簧围绕框架间隔开“腿”,从基架分支以悬挂跳跃垫,从而提供弹性。
(3)用于离合器中
相关标准
(1)YB/T5310-2006弹簧用不锈钢
冷轧钢带,YBT 5063-2007 热处理弹簧钢带;
(2)GB/T 19844-2005 钢板弹簧, GB/T 1222-2007 弹簧钢。