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油气悬架

一种采用油气弹簧的悬架装置

油气悬架（hydro pneumatic suspension），即油气弹簧悬架，是一种采用油气弹簧的悬架装置。

简介
油气弹簧可以是独立悬架也可以是非独立悬架，它以气体作为弹性介质，液体作为传力介质，不但具有良好的缓冲能力，还具有减振作用，同时还可调节车架的高度，适用于重型车辆和大客车使用。油气弹簧中的气体是通常是惰性气体，常选择氮。
结构与分类
油气弹簧在密闭的容器中充入压缩气体和油液，利用气体的可压缩性实现弹簧作用的装置称油气弹簧。油气弹簧以惰性气体(氮气)作为弹性介质，用油液作为传力介质，一般是由气体弹簧和相当于液力减振器的液压缸所组成的。
根据结构的不同，油气弹簧分为单气室、双气室以及两级压力式等三种形式。
单气室油气弹簧又分为油气分隔式和油气不分隔式两种(如图2所示)，前者可防止油液乳化，且便于充气。
油气分隔式油气弹簧
单气室油气分隔式油气弹簧(见图2a)，其球形气室固定在工作缸4 上，其内腔用橡胶油气隔膜2 隔开，一侧充入高压氮气，构成气体弹簧；另一侧与工作缸的内腔相通，并充满了工作介质(减振油液)，相当于液力减振器。油气隔膜的作用在于把作为弹性介质的高压氮气和工作液分开，以避免工作液乳化，同时也便于充气和保养。在球形气室上装有充气阀。油气弹簧上端的球形气室和下端的活塞分别通过上、下球座固定在车架和车桥上。
当载荷增加时，车架与车桥之间的距离缩短，活塞5 上移使充满工作液的内腔容积减小，迫使工作液推动油气隔膜2 向具有一定压力的氮气室移动，使气室容积减小，氮气压力升高，弹簧刚度增大，车架下降缓慢。当外界载荷等于氮气压力时，活塞便停止上移，这时车架与车桥的相对位置不再变化，车身高度也不再下降。
当载荷减小时，油气隔膜在高压氮气压力的作用下向油室一侧移动，推动活塞下移，从而使弹簧刚度减小，车架与车桥之间距离变长，车架上升减缓，当外部载荷与氮气压力相平衡时，活塞停止下移，车身高度也不再上升。
由于氮气储存在密闭的球形气室内，其压力随外载荷的大小而变化，故油气弹簧具有变刚度的特性，同时又起液力减振器的作用。
油气不分隔式油气弹簧
单气室油气不分隔式油气弹簧(见图2b)其缸体4的上端和活塞的下端分别固定在车架和车桥上。活塞的上面有一油层，既可以润滑活塞又可以作为气室的密封。油层上方的空间即为高压气室，其中充满高压氮气，气体和工作油液间没有任何隔离装置。
当载荷增加时，活塞在工作缸体内向上移动，高压气室容积缩小，氮气被进一步压缩，此时油压升高。当载荷减小时(伸张行程)，活塞向下移动，高压气室的容积增大，气体压力和油压都下降。
空气弹簧和油气弹簧都同螺旋弹簧一样，只能承受轴向载荷，因此气体弹簧悬架中必须设置纵向和横向推力杆等导向机构，同时还必须设有减振器。
气体弹簧可以通过专门的高度控制阀自动调节气室中的原始充气压力，以调节车身与地面的高度。
特点
优点
（1）油气悬架具有变刚度特性，可以保证汽车具有良好的行驶平顺性，特别是工地和矿山用车，其道路条件和装载条件都很恶劣（用大型电铲将矿石从高空中往车箱里倾装时会产生很大的冲击）。采用油气悬架后，可显著地缓和冲击，减少颠簸，从而改善驾驶员的劳动条件和提高平均车速；
（2）油气弹簧纵向尺寸小，对整车总布置有利，有的自卸汽车采用了烛式独立悬架，能使转向轮偏转角达45°，大大减小了汽车的转弯半径；
（3）改变缸筒工作腔的油量和气室的充气压力，可以得到不同的变刚度特性，从而使油气弹簧的主要部件可以在不同吨位的汽车上通用。
缺点
（1）加工不易；
（2）维修困难；
（3）制造成本高；
（4）需要额外配置液压、电子、电气等诸多控制组件来辅助。
用途
油气悬架通常用于在恶劣环境下行驶的车辆，比如：采矿工地使用的超大砂石车这种大吨位工程用车。这种车辆采用油气悬架可以缓和冲击减少颠簸，借此可减少装载料的散失，并可改善驾驶的乘坐舒适与提高车速，对工程效率有实质性的帮助。
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