动车组空气弹簧的工作原理及故障分析

一、动车组空气弹簧的工作原理及故障分析

简单说，就是悬架电脑可以控制悬架的弹簧刚度和阻尼，有的还可调节悬架高度（车身高度）。对空气悬架：改变气室大小——改变弹簧刚度改变空气流通孔大小——改变悬架阻尼改变充气量——调节车身高度上述改变是悬架电脑通过控制进排气电磁阀的开闭和空气泵的转停实现的。

高速转向架技术是动车组九大关键技术。我国的动车转向架都采用无摇枕模式，一般采有H型构架。

优点，轴重小，结构简单可靠，检修方便，具有良好的高速运行性能，制动可靠等优点。因为采用空气弹簧等技术，具有良好的减震性能。

缺点，无摇枕结构导致列车过弯时速度不宜过高，且转向架布置在车厢上，而不是车端连接处，导致抗蛇形运动性能较差。

高差值为：50mm

国家的地铁设计规范将高度差明确规定为50mm。

原因：车辆运行时，车轮踏面和钢轨表面都会产生一定程度的磨耗，检修部门在维护保养过程中会采取相应措施来控制，将磨耗的影响限制在20mm范围内。

同时，为了提高乘坐的舒适性，车辆下方布置两级减震装置，在最大载客情况下，由于减震装置的压缩，将导致车辆地板面下沉约20mm。

车门的打开方式也是设计高差的一个因素。很多城市的地铁车辆都采用塞拉门，车门打开时有一个先往外推的弧度，再向两侧打开，如果列车门下端被站台边缘抵住，整扇门就打不开，乘客疏散就成了大问题。

另外，车辆空气弹簧破裂、曲线站台轨道超高等情况也会影响高度差。

综合考虑各种因素，国家的地铁设计规范将高度差明确规定为50mm。

空气弹簧的工作原理：

空气弹簧工作时，内腔充入压缩空气，形成一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加，弹簧的高度降低，内腔容积减小，弹簧的刚度增加，内腔空气柱的有效承载面积加大，此时弹簧的承载能力增加。

当振动载荷量减小时，弹簧的高度升高，内腔容积增大，弹簧的刚度减小，内腔空气柱的有效承载面积减小，此时弹簧的承载能力减小。

这样，空气弹簧在有效的行程内，空气弹簧的高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递增与减小发生了平稳的柔性传递、振幅与震动载荷的高效控制。还可以用增、减充气量的方法，调整弹簧的刚度和承载力的大小，还可以附设辅助气室，实现自控调节。

空气弹簧具有优良的非线性硬特性，因而能够有效限制振幅，避开共振，防止冲击。空气弹簧隔振系统的固有频率可以设计得很低，甚至达1Hz以下，而橡胶隔振器的自振频率一般为5－7Hz。

所以空气弹簧的隔振效率比起其它隔振元件高得多，而且能够隔离低频振动。特别是因为空气弹簧隔振系统容易实施主动控制，作为一种具有可调非线性静、动态刚度及阻尼特性的隔振元件，空气弹簧的应用越来越广泛。

空气弹簧由于其特殊的材料和独特的结构，因而具有金属弹簧和橡胶弹簧所没有的特点：

1、空气弹簧具有优良的非线性硬特性，能够有效限制振幅，避开共振，防止冲击。空气弹簧的非线性特性曲线可按实际需要进行理想设计，使其表现为在额定载荷附近具有较低的刚度值。

2、由于空气弹簧所采用的介质主要是空气，因而容易实施主动控制。

3、空气弹簧的刚度k随载荷P而变，所以在不同载荷下，其隔振系统固有频率几乎不变，隔振效果也几乎不变。

一般的车只接列车管，T字头的特快列车等装有空气弹簧的列车才要接列车管和总风管