空气弹簧Word格式.docx
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底座多为深拉钢板成型或轻质铸钢，并且表面镀铬处理，减小气囊与底座之间的摩擦。
图表1、囊式空气弹簧
图表2、膜式空气弹簧
图表3、混合式空气弹簧
第二节空气弹簧行业产业链分析
一、产业链模型介绍
1．什么是产业链
产业链是一个包含价值链、企业链、供需链和空间链四个维度的概念。
这四个维度在相互对接的均衡过程中形成了产业链这种“对接机制”是产业链形成的内模式，作为一种客观规律，它像一只“无形之手”调控着产业链的形成。
产业链是产业经济学中的一个概念，是各个产业部门之间基于一定的技术经济关联，并依据特定的逻辑关系和时空布局关系客观形成的链条式关联关系形态。
产业链主要是基于各个地区客观存在的区域差异，着眼发挥区域比较优势，借助区域市场协调地区间专业化分工和多维性需求的矛盾，以产业合作作为实现形式和内容的区域合作载体。
产业链的本质是用于描述一个具有某种内在联系的企业群结构，它是一个相对宏观的概念，存在两维属性：
结构属性和价值属性。
产业链中大量存在着上下游关系和相互价值的交换，上游环节向下游环节输送产品或服务，下游环节向上游环节反馈信息。
2．产业链的内涵
（1）产业链是产业层次的表达；
（2）产业链是产业关联程度的表达；
（3）产业链是资源加工深度的表达；
（4）产业链是满足需求程度的表达
3．产业链的类型
产业链分为接通产业链和延伸产业链。
接通产业链是指将一定地域空间范围内的断续的产业部门（通常是产业链的断环和孤环形式）借助某种产业合作形式串联起来；
延伸产业链则是将一条既已存在的产业链尽可能地向上下游拓展延伸。
产业链向上游延伸一般使得产业链进入到基础产业环节和技术研发环节，向下游拓展则进入到市场拓展环节。
产业链的实质就是不同产业的企业之间的关联，而这种产业关联的实质则是各产业中的企业之间的供给与需求的关系。
4．产业链的形成
随着技术的发展，迂回生产程度的提高，生产过程划分为一系列有关联的生产环节。
分工与交易的复杂化对使得在经济中通过什么样的形式联结不同的分工与交易活动成为日益突出的问题。
企业组织结构随分工的发展而呈递增式增加。
因此，搜寻一种企业组织结构以节省交易费用并进一步促进分工的潜力，相对于生产中的潜力会大大增加（姚小涛，席酉民，2002年）。
企业难以应付越来越复杂的分工与交易活动，不得不依靠企业间的相互关联，这种搜寻最佳企业组织结构的动力与实践就成为产业链形成的条件
5．产业链空间分布特点
（一）产业链的完整性与经济区划紧密相关
产业链是相关产业活动的集，其构成单元是若干具有相关关系的经济活动集合，即产业环或者具体的产业部门；
而产业环（产业部门）又是若干从事相同经济活动的企业群体。
从事相似或相同经济活动的企业为实现自身利益最大化，必然努力探寻自身经济活动的优区位。
在这种“循优推移”过程中，一方面，产业环（产业部门）的微观构成单位——企业，为了获取集聚经济效益，逐步聚集到适合其发育成长的优区位，即原先分布于各区域的同类企业在优区位实现“企业扎堆”（Clusters）；
另一方面，各个产业环（产业部门），为了获取地域产业分工效益，由于具有不同经济特点和追求各自的优区位而在空间上趋于分散。
这样，产业链系统内企业和部门循优推移的空间经济结果是，产业链的各环节分别布局或配置到适合其经济活动特征的特定地点（SpecificLocations）。
正因如此，当经济区划尺度较大时，比如说是大经济地带、大经济区、省域或者流域经济区时，或者说大到几乎囊括产业链的所有环节的地域空间时，产业链表现出明显的完整性；
当经济区划尺度较小时，比如说仅是市域、县域或者说是产业集中发展区时，其地域范围一般难于包括产业链的各环节，这对于某一经济区域而言可能形成了特色产业，但是产业链却表现出明显的断续性。
（二）产业链的层次性与区域类型密切相关
产业链是产业环逐级累加的有机统一体，某一链环的累加是对上一环节追加劳动力投入、资金投入、技术投入以获取附加价值的过程，链环越是下移，其资金密集性、技术密集性越是明显；
链环越是上行，其资源加工性、劳动密集性越是明显。
由此，欠发达区域与发达区域的类型划分，往往是依据其在劳动地域分工格局中的专业化分工角色。
一般而言，欠发达地区更多地从事资源开采、劳动密集的经济活动，其技术含量、资金含量相对较低，其附加价值率也相对较低；
发达地区更多地从事深加工、精加工和精细加工经济活动，其技术含量、资金含量相对较高，其附加价值率也相对较高。
因此，区域类型与产业链的层次之间产生了内在的关联关系，欠发达区域一般拥有产业链的上游链环，其下游链环一般则布局在发达区域。
（三）产业链空间分布具有明显指向性
优区位指向引导产业环或者集中或者分散地布局在不同的经济区位，表现为产业环具有明显的空间指向性。
这种空间指向性主要表现为如下方面：
第一，资源禀赋指向性，产业环基于对优区位的追求，势必在某种程度上依赖区域的资源禀赋，而后者的空间非集中性引起追逐资源禀赋的产业环的空间分散性。
第二，劳动地域分工指向性，劳动地域分工使得各区域具有了自身的专业化生产方向，产业链对专业化分工效益的追求便造成了产业环的空间分散性。
第三，区域传统经济活动指向性，区域传统经济活动通常是区域特定资源禀赋和区域经济特色的体现，经济活动的路径依赖性和惯性使得区域在产业链分工中具有深深的烙印。
二、空气弹簧产业链模型分析
图表4、空气弹簧产业链模型
弹簧扁钢空气弹簧空气悬架系统
空气弹簧诞生于19世纪中期，早期用于机械设备减振。
由于其众多的优点，因而在现代公路和轨道交通车辆以及工业机械等领域获得了广泛的应用。
下面对空气弹簧的应用分别介绍。
1．空气弹簧在汽车上的应用
1947年，美国首先在普尔曼车上使用空气弹簧，到1964年，德国生产的55种大中型公共汽车，有38种使用了空气弹簧。
目前，空气弹簧在国外高速客车和豪华城市客车上的使用率已达到100%，在中、重型货车以及挂车上也超过80%，如美国的Ford，德国的Man等。
有些高级轿车上也选装了空气弹簧，如美国的林肯，德国的奔驰600等。
在一些特种车辆如对防振要求高的仪表车、救护车及要求带高度调节的集装箱运输车上，空气弹簧的应用更为广泛。
近年来空气弹簧在商用汽车上使用发展较快，常用的空气弹簧有如图4、5、6、7所示四种。
图表5、筒状空气弹簧
图表6、变载而活塞型筒状空气弹簧
图表7、直筒式活塞边缘压紧式筒状空气弹簧
图表8、双环型空气弹簧
我国在于20世纪50年代就对空气弹簧进行了研究。
1957年，长春汽车研究所与化工部橡胶工业研究所合作制造出了我国第一辆装有空气弹簧的的载重汽车，相继又设计制造了公共汽车用空气弹簧。
近年来，随着汽车技术的发展及国外空气悬架的引进，小部分国产高级旅游车开始采用进口空气弹簧，如沈阳飞机制造厂、北方汽车制造厂、厦门金龙联合汽车公司、亚星客车集团公司、丹东汽车制造厂等生产的客车。
近年来，随着空气弹簧应用的推广，对空气弹簧的研究和开发越来越得到重视。
四方所研制了豪华客车用SYS330型空气弹簧。
该空气弹簧为自由膜式空气弹簧，由上盖板、胶囊、应急橡胶挡和底座（兼作附加气室），采用压力自密封方式密封。
贵州前进橡胶股份有限公司对南斯拉夫桑诺斯，德国沃尔沃、凯斯抱尔等客车的橡胶空气弹簧进行了研究。
交通部重庆公路科研所研制D5*******膜式空气弹簧在实际使用中性能良好，使用寿命达10万公里以上，已在进口和国产车上大量装用。
河南尉氏县橡胶厂研制的空气弹簧用于匈牙利的依卡露斯256型大型豪华客车上，运行10万公里无质量问题。
株洲时代新材研制了EQ6111汽车空气弹簧（图8），已通过了1万公里装车运行试验，还开发了用于厦门金龙客车的29S35000汽车空簧，并通过了500万次疲劳试验。
图表9、EQ6111汽车空气弹簧
2．空气弹簧在轨道交通上的应用
空气弹簧广泛应用于快速列车、地铁、轻轨和磁悬浮列车等轨道车辆上。
2.1在快速列车上的应用
20世纪70年代初,法国试验型高速列车TGV001的Y225型转向架上,二系悬挂采用了日本住友生产的约束膜式空气弹簧。
80年代初在TGVPSE上采用了康迪泰克公司生产的高柔性684N4.10B空气弹簧，保证了TGV于1990年在创造世界纪录的515km/h速度时仍具有优良的运行平稳性。
由于这种大曲囊式空气弹簧（图9）在TGVPSE上的成功应用，TGV的所有其他系列如TGVA、TGV2N、EUROSTAR（欧洲之星）、THALYS（欧洲国际联运用）、西班牙AVE、韩国TGV等都采用了该空气弹簧。
图表10、TGCPSE上的空气弹簧悬挂装置德国试验型高速列车
ICE使用了康迪泰克生产的高柔性7050N.10型空气弹簧（图10），曾于1987年创下了当时的世界纪录406km/h。
瑞典X2000型摆式列车上，其拖车转向架二系悬挂由空气弹簧、上下摇枕和橡胶堆组成。
空气弹簧置于车体与上摇枕之间。
其动车转向架二系悬挂为无摇枕结构，空气弹簧直接座落在构架上。
日本300系、400系、500系、500系、700系客车均采用了空气弹簧。
300系客车转向架上采用大横向变位、小横向刚度自由膜式空气弹簧。
图表11、用于ICE的康迪泰克空气弹簧系统
空气弹簧标准工作高度为201mm，工作压力为0.37Mpa，有效直径为500mm，最大横向变位可达100mm。
400系客车采用无摇枕转向架形式，也采用自由膜式空气弹簧作二系悬挂。
空气弹簧标准工作高度为190mm，工作压力为0.46Mpa，气囊小半径为60mm，装有板式可变节流阀，最大横向变位可达100mm。
500系列试验车空气弹簧采用自由膜式结构，两空气弹簧间距2600mm，有效直径为500mm，空气弹簧标准工作高度为200mm，工作压力为0.39Mpa，附加气室容积70L。
700系主要采用了非线性空气弹簧，使空气弹簧在直线行车时较软，在曲线行车时较硬，从整体上改善了乘坐舒适性。
早在1958年我国试制的双层客车的转向架上就开始使用空气弹簧,这期间所应用的空气弹簧基本上都是囊式空气弹簧。
在60年代研制的KZ2型客车转向架上也采用了空气弹簧悬挂，采用的是约束膜式空气弹簧。
经过不断的研制和运用，近年来新型空气弹簧越来越多地应用于我国准高速、高速列车转向架上。
在我国的准高速车辆CW2型转向架上采用的空气弹簧安装在摇枕与托架之间，其横向间距为1956mm，利用摇枕内腔作为附加气室，空气弹簧与附加气室之间设可调节流阀。
具有代表性的是SYS600A型空气弹簧（图11）。
图表12、SYS600型空气弹簧
209HS转向架的二系悬挂采用膜式空气弹簧，其摇枕兼作附加气室用。
206KP型转向架采用无摇枕动台结构，并采取了橡胶堆弹性支承空气弹簧系统，也设置了可变节流孔。
具有代表性的是SYS550C型空气弹簧（图12）。
此外，SW200型和SW160型转向架采用SYS550D型和SYS600A型空气弹簧，其结构特点与SYS550C和SYS600A型基本相同。
在此基础上，我国郑武线200km/h以上线正在试验中，浦厂研制的PW200型转向架上采用了新研制的大柔度的空气弹簧及纵向牵引拉杆，提高了车辆的平稳性。
图表13、SYS550型空气弹簧
2.2在地铁上的应用
上海地铁无摇枕转向架采用了高柔性自由膜式空气弹簧（图13），其密封方式为螺钉密封和压力自封相结合的方式。
该空气弹簧具有如下特点：
⑴横向刚度小并能适应大的横向变形；
⑵曲线通过时，空气弹簧本身具有良好的横向复原力特性；
⑶具有良好的扭转特性和扭转耐久性。
图表14、上海地铁用空气弹簧
1.上盖板；
2．扣环；
3胶囊；
4．锥形橡胶堆
2.3在轻轨列车上的应用
城市轻轨电车行驶于城市地面、地下或高架线路上，要求其噪声低、减振性能好，并且有适应车辆载重变化较大的能力，为此，空气弹簧获得了广泛应用。
四方厂研制了用于有轨电车的SYS450型空气弹簧（图14）。
该空气弹簧采用全压力空气自封密封方式，简化了空簧结构；
使用橡胶堆支承，改善了车辆的横向振动性能；
采用可调阻尼节流阀，使车辆在各种线路状态和运行速度下均具有良好的振动性能。
图表15、轻轨列车用SYS450型空气弹簧
1.上盖；
2．下座；
3．橡胶堆；
4—橡胶囊；
5．橡胶垫；
6，可调阻尼节流阀
2.4在磁悬浮列上的应用
磁悬浮列车是一种新型的非地面接触式交通方式，具有超高速、低噪音、节能等优点，越来越受到重视，当然，空气弹簧的应用是非常关键的技术。
20世纪80年代，日本、德国等国家的磁悬浮列车技术已达到实用水平。
而在国，该技术起步于80年代，90年代进行了具有实用价值的试验型磁悬浮列车的研制。
四方所研制了SYS130A型、SYS130B型磁悬浮列车转向架用膜式与囊式2种空气弹簧（图15）。
该空气弹簧中央悬挂的采用改善了磁浮列车的乘坐舒适性，为推动我国磁浮列车的实际应用研究起到了积极作用。
我国八达岭旅游示范线磁悬浮列车选用了美国NEWAY公司生产的空气弹簧。
该产品使用液体减振器，无附加气室，减少了体积和重量。
空气弹簧的应用改善了车辆的二系悬挂品质，提高了舒适性和平稳性。
图表16、磁浮列车用空气弹簧
（a）SYSl30A型；
（b）SYSl30B型。
1.上盖：
2．橡胶囊，3．上压板：
4．橡胶支承块，5．下压板：
6，下座钢筒；
7橡胶堆
3．空气弹簧在工业机械上的应用
空气弹簧在工业机械上广泛应用于设备隔振，如在压力机、空气压缩机、离心机、振动运输机、控制锤、铸造机械和纺织机械、光学和激光仪器、集成电路、超精密机床等精密机械设备和精密测试设备上，在国外都得到了应用。
随着社会的发展，人们对生活的要求（包括对降低振动和噪声的干扰）越来越高，因此空气弹簧隔振技术会越来越多，其前景十分广阔。
在机械隔振中，空气弹簧一般采用约束膜式和自由膜式结构。
空气弹簧可应用于各种机械装置中起缓冲吸振、控制运动或增压作用。
与具有同样功能的气缸或其他弹性元件相比，空气弹簧结构简单、工作可靠，不需复杂的参数计算和结构设计，无密封泄漏问题，使用维护方便，且寿命较长。
冲压加工中，如冲压汽车车盖、车门等，均需采用必要的缓冲装置。
缓冲器在加工中要承受较大的、周期性的冲击负荷。
其性能直接影响产品的加工精度。
若采用空气弹簧作为缓冲器（图16），可降低加工成本并保证加工精度。
物料传送中，料箱由振动器驱动以使物料混合均匀，或使物料流动以进入料箱中。
振动会引起料箱支承部件疲劳乃至破坏，因此必须采用隔振装置。
若使用空气弹簧（图17）则可提供较大的灵活性，调节弹簧的充气量就可适应不同的工作负荷和高度要求，而不会影响隔振效果。
图表17、空气弹簧缓冲器
图表18、空气弹簧隔振器
在造纸、纺织等行业中，纸张或布匹在卷绕过程中需要以较高的速度绕过很多传送辊，因此传送过程中需要恒定的张紧力，以免纸张或布匹松驰、扭曲或破裂。
在这种情况下应用空心卷辊—空气弹簧组合结构，可提供恒定的张力。
而且具有较强的承受冲击负荷的能力，保护传送装置和传送件不受损坏。
空气弹簧非常适用于高压力、小行程工况。
在粘接工艺中，采用空气弹簧可提供均匀的压力，保证粘接质量。
张文华等分析了空气弹簧在钻井液振动筛上的使用性能，现场使用表明，空气弹簧比钢制压缩弹簧的缓冲效果好，使用寿命长，可提高设备效率和延长设备使用寿命。
韩宝玲等将空气弹簧应用于自动旋盖封瓶机旋盖皮带调节装置中，改善并提高了封瓶机在高速封瓶时的稳定性，改善了封瓶质量。
蒋华良等将空气弹簧应用于大型洗衣机上的隔振，提高了减振效果，降低了运行噪声。
薛晓红等研制了一种结构简单且实用性好的空气弹簧，应用于振动试验设备中，取得了很好的隔振效果，如图18所示。
图表19、空气弹簧在电动台减振的应用
空气弹簧的性能优于一般隔振器，自问世以来，在防微振领域的应用等到很快发展，在发达国家已普遍采用，并有系列化产品供应。
我国发展空气弹簧隔振技术起步早但发展慢，到八十年代初期，还没有用于防微振的技术成熟的空气弹簧隔振装置。
1982年起，中国电子工程设计院与辽宁减振器厂合作研制防微隔振用空气弹簧隔振装置。
到1995年，已开发出JYKT系列8个型号的产品，承载能力为6—200kN，广泛用于冶金、机械、电子、光学、航天等领域的精密设备、仪器仪表隔振，取得良好效果。
同时，哈尔滨工业大学研制的超精密加工机床空气弹簧（图19）隔振系统也取得了较好的隔振效果。
青岛橡胶工业研究所研制成功的φ113空气弹簧广泛应用于精密仪器的隔震领域。
图表20、超精密机床用空气弹簧结构
1橡胶囊2衬垫3主气室4辅助气室5阻尼孔
4．空气弹簧的发展趋势
4．1我国轨道车辆用空气弹簧的发展
通过多年的努力和摸索，我国轨道车辆用空气弹簧的设计开发水平取得了巨大的突破，结构设计日趋先进合理，种类也日益丰富，已广泛应用于铁路客车、地铁、轻轨和动车组上。
今后，随着我国轨道车辆交通的不断发展．空气弹簧的研究和开发应注意以下几个方面的问题：
（1）继续深入研究和开发适用于无摇枕客车转向架的空气弹簧，尤其是加强300km／h及以上高速客车和高档次城轨车辆用空气弹簧的研究和开发；
（2）提高空气弹簧的设计和理论计算水平，通过引进国际上流行的先进设计手段，利用现代非线性有限元理论提高分析计算的精度，（3）加强对建立空气弹簧精确动力学计算模型的深入研究，真实反映空气弹簧悬挂在车辆动力学计算中的作用，提高我国车辆动力学计算水平，充分发挥动力学计算在车辆设计中的指导作用；
（4）进行空气弹簧主动控制系统的可行性研究，即由现有的高度阎机械控制系统向车载微机控制系统转变，提高控制的可靠性；
（5）加强进口高档次轨道车辆用空气弹簧国产化研究，使之达到欧洲同类产品的标准要求，为整车国产化和国产车辆的制造提供可靠的产品保证；
（6）提高空气弹簧的制造水平，降低制造成本，增强国产空气弹簧的市场竞争力。
4．2汽车用空气弹簧的发展趋势
随着我国高速公路的迅速发展，运输量的增加，要求汽车具有更好的操纵稳定性、平顺性、安全性，空气弹簧必将得到广泛应用。
另外，随着对重型载货汽车对路面破坏机理的研究和认识进一步加深，以及政府对高速公路养护的重视，空气弹簧在重型车市场的应用也将进一步增加。
同时，汽车控制系统的智能化程度越来越高，电控式空气弹簧将成为未来发展的必然趋势。
第三节空气弹簧生产工艺技术进展及当前发展趋势
我国对空气弹簧的研究始于20世纪50年代。
1957年，长春汽车研究所与化工部橡胶业研究所合作制造厂我国第一辆空气悬架的载重汽牟．此后，又研制了公共汽车和火车列车等车辆的空气悬架。
此间，我国共研制出了10余种空气弹簧气囊和3种高度控制．我国对空气悬架的研究虽然起步较早，但并没有开发出实用的空气悬架系统，目前国内各种车辆采用的空气悬架基本依赖进口。
为了提高我同空气悬架的自主开发能力．目前国内各大汽车厂、研究所和大专院校正在加大对空气悬架基础理论和设计方法的研究力度，并在各种车辆上尝试采用空气悬架。
东风汽车研究所对混合式空气悬架进行了设计。
中国重型汽车集团公司将浮动桥空气悬架安装在斯泰尔车上。
交通部重庆公路科学研究所对大客车非独立空气悬架的导向机构进行了研究。
北京理丁大学对日野RC420型客车空气弹簧进行了台架实验．并分析了空气弹簧静、动特性和气室容积特性。
交通部重庆公路科学研究所的丁良旭对空气悬架的性能进行了计算机模拟，拟合了空气弹簧的特性曲线。
铁道部四方车辆研究所对SYS系列空气弹簧作了大量的研究．给出了各种空气弹簧刚度的一般计算公式，并分析了各设计参数对空气弹簧悬挂振动的影响。
铁道科学研究院的原亮明等应用空气动力学和工程热力学理论，推导了空气弹簧垂向动态特性分析的数学模型。
西南交通大学的李芾等运用热力学及流体力学理论，建立空气弹簧的物理模型，提出了空气弹簧的参数计算方法。
南京农业大学工学院围绕带附加空气室空气弹簧的动态特性问题进行了大量的研究。
采用试验的方法，研究了激励频率、节流孔开度对带附加空气室空气弹簧动态响应的影响，提出了将神经网络自适应控制策略用于空气弹簧悬架的控制，并研制了调节空气弹簧特性参数的电子控制单元。
在空气弹簧的设计、制造和空气悬架特性问题等一些关键技术，我国仍没有很好的解决．目前还没有整套空气悬架的生产厂家．基本采用从国外引进的空气悬架部件。
空气弹簧悬架系统是一个非线性振动系统，存用论公式表达空气弹簧的刚度和阻尼时，作了很多假设，公式的准确和通用性还有待进一步提高。
将现有的理论公式用于新型空气弹簧悬架系统设计时．计算过程较为复杂，且精度难以得到保证，其工作特性数据主要通过实物实验获得。
围内从事空气弹簧理论和实验研究工作还做得比较少，还不能为空气弹簧悬架系统的设计提供有力的理论依据和系统的可供参考的实验数据而存国内目前还没有见到带附加空气室空气弹簧节流孔连续调节装置．对该装置的结构和性能都还在研究中。
发展展望
就空气弹簧的设计情况来看，虽然已经有了不少成果，但目前尚有不少技术问题需要解决。
空气弹簧主要承受垂直方向的载荷．垂向刚度是它的一个重要力学参数，空气弹簧的刚度取决于橡胶囊本身的刚度、空气压力、附加空气室及橡胶囊的容积。
而刚度计算比较复杂．至今还没有一种比较精确的计算方法，更没有一个比较精确的公式可供参考。
理论上，由于空气弹簧的胶囊由交叉的多层帘布线和内外橡胶层组成，具有各向异性的非线性特性．同时由于空气弹簧在工作载荷下变形很大，应用小变形的线性理论分析已难以求解，而如要考虑空气弹簧金属裙板的影响则涉及更复杂的非线性接触问题．从而使空气弹簧的刚度特性的理论分析具有较大的难度。
由于橡胶囊自身形状的复杂性及其非线性，同时影响空气压力的不定因素较多。
通过理论计算来确定空气弹簧的刚度较为复杂，且精度难以得到保证。
在研究空气弹簧的一般振动规律和阻尼特性时，研究发现采用固定节流孔的带附加空气室空气弹簧悬架系统会造成空气弹簧阻尼特性不足的缺点，因此有必要开发可变节流阀来取代原来的固定节流孔，使得空气弹簧振动特性符合车辆悬挂系
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