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遇弱则弱、遇强则强,钢板弹簧的工作原理

这是钢板弹簧,它的结构很简单,几个弧形钢片叠在一起,上面的钢片长,下面的钢片短,这就是人类历史上一个悬挂使用的弹簧。它最

这是钢板弹簧,它的结构很简单,几个弧形钢片叠在一起,上面的钢片长,下面的钢片短,这就是人类历史上一个悬挂使用的弹簧。

它最早是法国人发明出来的,具体发明人无从查证,在17世纪中叶,法国地区开始流行这种原始的减震弹簧,主要用在马车上。后来德国人在1804年抢注了专利,并加以改进。

德国本茨发明的第一辆汽车是个三蹦子,它的后轮使用的就是钢板弹簧,此后这种减震装置就是汽车的标配了。不过轿车一般不用它,它主要作用在皮卡、重型卡车和军用车辆上面。如果看到几块钢片叠在一起,那你就要知道,这辆车肯定能拉很重的货。

钢板弹簧看着机构很简单,但是要造好可不容易,对冶金的工艺要求很高。现在我们见到的钢板弹簧,使用的是合金弹簧钢,它的含碳量在0.7%左右,还要加入硅、锰、铬、钒等元素。

硅主要用来脱氧和改善钢材韧性,这类钢片生产出来后要经过热处理,先淬火然后回火 ,之后它的弹性极限就会变得非常高,耐疲劳且寿命长。

剪切以后,表面再经过磷化处理,或者是烤蓝,形成一层抗氧化膜,这样钢板弹簧片就做好了。接着在装配时,各片长度递减,叠成倒三角,用中心螺栓定位,两头的卷耳用穿销固定好,中间还要用一个U形夹来箍紧。

最上面的那块长钢板叫主簧片,如果拉的货物不重,或者是空车,那钢板弹簧主要就是块主簧片起作用。主簧片的两端卷起来里面有一个衬套,它有个形象的名字叫卷耳,这个卷耳主要用来与车架相连接。

车辆在跑动的时候,如果是空车,这种钢板弹簧组成的非独立悬架是非常硬的,路面有一点起伏,震动就能传递到驾驶舱内。既然是弹簧,车身下压它吸收了能量,肯定还会释放出来,如果车辆本身很轻,它回弹的时候车辆甚至能蹦起来,这种现象在越野车上比较常见。

为了改善乘坐体验,现在很多越野车后面用的是钢板弹簧,前面用的是其它悬架,比如双叉臂式独立悬架,这种车辆驾驶起来就要舒适很多。

大货车上的钢板弹簧悬架就比较好了,车身本来就重,拉上货后就更重了。在重量的作用下,钢板弹簧就比较“温柔”了,颠簸起来也比较柔和,就像是在开船。

对于大货车而言,特别是后轴数量超过两个的大车,光有钢板弹簧悬架是不够的,这是为什么呢?

如果地面有一个隆起,前轴车轮经过时,后面一个轴的两个轮子悬空了。当后面两个轮子经过这个隆起时,前面的钢板弹簧开始回弹,这样积蓄的能量加上车上的重物产生的重力,全部作用在最后一组轮子上。如此一来,轻则爆胎,重则断轴,后果会很严重。

聪明的工程师们想了一个主意,在两组轮子之间加一个摇臂,当前轮通过隆起地面时,摇臂提前把力传给后轮,让它不要悬空,这样后轮再经过时压力就小了。

钢板弹簧已经诞生几个世纪了,到现在还是没有能够替代它的悬架,这是为什么?

它的核心优点在于“一簧三用”。

钢板弹簧既是弹性元件又兼导向与推力杆,它的结构极简、成本极低、可靠性极高,即便有些弹片断裂,它仍能承载。维修时只要一个千斤顶就行,现场就能更换。

另外,它垂直空间大、不会浪费水平空间,蠕变恢复好,天然适合重载与恶劣路况。从19 世纪的马车到现代的重卡、皮卡、客车,钢板弹簧一直都能适用。

尽管在这几百年间出现了各种各样的悬架,比如螺旋簧、扭杆弹簧、空气悬架甚至是电磁悬架,但是都没能冲击钢板弹簧在高载荷领域的地位。