[科普中国]-气弹簧

简介

气弹簧是一种可以实现支撑、缓冲、制动、高度及角度调节等功能的零件，在工程机械中，主要应用于罩盖、门等部位。

气弹簧主要由活塞杆、活塞、密封导向套、填充物、压力缸和接头等部分组成，其中压力缸为密闭的腔体，内部充有惰性气体或者油气混合物，腔体内的压力是大气压的几倍或者几十倍。气弹簧作用时，利用活塞两侧存在的压力差，实现活塞杆的运动。气弹簧有不同的结构和类型，用以满足不同的使用需求，工程机械上主要使用压缩式气弹簧，该类气弹簧主要起支撑作用，只有最短、最长两个工作位置，在行程中无法自行停止1。

分类根据其特点及应用领域的不同，气弹簧又被称为支撑杆、气支撑、调角器、气压棒、阻尼器等。根据气弹簧的结构和功能来分类，气弹簧有自由式气弹簧、自锁式气弹簧、牵引式气弹簧、随意停气弹簧、转椅气弹簧、气压棒、阻尼器等几种。该产品在汽车、航空、医疗器械、家具、机械制造等领域都有着广泛地应用。

一、自由型气弹簧（支撑杆）（Lift gas spring）是应用最为广泛的气弹簧。它主要起支撑作用，只有最短、最长两个位置，在行程中无法自行停止。在汽车、纺织机械、印刷设备、办公设备、工程机械等行业应用最广。自由型气弹簧凭借其轻便、工作平稳、操作方便、价格优惠等特点，在汽车、工程机械、印刷机械、纺织设备等行业等到了广发的应用。或者高寒环境，酸性或者碱性环境等。

二、自锁型气弹簧（调角器、可控型气弹簧）（Lockable gas spring）在医疗器械上应用的最多。该种气弹簧借助一些释放机构可以在行程中的任意位置停止，并且停止以后有很大的锁紧力（可以达到10000N以上）。

三、随意停气弹簧（摩擦式气弹簧、平衡式气弹簧）主要应用在厨房家具、医疗器械等领域。它的特点介于自由型气弹簧和自锁型气弹簧之间：不需要任何的外部结构而能停在行程中的任意位置，但没有额外的锁紧力。主要是通过控制器（手柄或者拉线）达到效果。也可通过活塞杆的伸缩来实现。当用控制器调整在理想位置时停止，阀门会独立的关闭，活塞杆会锁定在所要求的位置 。当锁定发生时，能实现锁定。但是如果超过了锁定力，锁定功能将不再有效。

四、转椅气弹簧（气压棒）主要应用在转椅上，起调节位置的作用。其特点是可控，需求量比较大。

五、牵引式气弹簧（拉力气弹簧）（Gas traction springs）是一种特殊的气弹簧:别的气弹簧在自由状态的时候都处在最长的位置，即在受到外力后是从最长的位置向最短的位置运动，而牵引式气弹簧的自由状态在最短的位置，受到牵引时从最短处向最长处运行。牵引式气弹簧中也有相应的自由型、自锁型等。

六、阻尼器（Damper）在汽车和医疗设备上都用得比较多，其特点是阻力随着运行的速度而改变。可以明显的对相连的机构的速度起缓冲作用。阻尼器主要用于起缓冲作用，它的最大特点是气弹簧的力随着运动速度的变化而变化。当引导气弹簧的力的作用点运动的比较快时期弹簧的阻力就明显增大，而当作用点运动很慢时，阻力则几乎没有。阻尼器主要应用在洗衣机、电冰箱等行业。

另外，从材质上分还有普通钢气弹簧和不锈钢气弹簧。普通钢气弹簧用量最大，不锈钢气弹簧多用于环境要求比较苛刻的场所，比如食品机械，医疗器械，军事工业，高温特点及应用。

特性气弹簧是一种可以省力的可升降弹簧，可分为可自锁气弹簧（如座椅的底部升降，老板椅后靠背等），不可自锁气弹簧（如汽车尾箱、壁橱门的升降支撑），气弹簧的结构主要由套筒、活塞和活塞杆等组成，在套筒内加入高压空气或高压氮气，由于活塞两端面积不等产生压差，推动活塞及活塞杆移动以及支撑人或重物。

评判质量

评判一个气弹簧的质量优劣主要从以下几个方面考虑：首先是其密封性，如果密封性不好会在使用过程中出现漏油、漏气等现象；其次是精确度，比如需要500N的气弹簧，有的厂家生产出来的力误差不超过2N，有的厂家的产品可能和实际需要的500N相差比较远；再次是使用寿命，其使用寿命以其可以完全伸缩的次数计算；最后就是在行程中的力值变化，理想状态下的气弹簧应该在整个行程中力值保持不变。但由于设计和加工的因素，使得气弹簧在行程中的力值不可避免地出现变化。而其变化的幅度是衡量一支气弹簧质量好环的重要标准，变化的幅度越小，说明气弹簧质量越好，反之则越差。

选择压缩式气弹簧的接头有单片、单耳、双耳及万向球头等4种型式，依次为单片式、单耳式、双耳式及万向球头式。设计时应根据安装部位的具体情况及气弹簧规格，选择相匹配的接头型式。推荐使用万向球头式，此类气弹簧在工作过程中能自动调节连接角度，从而消除气弹簧工作中的侧向力，特别适合对安装精度要求较高的场合。若安装空间受限，可使用单耳式，该型气弹簧结构简单，安装所需空间小，但在工作过程不能消除由于不同轴所引起的侧向力，因此，需要另外设计气弹簧销轴与其进行连接。总之，无论选用何种接头型式，都要确保气弹簧安装后，门(罩盖)开合顺利，无干涉、卡滞现象。