[科普中国]-板弹簧

简介

板弹簧为截面是长方形的长圆弧形弹簧钢。在最常见的配置中，弧的中心提供了轴的位置，而在任一端形成的环附接到车辆底盘。对于非常重的车辆，可以由多个层叠在一起的多个叶片制成板弹簧，通常具有逐渐变短的叶片。板弹簧可用于定位和一定程度的阻尼以及弹簧功能。虽然夹层摩擦提供了阻尼作用，但其控制不佳，并导致悬架运动中的静摩擦力。为此，一些制造商已经开始使用单片弹簧。

板弹簧可以直接连接在两端的框架上，或直接连接在一端，通常是前端，另一端通过钩环，短摆臂连接。松紧带来了压缩时叶片伸长的趋势，从而使弹性更柔软。一些弹簧终止于凹入端，称为勺子端（很少使用），用于承载旋转构件。

原理当板弹簧安装在汽车悬架中，所承受的垂直载荷为正向时，各弹簧片都受力变形，有向上拱弯的趋势。这时，车桥和车架便相互靠近。当车桥与车架互相远离时，板弹簧所受的正向垂直载荷和变形便逐渐减小，有时甚至会反向。

主片卷耳受力严重，是薄弱处，为改善主片卷耳的受力情况，常将第二片末端也弯成卷耳，包在主片卷耳的外面，称为包耳。为了使得在弹性变形时各片有相对滑动的可能，在主片卷耳与第二片包耳之间留有较大的空隙。有些悬架中的板弹簧两端不做成卷耳，而采用其他的支撑连接方式，如橡胶支撑垫。

扁平长方形的钢板呈弯曲形，以数片叠成的底盘用弹簧，一端以梢子安装在吊架上，另一端使用吊耳连接到大梁上，使弹簧能伸缩，适用于中大型的货卡车上。

汽车板弹簧是十分重要的。大家知道板弹簧是由许多具有弹性、宽厚一致，而且长短不一的钢片所组成的。其作用是把车架与车桥用悬挂的形式连接在一起，裸露在车架与车桥之间，承受车轮对车架的载荷冲击，消减车身的剧烈振动，保持车辆行驶的平稳性和对不同路况的适应性。
板弹簧在承受载荷冲击时形成伸展运动，钢片与钢片之间产生强烈摩擦，也就是产生挤压拉伸现象，两个摩擦表面又产生两个不同方向的运动摩擦力，造成板弹簧温度升度，出现表面拉伤，呈现出细小的烈纹，在载荷冲击频率增大的同时，伸展运动所产生的摩擦运动力也在增大，在应力集中点达到疲劳极限就会造成单片或整垛断裂。
根据运动力学的原理试验证明：一个做压伸运动的钢件，在运动频率增大时钢件的温度升高，强度下降，在应力集中点出现烈纹并逐渐扩大和加深，到了疲劳极限就会损坏。板弹簧也同样如此，只是它具有较高的弹性，比一般钢件耐久。板弹簧断裂除了其它原因之外，主要的原因就是润滑不良而造成的，应该引起驾驶员和技术管理人员的重视，及时做好板弹簧的润滑工作。以便减少摩擦分散应力，防止钢片表面拉伤；减少灰尘、泥土及水的侵入，防止锈蚀；还有散热降温，防止弹性强度下降。
一般的润滑方法是：新车磨合期结束就应该进行，夏冬两季在用车时进行。润滑作业时首先把板弹簧拆下来，打开中间穿心螺栓，使钢片散开，然后在钢片两面均匀地涂抹锂基润滑脂或石墨润滑脂，装复后两个摩擦表面之间形成油膜（完成一组板弹簧润滑作业只需更换一片断片的时间）。1

优缺点板弹簧的优点是结构简单，工作可靠，成本低廉，维修方便。它既是悬架的弹性元件，又是悬架的导向装置。它的一端与车架铰接，可以传递各种力和力矩，并决定车轮的跳动轨迹。同时，它本身也有一定的摩擦减震作用。一举三得，所以广泛用于非独立悬架上。

板弹簧的缺点是只能用于非独立悬架，重量较重，刚度大，舒适性差，纵向尺寸较长，不利于缩短汽车的前悬和后悬，与车架连接处的钢板弹簧销容易磨损等。

尽管缺点不少，但板弹簧仍在各种汽车上大量使用。为了改进板弹簧的性能，减轻重量，提高寿命，出现了变截面板弹簧、单片弹簧等。1

分类板弹簧按外形分类：

（1）椭圆形板弹簧；

（2）半椭圆形板弹簧；

（3）四分之一椭圆形板弹簧；

（4）片弹簧。

椭圆形板弹簧、半椭圆形板弹簧及四分之一椭圆形板弹簧均为组合型式的板弹簧，依靠板与板之间的摩擦力而具有较高的缓冲和减振性能，广泛应用于汽车、拖拉机和铁道车辆的悬架系统； 片弹簧为单片弹簧钢，多用于机械设备和仪器仪表中压紧工作部件。2

材质弹簧片可以选用磷青铜、锡青铜、65mn、55Si2Mn、60Si2MnA、55SiMnVB、55SiMnMoV、60CrMn、60CrMnB、301、316等。

其他用途（1）对于铁匠

因为板弹簧是由较高质量的钢制成的，所以它们是铁匠最喜欢的材料。 在尼泊尔，孟加拉国，菲律宾和巴基斯坦等传统铁匠仍然生产了大量工具的国家，废旧车的板弹簧经常用于制作刀具等工具。

（2）用于蹦床中

板弹簧也取代了一些蹦床（称为软边蹦床）中的传统螺旋弹簧，这提高了用户的安全性并降低了脑震荡的风险。 板弹簧围绕框架间隔开“腿”，从基架分支以悬挂跳跃垫，从而提供弹性。

（3）用于离合器中

汽车离合器中常见的“隔膜”是一种板弹簧。32

相关标准（1）YB/T5310-2006弹簧用不锈钢冷轧钢带，YBT 5063-2007 热处理弹簧钢带；

（2）GB/T 19844-2005 钢板弹簧， GB/T 1222-2007 弹簧钢。