可控气弹簧工作原理
前言
本人非专业相关人士，只因机缘巧合二手升降桌的气弹簧坏了，自己折腾定制了一个新的替换。对其原理比较感兴趣，在网上又没找到通俗易懂的原理说明，于是想把自己学到的写下来，将来万一也有跟我一样需要了解它的人，看了此文有所收获，那便没有白写。
一、简介
气弹簧（gas spring），也称气活塞（gas piston）、气压棒（gas ram）或气撑杆（gas strut），是一种利用气动力原理储蓄机械能的复杂压缩弹簧，结构上是一个密封活塞。根据气缸内气体的静止压强的不同，气弹簧可以用来应对不同强度的外力。与利用形变储蓄弹性势能的机械弹簧不同，气弹簧在受到纵向压力时，活塞会被推进气缸内，从而压缩内部的气体，以增加缸内压强的形式储蓄势能。当外力解除时，气弹簧的缸内气体压强会驱使活塞复位，在伸展过程中将储蓄的压力势能以推力的形式释放掉[1]。
而可控气弹簧（lockable gas spring）是一种能够控制其在行程内任意位置锁定的气弹簧。
可控气弹簧广泛应用于机械、汽车、航空航天、医疗器械、建筑等领域。它可以用于减震、支撑、缓冲、调节高度等方面，例如用于汽车悬挂系统、床垫、办公椅、升降平台、航空座椅等。
二、基本结构
实物图：
上图中，下方黑色圆柱为管体，上方黑色圆柱为活塞杆一部分，最上露出的小点为顶杆一部分。
下图是可控气弹簧的剖面图：
腔室
气弹簧的管体被管壁和活塞分成多个腔室，包括气腔，外油腔，内油腔，主油腔四个腔室。
外油腔和内油腔互相连通，内油腔和主油腔在某些情况下能连通。
油腔充满液体的油，气腔里充满气体的气。
活塞及活塞杆
气腔和外油腔之间有一个活塞环将两个腔室分隔开。内油腔和主油腔之间也有一个活塞将两个腔室分隔开。此活塞与活塞杆相连，当内油腔和主油腔连通时，外界可推动活塞杆使活塞上下移动来调节位置。
顶杆
顶杆位于活塞杆内部，控制内油腔和主油腔的连通管道。当顶杆下压时，内油腔和主油腔连通；松开顶杆时，内油腔和主油腔隔离。
三、工作原理
原理一：液体形态的油不易压缩和拉伸
原理二：气腔体积不变的情况下，气体越多，气压越大
内油腔和主油腔连通时的状态
连通时，如果外界不对活塞杆施加力的作用，那么气腔在气压作用下会将活塞向上推动；由于油腔内的油不易压缩，因此活塞杆会在气腔气压作用下被推出管体（活塞杆在管体内占用的体积减少了）。气腔内充的气越多，气压越大，活塞杆被推出的力就越大，想要把活塞杆推进管体就越难。
内油腔和主油腔隔离时的状态
隔离时，主油腔的油量和体积都是固定的，由于油不易压缩和拉伸，因此活塞杆就被固定在当前位置无法移动。
四、活塞杆参数解读
KQ-10/27-75-182-850N 表示管体直径 D 为 27 mm，活塞杆直径 d 10 mm，行程 s 75 mm ，中心距 L 182 mm，气腔气压 850 N（约 85 KG）。
参考资料：气弹簧专利 107314074
浙公网安备 33010602011771号