​氮气弹簧是一种以高压氮气为工作介质，通过气体压缩与膨胀实现弹性功能的新型弹性元件，兼具弹簧、气缸、液压缸的特性，广泛应用于模具、汽车制造、航空航天等领域。氮气弹簧的性能参数是衡量其工作能力、适用场景及可靠性的核心指标，直接影响选型匹配和使用效果。以下是主要性能参数的详细说明：
一、核心力学参数（决定工作能力）
公称力（Rated Force，F₀）
定义：氮气弹簧在额定充气压力和最大行程位置时输出的力（单位：kN，千牛）。
计算方式：由活塞有效面积（S）和额定充气压力（P₀）决定，公式为 F₀ = P₀ × S（P₀单位为 MPa，S 单位为 cm² 时，F₀单位为 kN）。
应用意义：是选型的首要参数，需匹配实际负载需求（如模具压边力、夹具夹紧力），通常需预留 1.2-1.5 倍安全系数。
常见范围：微型氮气弹簧约 0.5-5kN，大型可达 200kN 以上。
工作力（Operating Force，F）
定义：在工作行程内，不同位置的实际输出力（随行程变化而略有波动）。
特性：优质氮气弹簧的工作力波动较小（通常≤5%），远优于传统螺旋弹簧（波动≥20%），这是其核心优势之一。
示例：某氮气弹簧公称力 10kN，行程 50mm，在 0-50mm 行程内，工作力可能在 9.5-10.5kN 之间波动。
行程（Stroke，S）
定义：活塞杆从自由状态到最大压缩状态的可移动距离（单位：mm）。
分类：
常规行程：10-200mm；
长行程：200-500mm（需特殊设计缸体）。
应用注意：选型时需确保行程≥实际工作所需行程 + 10% 余量（避免超程导致结构损坏）。
二、气体参数（影响力值与稳定性）
额定充气压力（Rated Pressure，P₀）
定义：出厂时的标准充气压力（单位：MPa，兆帕），通常为 15MPa（可根据需求调整）。
可调范围：5-30MPa（需在缸体耐压极限内，超压会导致安全风险）。
与力值的关系：充气压力与输出力成正比（如压力从 15MPa 调至 20MPa，输出力相应增加约 33%）。
气体介质
必须使用高纯度氮气（纯度≥99.9%），禁止使用空气（含氧气易导致内部氧化）、二氧化碳（易液化）或其他腐蚀性气体。
三、结构与寿命参数（影响可靠性）
缸径与杆径（Bore Diameter & Rod Diameter）
定义：缸体的内直径（缸径）和活塞杆的外直径（杆径），单位：mm。
意义：决定活塞有效面积（影响输出力）和结构强度（缸径越大，可承受的压力和力值越大）。
示例：缸径 50mm、杆径 25mm 的氮气弹簧，活塞有效面积约 15.9cm²，15MPa 压力下公称力约 23.8kN。
自由长度（Free Length，L₀）
定义：氮气弹簧未受压缩时的总长度（缸体长度 + 活塞杆伸出长度），单位：mm。
应用意义：需匹配安装空间（如模具内的预留长度），避免因尺寸超限无法安装。
使用寿命（Service Life）
定义：在额定工况下，满行程往复运动的无故障次数。
影响因素：密封件质量（氟橡胶优于聚氨酯）、工作温度、是否偏载等。
常规标准：优质氮气弹簧≥100 万次，精密型号可达 300 万次以上；劣质产品可能不足 10 万次。
四、环境适应性参数（决定适用场景）
工作温度范围（Operating Temperature Range）
常规型号：-20℃~80℃（采用聚氨酯或丁腈橡胶密封件）。
高温型号：-20℃~150℃（采用氟橡胶密封件，适用于模具加热场景）。
低温型号：-40℃~60℃（需专用低温氮气和密封件，适用于户外或冷藏设备）。
注意：温度过高会导致氮气膨胀、压力上升（可能超额定力）；温度过低会降低密封件弹性，增加泄漏风险。
最大偏载角度（Maximum Misalignment Angle）
定义：活塞杆受力方向与轴线的允许偏差角度。
限制：通常≤3°，超过会导致活塞杆弯曲、密封件过度磨损，显著缩短寿命。
五、安全参数（保障使用安全）
耐压极限（Pressure Rating）
缸体可承受的最大气体压力（通常为额定充气压力的 1.5-2 倍，如额定 15MPa 的缸体，耐压≥22.5MPa）。
超压会导致缸体爆裂，必须严格遵守充气压力限制。
最小压缩量（Minimum Compression）
为保护内部结构，活塞杆需保留的最小伸出长度（通常为行程的 10%），禁止完全压缩至缸体内部。