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空氣彈簧的氣體壓力與外載荷的關(guān)系

來(lái)源：上海松夏減震器有限公司????發(fā)布時(shí)間：2020-04-13 12:35

空氣彈簧的氣體壓力與外載荷的關(guān)系

　　膜式空氣彈簧主要由上蓋板、活塞、橡膠氣囊和緩沖塊組成。橡膠氣囊是由內(nèi)層橡膠、外層橡膠、簾布層和子口鋼絲圈四部分硫化而成。內(nèi)層橡膠和外層橡膠都屬于超彈性材料，內(nèi)層橡膠主要起密封作用，外層橡膠除了密封外，還起保護(hù)作用。簾布層是簾線橡膠復(fù)合材料，屬于各向異性材料，用于承受囊體的載荷，對(duì)空氣彈簧的承載能力和耐久性起著決定性作用。簾線方向與橡膠氣囊的子午線方向成一定角度，稱為簾線角。緩沖墊在空氣彈簧中是一個(gè)可選件，在空氣彈簧漏氣或失效情況下起作用。本文討論的膜式空氣彈簧中沒(méi)有加入緩沖墊。膜式空氣彈簧的活塞可設(shè)計(jì)成不同的截面形式，以獲得不同的彈性特性曲線。當(dāng)空氣彈簧充氣完成后，在上面施加軸向外載荷F，空氣彈簧在標(biāo)準(zhǔn)工作高度附近達(dá)到靜平衡位置，當(dāng)外載增大時(shí)，空氣彈簧壓縮，外載減小時(shí)，空氣彈簧回彈，并設(shè)相對(duì)于平衡位置壓縮為正，拉伸為負(fù)。當(dāng)空氣彈簧上受有載荷F作用，氣體壓力與外載荷的關(guān)系為：

　　F=P×Aeff (1)

　　式中，F(xiàn)為空氣彈簧軸向載荷;P為氣囊內(nèi)氣體表壓;Aeff為空氣彈簧的有效承壓面積。

　　橡膠氣囊內(nèi)氣壓隨著橡膠囊的變形而變化，其氣壓的大小與氣囊內(nèi)的容積有關(guān)，且遵循氣體狀態(tài)方程：

　　(P+Pa)Vm=(P0+Pa)Vm0 (2)

　　式中，V為空氣彈簧在任意位置時(shí)的內(nèi)部容積;Pa為外部大氣壓;P0為靜平衡位置時(shí)，囊內(nèi)氣體表壓;V0為靜平衡位置時(shí)的氣體容積;m為理想氣體多變指數(shù)，當(dāng)靜

　　態(tài)加載時(shí)，囊內(nèi)氣體視為等溫過(guò)程，m≈1;當(dāng)動(dòng)態(tài)加載時(shí)，囊內(nèi)氣體視為絕熱過(guò)程，m≈1.38。將式(2)帶入式(1)，并且將式(1)對(duì)空氣彈簧的垂向位移x求導(dǎo)，化簡(jiǎn)后得空氣彈簧剛度的計(jì)算公式：

　　K=-mAeff(P+Pa)1VdVdx+PdAeffdx(3)

　　式中，dV/dx為空氣彈簧容積的變化率，dAeff/dx為空氣彈簧有效承壓面積的變化率，其決定于空氣彈簧的形式及活塞的幾何形狀。要求出空氣彈簧的剛度，關(guān)鍵是求出空氣彈簧在任意位置時(shí)囊內(nèi)的氣壓P、空氣彈簧容積的變化率dV/x以及有效承壓面積的變化率dAeff/x，是理論計(jì)算的難點(diǎn)，一般可以通過(guò)非線性有限元方法求得。

　　空氣彈簧具有變剛度特性,容易得到較低的固有振動(dòng)頻率,可提高汽車的行駛平順性；它的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置,可以使汽車的乘坐舒適性和上下車條件得到改善;今天的空氣彈簧就介紹到這里。

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