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计算气弹簧的弹力分析油气弹簧及空气悬架的设计

发布时间:2016-01-04  阅读:664次
      扬州市帅阳气动件厂专业生产系列气动件,技术力量雄厚,集开发、生产制造、销售于一体。主要产品有气弹簧不锈钢气弹簧阻尼器支撑杆,直伸式无源气动撑杆,可控调节升降气弹簧,角调器,缓慢式减震器等系列,上百个品种,规格齐全,并可代为设计式样。
    弹力的大小f跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比,即f=kx式中的k称为弹簧的劲度系数,不同的弹簧的劲度系数一般是不同的。这个规律是英国科学家胡克发现的,叫做胡克定律。气弹簧是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。目前,该产品在医疗设备、汽车、家具、纺织设备、加工行业等领域都得到了广泛地应用。根据不同的特点及应用领域,气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等.气弹簧的基本原理是在密闭的腔体内压入惰性气体和油、或则油气混合物。
 
  气弹簧是以气体和液体为工作介质的一种弹性元件,由压力管,活塞,活塞杆及若干联接件组成其内部充有高压氮气,由于在活塞内部设有通孔,活塞两端气体压力相等,而活塞两侧的截面积不同,一端接有活塞杆而另一端没有,在气体压力作用下,产生向截面积小的一侧的压力,即气弹簧的弹力,弹力的大小可以通过设置不同的氮气压力或者不同直径的活塞杆而设定。
 
  1.油气弹簧的设计
 
  通常用弹性橡胶膜将气体与油液隔开,从而防止在高温、高压及复杂的工作条件下气体溶于油液,确保性能的稳定性。由于油气弹簧采用钢制气室,因而与空气弹簧相比,可以有更高的工作压力,通常为5—7MPa,有的高达20MPa。因此在同样的工作条件下,油气弹簧具有尺寸短、质量小的优点,便于在车上布置,用于重型自卸汽车上比钢板弹簧轻50%以上。油气弹簧的其他优点还包括:传力的油液介质同时也可起到润滑滑动表面的作用;在缸筒内安装内置节流阀,可以提供必要的阻尼力使油气弹簧同时起减振作用,从而取消了单独的减振器;依靠车身高度调节阀调节油液的压力,可以方便地实现车身高度的调节;油气弹簧具有较低的固有振动频率等。其缺点有:由于工作介质为高压气体和油液,因而对相对运动部件的表面粗糙度、耐磨性、装配精度以及密封环节的设计都提出了较高的要求,以确保密封性。在使用过程中气体会缓慢地泄漏,需要专门的充气装备及作业规程并及时充气。所以油气弹簧结构较复杂,维修保养较麻烦。
 
  油气弹簧的典型结构是单气室结构,除此之外,还有双气室(即带反压气室)和两级气室(或两级压力式)等结构型式。由于油气弹簧的气体密封在工作气室内,在不同的载荷下其质量维持不变,因而又称为定质量空气弹簧。与此相比较,上一节所讨论的囊式和膜式空气弹簧在给定的工作高度下,其工作容积不受载荷的影响,气弹簧基本维持不变,因而也称为定容积空气弹簧。
 
  由于载荷减小时油气弹簧的刚度减小,在伸张行程时有可能导致动容量太小,经常发生撞击限位块的情况。为防止这种情况发生,可以采取增大伸张行程阻尼力的办法,也可以采用双气室即带反压气室结构。在该种结构中有一个反压工作气室,其中有一浮动活塞将油液与高压气体分隔,油液有回路与主气室的油液相通。因此,带反压气室油气弹簧的刚度由主气室与反压气室的参数共同决定。通过合理选择主气室与反压气室的参数,可以得到恰当的弹簧刚度特性。
 
  由于气体总容积的增加,使得气体折算高度增加,弹簧刚度下降,振动频率降低,从而改善了汽车的行驶平顺性。两级气室型油气弹簧的作用原理与钢板弹簧主、副簧结构的类似,它们都是为了使汽车在空、满载时均具有良好的平顺性,但钢板弹簧是当载荷增加时增大刚度,而油气弹簧则要减小刚度。
 
  2.空气悬架的设计
 
  空气悬架多应用于各类大型客车和无轨电车上,在高级轿车、长途运输重型载货汽车和挂车上也有所采用。其弹性元件是由夹有帘线的橡胶囊或膜和冲入其内腔的压缩空气所组成。这种悬架除弹性元件、减振器和导向机构外,一般还装有车身高度调节装置。
 
  由于空气弹簧可以设计得比较柔软,因而空气悬架可以得到较低得固有振动频率,同时空气弹簧的变刚度特性使得这一频率在较大的载荷变化范围内保持不变,从而提高了汽车的行驶平顺性。空气悬架的另一个优点在于通过调节车身高度使大客车的地板高度和载货汽车的货箱高度随载荷的变化基本保持不变。此外,空气悬架还具有空气弹簧寿命长、质量小以及噪声低等一些优点。
 
  空气悬架的不足之处在于:结构复杂,与传统的钢制弹性元件相比,需要增加压气机、车身高度调节器以及气阀等零部件;价格昂贵;空气弹簧尺寸较大,不便于布置;需要专门的导向机构传递侧向力、纵向力及制动、驱动力矩。正是由于这些原因,普通轿车上很少采用空气悬架。
 
  按照结构特点,空气弹簧可以分为囊式和膜式两大类。囊式空气弹簧结构相对简单,制造方便,但刚度较高,因而常用于大型客车、无轨电车和载货汽车,并且常配有辅助气室以降低弹簧刚度。膜式空气弹簧刚度小,适合于用作轿车悬架,但同等空气压力和尺寸下其承载能力小,并且动刚度会增大。增加辅助气室后,可使空气弹簧的弹性特性更接近于理想弹性特性,但辅助气室的容积一般不超过弹簧容积的3倍。      扬州市帅阳气动件厂系列气弹簧不锈钢气弹簧阻尼器支撑杆产品遍及全国各地,深得广大用户好评。欢迎访问扬州市帅阳气动件厂官方网站:www.yzsyqd.cn谢谢社会各界朋友的支持!

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