空气弹簧的刚度计算

空气弹簧的刚度计算

空气弹簧的主要设计参数是有效面积A。如图1所示,作一平面T-T切于空气囊的表面,且垂直空气囊的轴线。因为空气囊是柔软

11D18D4

图1有效面积的定义

的橡胶薄膜,根据薄膜理论的基本假设,空气囊不能传递弯矩和横向力,因此在通过空气囊切点处只传递平面T-T中的力,而平面T-T有效面积为A,有效半径为R

11-181-2-1

弹簧所受的载荷P

11-181-2-2

式中 p——空气弹簧的内压力,N/cm2

空气弹簧垂直刚度计算

表1

类型及变形简图

公式及数据

备注

囊

式

弹

簧

b11d18d1a

11-182-1

11-182-2

p——空气弹簧的内压力,MPa

pa——大气压力,MPa

自

由

膜

式

弹

簧

B11D18D1B

11-182-3

式中,系数a可按下式计算或由图2求出

11-182-4

V——空气弹簧有效容积,mm3

m——多变指数,等温过程中(如计算静刚度时)m=1,绝热过程中m=1.4,一般动态过程1<m<1.4

n——空气弹簧的曲数(图中只画出一曲)

P'——垂直刚度,N/mm

a——形状系数

约

束

膜

式

弹

簧

B11D18D1C

11-182-5

式中,系数a可按下式计算或由图3求出

11-182-6

11D18D511D18D6

图2自由膜式空气弹簧的系数a              图3约束膜式空气弹簧的系数a

空气弹簧横向刚度计算

囊式空气弹簧

一般囊式空气弹簧在横向载荷作用下的变形,是弯曲和剪切作用的合成变形,如图4所示

11D18D7

图4橡胶囊在横向载荷作用下的变形

(1)单曲囊式空气弹簧的弯曲刚度T'(图5)

11-183-1

式中 a——囊式空气弹簧的垂直特性形状系数,可由表1中的有关公式确定

11D18D8

图5空气弹簧的弯曲变形

(2)单曲囊式空气弹簧的剪切刚度P'1r(图6)

11-183-2

式中 ρ ——帘线的密度;

i——帘线的层数;

Ef——一根帘线的截面积与其纵向弹性模量的积;

φ——帘线相对纬线的角度

11D18D9

图6空气弹簧的剪切变形

对于多曲囊式空气弹簧,横断面受弯曲和剪切载荷而发生的变形,可以利用力和力矩的平衡,将各曲的变形叠加起来而得到。若横断面总的变形很小时,则多曲囊式空气弹簧的横向刚度P'r可由下式求得:

11-183-3

式中 h——一曲橡胶囊的高度;

h'——中间腰环的高度;

P——空气弹簧所受垂直载荷;

F——空气弹簧承受的轴向载荷;

n——空气弹簧的曲数;

T'——弯曲刚度;

P'1r——剪切刚度

由上式可以看出,空气弹簧的曲数越多,则其横向刚度越小。实际上4曲以上的空气弹簧,由于其弹性不稳定现象,已不适于承受横向载荷的场合

膜式空气弹簧

表2

类型及变形简图

公式及数据

备注

自

由

膜

式

空

气

弹

簧

b11d18d2a

11-184-1

式中,b可按下式计算或查图7

11-184-2

b——横向变形系数

P'0——橡胶-帘线膜本身的横向刚度

p——空气弹簧的内压力

A——空气弹簧的有效面积

约

束

膜

式

空

气

弹

簧

b11d18d2b

11-184-3

式中,b可按下式计算或查图8

11-184-4

11D18D10   11D18D11

图7 自由膜式空气弹簧的形状系数b               图8 约束膜式空气弹簧的形状系数b