容積和有效面積變化率是空氣彈簧剛度的影響因
發(fā)布時(shí)間：2016-12-13
空氣彈簧是一種由有簾線的橡膠囊和充入其內(nèi)腔的壓縮空氣所組成的非金屬彈性元件，其隔振性能主要受到剛度特性、頻率特性和阻尼特性的影響。尤其是其剛度特性，一致是研究熱點(diǎn)之一，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往先根據(jù)初步的剛度需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)空氣彈簧膠囊內(nèi)的氣體為理想氣體，空氣彈簧受到垂直載荷F的作用，此時(shí)內(nèi)部的絕對(duì)氣壓為P，外部氣壓為Pa，則有以下關(guān)系式：
F=（P-Pa）Ae（1）
PVn=P0Vn 0=const（2）
式中：Ae——空氣彈簧的有效面積；
n——多變指數(shù)，與氣體的流動(dòng)速度相關(guān)，緩慢流動(dòng)時(shí)相當(dāng)于等溫過程，n=1；快速流動(dòng)時(shí)接近絕熱過程，n=1.4，一般情況下，n=1.3～1.38；
P0、V0——為空氣彈簧處于靜平衡位置的內(nèi)部氣體的絕對(duì)壓力和容積。
由式（1）、式（2）可得：
F=（P0Vn 0-Pa）Ae（3）
將式（3）對(duì)空氣彈簧的垂直位移S求導(dǎo)數(shù)，其中Ae=-dV/dS，負(fù)號(hào)表示空氣彈簧受載荷壓縮時(shí)容積減少，則可得空氣彈簧的垂直剛度公式：
K=（P0Vn 0Nn-Pa）（dAe/dS）-Aen P0Vn 0Nn+1（dV/dS）（4）
由上述可知空氣彈簧剛度的影響因素有兩個(gè)，容積變化率和有效面積變化率。通過添加附加氣室可以改變?nèi)莘e變化率；通過改變空氣彈簧的結(jié)構(gòu)可以控制有效面積變化率，則可以進(jìn)一步降低空氣彈簧的剛度。顯然，常規(guī)空氣彈簧剛度計(jì)算中，將問題進(jìn)行了諸多簡化，可用于初期的空氣彈簧設(shè)計(jì)，但并未考慮實(shí)際結(jié)構(gòu)和工況中的諸多因素影響，與實(shí)際情況有一定偏差，利用有限元分析進(jìn)行剛度求解是十分必要的。
