容積和有效面積變化率是空氣彈簧剛度的影響因

 

容積和有效面積變化率是空氣彈簧剛度的影響因。空氣彈簧是一種由有簾線的橡膠囊和充入其內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，一致是研究熱點之一，結構設計中，往往先根據初步的剛度需求進行設計。　　

設空氣彈簧膠囊內的氣體為理想氣體，空氣彈簧受到垂直載荷F的作用，此時內部的絕對氣壓為P，外部氣壓為Pa，則有以下關系式：F=（P-Pa）Ae（1）　　PVn=P0Vn 0=const（2）　　式中：Ae——空氣彈簧的有效面積；多變指數，與氣體的流動速度相關，緩慢流動時相當于等溫過程，n=1；快速流動時接近絕熱過程，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部氣體的絕對壓力和容積。　　

由式（1）、式（2）可得：F=（P0Vn 0-Pa）Ae（3）將式（3）對空氣彈簧的垂直位移S求導數，其中Ae=-dV/dS，負號表示空氣彈簧受載荷壓縮時容積減少，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，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容積變化率；通過改變空氣彈簧的結構可以控制有效面積變化率，則可以進一步降低空氣彈簧的剛度。顯然，常規空氣彈簧剛度計算中，將問題進行了諸多簡化，可用于初期的空氣彈簧設計，但并未考慮實際結構和工況中的諸多因素影響，與實際情況有一定偏差，利用有限元分析進行剛度求解是十分必要的。