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空气弹簧的气体压力与外载荷的关系

来源：上海松夏减震器有限公司    发布时间：2020-04-13 12:35

空气弹簧的气体压力与外载荷的关系
　　膜式空气弹簧主要由上盖板、活塞、橡胶气囊和缓冲块组成。橡胶气囊是由内层橡胶、外层橡胶、帘布层和子口钢丝圈四部分硫化而成。内层橡胶和外层橡胶都属于超弹性材料，内层橡胶主要起密封作用，外层橡胶除了密封外，还起保护作用。帘布层是帘线橡胶复合材料，属于各向异性材料，用于承受囊体的载荷，对空气弹簧的承载能力和耐久性起着决定性作用。帘线方向与橡胶气囊的子午线方向成一定角度，称为帘线角。缓冲垫在空气弹簧中是一个可选件，在空气弹簧漏气或失效情况下起作用。本文讨论的膜式空气弹簧中没有加入缓冲垫。膜式空气弹簧的活塞可设计成不同的截面形式，以获得不同的弹性特性曲线。当空气弹簧充气完成后，在上面施加轴向外载荷F，空气弹簧在标准工作高度附近达到静平衡位置，当外载增大时，空气弹簧压缩，外载减小时，空气弹簧回弹，并设相对于平衡位置压缩为正，拉伸为负。当空气弹簧上受有载荷F作用，气体压力与外载荷的关系为：
　　F=P×Aeff (1)
　　式中，F为空气弹簧轴向载荷;P为气囊内气体表压;Aeff为空气弹簧的有效承压面积。
空气弹簧的气体压力与外载荷的关系
　　橡胶气囊内气压随着橡胶囊的变形而变化，其气压的大小与气囊内的容积有关，且遵循气体状态方程：
　　(P+Pa)Vm=(P0+Pa)Vm0 (2)
　　式中，V为空气弹簧在任意位置时的内部容积;Pa为外部大气压;P0为静平衡位置时，囊内气体表压;V0为静平衡位置时的气体容积;m为理想气体多变指数，当静
　　态加载时，囊内气体视为等温过程，m≈1;当动态加载时，囊内气体视为绝热过程，m≈1.38。将式(2)带入式(1)，并且将式(1)对空气弹簧的垂向位移x求导，化简后得空气弹簧刚度的计算公式：
　　K=-mAeff(P+Pa)1VdVdx+PdAeffdx(3)
　　式中，dV/dx为空气弹簧容积的变化率，dAeff/dx为空气弹簧有效承压面积的变化率，其决定于空气弹簧的形式及活塞的几何形状。要求出空气弹簧的刚度，关键是求出空气弹簧在任意位置时囊内的气压P、空气弹簧容积的变化率dV/x以及有效承压面积的变化率dAeff/x，是理论计算的难点，一般可以通过非线性有限元方法求得。
　　空气弹簧具有变刚度特性,容易得到较低的固有振动频率,可提高汽车的行驶平顺性；它的自动调节装置,可以使汽车的乘坐舒适性和上下车条件得到改善;今天的空气弹簧就介绍到这里。
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