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动静刚度计算方法

2020-08-01 来源:伴沃教育
2.2空气弹簧的支撑、弹性作用取决于空气弹簧内的压缩气体。容积比、气体压缩系数基本上决定了理想空气弹簧的性能。理想气体状态方程为

绝对压力(Pa) 除以 气体密度(kg/m3) 等于 气体常数(N•m/(kg•K) 乘以 绝对温度(K)

或者 绝对压力(Pa) 乘以 体积 = 气体质量 x 气体常数(N•m/(kg•K)) x绝对温度(K)

不同的气体R值不同,空气的R=287N•m/(kg•K) 当气体质量m为常数时:

绝对压力(Pa)x体积的n次方=const(const为常数)

式中,n----多变常数;当变速过程缓慢时,可将其视为等温过程,则n=1;当变速过程较快时,可视为绝热过程,不同的气体n值不同,空气n=1.4。

理想气体的微分方程为:

绝热过程:体积的n次方x 绝对压力的导数 + n x 绝对压力 x 体积的(n-1)次方的导数=0 等温过程难n=1时:

体积x绝对压力的导数+绝对压力x体积的导数=0

即绝对压力的导数 除以 绝对压力 = ―体积的导数 除以 体积 空气弹簧的承载能力:

F=变化压力x承载面积 变化压力=绝对压力-原来的压力 空气弹簧的理论刚度:空气弹簧的刚度是F对空气弹簧变形量(行程)

s的导数,即

k=承载能力对行程求导=初始压力x承载面积对s的导数+初始承载面积Ae0 x 压力对行程的导数

由以上可知,空气弹簧刚度取决于两部分:式中右边第一项为弹簧的几何变化(有效承载面积的变化);第二项为空气弹簧内部压力的变化,而且刚度随弹簧的变形速度而变化。 注意到 Ae=体积对行程的导数

当振动频率f﹥0.2 Hz时,可取n=K,此时其刚度可认为是动刚度,即

Kd=初始压力x 有效面积对行程的导数+绝对温度x(初始压力+承载压力)x(有效承载面积的平方 除以 体积)

当振动频率f﹤0.2 Hz时,可取n=1,此时的其刚度可认为是静刚度,即

Kd=初始压力x 有效面积对行程的导数+(初始压力+承载压力)x(有效承载面积的平方 除以 体积)

通过对空气弹簧力学公式的分析可知指数n的选取对空气弹簧刚度有重要影响。n值与空气弹簧的变形速度或振动频率有关。振动频率越高,n值越大。对于等温过程,取n=1;对于绝热过程,取n=1.4。对于汽车常遇到的振动频率范围,空气弹簧的气体变化过程介于等温过程与绝热过程之间。准确的n值通过试验确定。若空气弹簧底座有节流孔与气囊相通。

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