P047-基于MSC Marc的空气弹簧垂向特性有限元分析

初始内压和帘线间距对空气弹簧垂向特性的影响研究
何锋;李彬;曹龙田;张军
【期刊名称】《起重运输机械》
【年(卷),期】2011(000)005
【摘要】运用Abaqus有限元软件,以膜式空气弹簧为例,简述了空气弹簧分析中的有限元基本理论并建立其有限元模型,通过对影响空气弹簧垂向特性的初始内压和帘线间距2个关键因素进行仿真分析,得到不同初始内压和不同帘线间距的几组垂向位移一载荷曲线.分析表明:空气弹簧的垂直刚度随初始内压的增大而增大;空气弹簧外径膨胀造成帘线间距增大,从而引起垂向刚度降低;初始内压越大,空气弹簧外径膨胀对帘线间距变化的影响程度也越大.本研究对空气弹簧设计中如何合理选择初始内压和帘线间距提供了参考.
【总页数】4页(P63-66)
【作者】何锋;李彬;曹龙田;张军
【作者单位】贵州大学机械工程学院,贵阳,550003;贵州大学机械工程学院,贵阳,550003;贵州大学机械工程学院,贵阳,550003;贵州大学机械工程学院,贵
阳,550003
【正文语种】中文
【中图分类】U463.33
【相关文献】
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2.帘线参数对膜式空气弹簧垂向特性的影响研究 [J], 蔡永周;曹永军;曹龙田;何锋
3.基于ABAQUS的帘线参数对膜式空气弹簧横向特性影响研究 [J], 何锋;蔡永周;曾龙田
4.初始内压和帘线间距对膜式空气弹簧横向刚度特性影响的有限元分析 [J], 张俊玲;王浩宇
5.帘线层参数对空气弹簧性能的灵敏度分析 [J], 姜莞;黄颖;史文库;姚为民;轧浩;刘祖斌
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垂向位移 s( mm ) 图 9 不同帘线层数时垂向特性曲线
横向位移 s( mm ) 图 10 不同帘线层数时横向特性曲线
第 4期
叶珍霞等: 囊式空气弹簧刚度特性的非线性有限元法研究
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315 工作压力对空气弹簧垂向、横向特性的影响 由图 11可知, 在不同的 初始充气压力下, 空气弹
簧垂向特性曲线为一簇曲线。在同一压力下, 垂向特 性曲线呈反 / S0形, 空气弹簧表现出具有明显的非线性 弹性特性。当空气弹簧的工作行程被压缩到较大时, 空气弹簧的橡胶气囊与上、下底座的圆台面接触, 空气 弹簧的垂向刚度明显增大。并且, 随橡胶气囊腔内充 气压力增加, 同一位移下 垂向刚度也增大。空气弹簧 在设计高度附近, 其垂向 刚度值较小。但是工作压力 对其横向特性影响很小。
1 空气弹簧囊体材料特性
空气弹簧胶囊是由帘线和橡胶硫化而成的, 根据 帘线的层数可将胶囊分为若干铺层, 胶囊铺层系由弹 性模量从低值 (橡胶 ) 到高值 ( 帘线 ) 组成的帘线 /橡胶 复合材料, 同时各铺层互成一定角度布置, 帘线是主要 的承载部件, 因而呈现出各向异性的特点。
收稿日期: 2005 - 04- 12 修改稿收到日期: 2005- 06- 24 第一作者 叶珍霞 男, 硕士, 1980年 11 月生
在有限元分析时, 为获得帘线角度、帘线密度、帘 线层间距离、帘线层数以及胶囊内压等因素对空气弹 簧垂向刚度、横向刚度的影响, 分别对各个参数取不同 的数值进行了计算。
3 各个参数对空气弹簧垂向、横向特性的影响
影响 空气弹簧横向、垂向刚 度特性的因 素众多。 帘线层作为空气弹簧的主要承载部件, 这里仅考虑空 气弹簧胶囊帘 线层帘线 角、帘线 密度、帘线层 层间距 离、帘线层数和气体工作压力的影响。 311 帘线角度对空气弹簧垂向、横向特性的影响

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空气弹簧热力学特性
空气弹簧系统由空气弹簧和附加空气室组成。 空 气弹簧和附加空气室通过一节流孔连通， 如图 １ 所示。
收稿日期：２００４－０９－２２ 基 金 项 目 ：教育部高等学校骨干教师资助计划项目 — １６ — 图１ 空气弹簧的原理图 １ ——空 气 弹 簧；２ ——节 流 孔；３ ——附 加 空 气 室
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Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｄａｍｐｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ａｉｒ ｓｐｒｉｎｇ
ＬＩＵ Ｚｅｎｇ－ｈｕａ， ＬＩ Ｆｕ， ＦＵ Ｍａｏ－ｈａｉ， ＢＵ Ｊｉ－ｌｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ， Ｓｉｃｈａｎ ６１００３１， Ｃｈｉｎａ） Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｉｒ ｓｐｒｉｎｇ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ａｌｓｏ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｒｅ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｄａｍｐｎｅｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｉｓ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｖｏｌｕｍｅ ａｔ ｓｔａｔｉｃ ｂａｌａｎｃｅ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｒｅａ ａｎｄ ｖｏｌｕｍｅ． Ｔｈｅ ｄａｍｐｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｉｓ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｉｒ ｓｐｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ． Ｉｔ ｗｉｌｌ ｃｈａｎｇｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： ａｉｒ ｓｐｒｉｎｇ； ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ； ｄａｍｐｉｎｇ； ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ； ｓｐｒｉｎｇ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆａｉｒｓｐｒｉｎｇｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｆｉ ｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｖａｒｉｏｕｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆａｉｒｓｐｒｉｎｇ，ｔｈｅｃｈａｎ ｇｉｎｇｒｕｌｅｏｆｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌａｎｄｌａｔ ｅｒａｌｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆａｉｒｓｐｒｉｎｇｗｉｌｌｉｎｃｒｅａｓｅ．Ｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ：Ｏｎｌｙｗｈｅｎｔｈｅｃｏｒｄｍａｔｅｒｉａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃｈａｎｇｅ，ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｌａｔｅｒａｌｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｏｎｌｙ ｗｈｅｎｔｈｅｒｕｂｂｅｒｍａｔｅｒｉａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃｈａｎｇｅ，ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｆｉｒｓｔｄｅｃｒｅａｓｅｓａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅｌａｔｅｒａｌｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌａｉｒｃｈａｍｂｅｒｖｏｌ ｕｍｅｗｉｌｌｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｔｏｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；Ｗｈｅｎｔｈｅｃｏｒｄａｎｇｌｅｉｓ １６°，ｔｈｅｌａｔｅｒａｌｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔａｎｄｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｉｓ６４°，ａｎｄｔｈｉｓｔｒｅｎｄｉｓｎｏｔａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒｓｐｒｉｎｇ；ｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｍａｔｅｒｉａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒ