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不同簾線材料和簾線層對(duì)空氣彈簧氣囊垂直剛度特性的影響

根據(jù)實(shí)際工作需要空氣彈簧氣囊的垂向特性/2和芳綸簾線，我們選擇了安全氣囊的增強(qiáng)材料。因?yàn)榉季]簾線的撕裂強(qiáng)度明顯高于尼龍簾線，所以我們?cè)O(shè)置芳綸簾線4層，尼龍簾線6層。同時(shí)設(shè)置初始充氣壓力為1.0MPa、1.2MPa、1.4MPa。分析簾線材料、簾線層數(shù)和初始充氣壓力對(duì)空氣彈簧安全氣囊垂直剛度特性的影響。使用Marc的計(jì)算結(jié)果如圖7所示，其中位移軸左側(cè)的負(fù)值表示氣囊處于壓縮過(guò)程中空氣彈簧，右側(cè)的正值表示氣囊處于拉伸狀態(tài)過(guò)程。

表明在相同的初始充氣壓力下，簾線層數(shù)和簾線材料特性對(duì)空氣彈簧的垂直剛度特性沒(méi)有顯著影響，即不同材料、不同層數(shù)的氣囊垂直剛度特性基本相同。但需要指出的是，簾線層數(shù)和簾線材料特性對(duì)空氣彈簧安全氣囊的橫向剛度特性影響較大，對(duì)簾線層最大應(yīng)力值有顯著影響，非常很容易想象。

可以看出，在不同的初始充氣壓力下，空氣彈簧安全氣囊的垂直剛度特性變化極為顯著。隨著初始充氣壓力的增加，安全氣囊的垂直剛度顯著增加。

在初始設(shè)計(jì)位置附近，空氣彈簧安全氣囊的垂直剛度達(dá)到最小值。與初始位置的偏差越大，垂直剛度越大。

用作彈性元件的空氣彈簧氣囊不僅需要具有較低的垂直和橫向剛度，還需要具有良好的承重和抗壓能力。從這個(gè)角度來(lái)看，減少簾線層數(shù)似乎是一種有效可行的方法，但如果要減少簾線層數(shù)。必須提高簾線材料的承載能力，以確保聯(lián)軸器能夠承受規(guī)定的扭矩載荷。增加簾線材料的承載能力意味著簾線材料必須具有更高的彈性模量。增加簾線材料的彈性模量與降低安全氣囊的垂直剛度和橫向剛度是矛盾的。因此，為了同時(shí)達(dá)到安全氣囊低剛度和高承載力的要求，還需要進(jìn)行大量的優(yōu)化分析工作。

可以看出，對(duì)于不同簾線材質(zhì)、不同層數(shù)的空氣彈簧氣囊，內(nèi)壓基本只隨垂直位移而變化，與簾線層數(shù)和材料關(guān)系不大同樣，當(dāng)氣囊繩的材質(zhì)不同，層數(shù)不同時(shí)，其有效半徑主要隨著垂直位移的變化而變化；尤其是芳綸材質(zhì)的簾線空氣彈簧，當(dāng)簾線層數(shù)不同，初始充氣壓力不同時(shí)空氣彈簧氣囊的垂向特性/2和芳綸簾線，氣囊壓力變化基本一致，這主要是芳綸簾線彈性模量較大，較小的載荷變形。結(jié)果表明空氣彈簧氣囊線的相關(guān)參數(shù)對(duì)其有效半徑影響不大。

空氣彈簧氣囊的垂向特性，作為彈性元件的主從安全氣囊之間的壓力差決定了聯(lián)軸器可以傳遞的扭矩負(fù)載的大小。從空氣彈簧聯(lián)軸器的扭矩負(fù)載特性來(lái)看，負(fù)載能力主要取決于主從安全氣囊的垂直特性。表征安全氣囊垂直性能的參數(shù)主要是內(nèi)壓、有效半徑和垂直高度（拉壓行程）。有效半徑和垂直高度的值決定了空氣彈簧變量體積的大小。由于安全氣囊繩的相關(guān)參數(shù)對(duì)其內(nèi)壓變化和有效半徑變化影響有限，即對(duì)垂直特性的影響有限，空氣彈簧安全氣囊的垂直剛度特性主要取決于內(nèi)壓和可變?nèi)莘e這兩個(gè)因素空氣彈簧，這一特性在壓縮階段尤為明顯。

從分析中可以看出空氣彈簧安全氣囊的垂直剛度從儀表的垂直剛度特性來(lái)看主要受氣囊可變體積和內(nèi)部壓力的影響。簾線的相關(guān)參數(shù)對(duì)垂直剛度影響不大。因此，要降低空氣彈簧安全氣囊的垂直剛度，同時(shí)增加其承載能力，增加安全氣囊的可變?nèi)莘e（包括增加有效半徑、增加工作高度、增加彎曲囊的半徑）。等）是一種可行且有效的技術(shù)方法。

4 結(jié)論

1)表明安全氣囊在垂直拉伸和壓縮過(guò)程中的內(nèi)壓和有效半徑的變化特征表明，簾線結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)空氣彈簧安全氣囊的垂直剛度特性影響不大。 空氣彈簧安全氣囊的垂直剛度特性主要取決于內(nèi)部壓力和可變?nèi)莘e兩個(gè)因素。這在過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)公式中已經(jīng)體現(xiàn)出來(lái)了。過(guò)去空氣彈簧聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)主要是基于這種經(jīng)驗(yàn)公式；

2)空氣彈簧 氣囊內(nèi)壓對(duì)垂直剛度影響很大。內(nèi)壓越高，垂直剛度越大；

3)使用可以對(duì)空氣彈簧氣囊的加載過(guò)程進(jìn)行真實(shí)仿真分析，得到氣囊在垂直拉伸和壓縮過(guò)程中的相關(guān)特性，即空氣彈簧耦合的設(shè)計(jì)研究提供了一種有效可行的方法。