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| 氣彈簧撐桿的安裝研究與設計應用 |
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| 氣彈簧是一根舉力近似不變的伸縮桿，在汽車(chē)、飛機、醫療器械、宇航器材、紡織機械等領(lǐng)域都有廣泛的應用。它的內部構造是一條可在密閉筒腔內作直線(xiàn)運動(dòng)的活塞桿。密閉筒腔內充滿(mǎn)由高壓氣體和可溶解部分高壓氣體的液體所構成的液-氣兩相混合體。氣彈簧的舉力由高壓氣體推動(dòng)活塞桿產(chǎn)生。推動(dòng)力決定于高壓氣體的壓強。高壓氣體在液體中的溶解量隨氣體壓縮增加(此過(guò)程對應氣彈簧工作于壓縮階段)、隨氣體膨脹而減少(此過(guò)程對應氣彈簧工作于伸長(cháng)階段)，使得密閉筒腔內的高壓氣體的密度始終維持一個(gè)近似恒值，也是氣壓近似不變(即舉力近似不變)。 1.氣彈簧的安裝研究 表面上看，將氣彈簧安裝到客車(chē)艙門(mén)上非常簡(jiǎn)單，實(shí)際上安裝設計所要解決的問(wèn)題遠非所想象的簡(jiǎn)單。已知安裝信息只有門(mén)體(幾何形狀、質(zhì)量、重心、材料等)、鉸鏈和開(kāi)度要求，未知安裝信息卻多達6個(gè)。而由數學(xué)理論知道，要解出6個(gè)未知數，必須要解出由這6個(gè)未知數構成的6個(gè)方程式組成的方程組。由此可見(jiàn)，要求設計人員從純理論形態(tài)入手解決氣彈簧的安裝幾乎是不可能的。因此，從工程角度切入，深挖安裝信息，簡(jiǎn)化未知數，是解決氣彈簧安裝設計問(wèn)題的關(guān)鍵所在。 2.力學(xué)分析 門(mén)體、鉸鏈(門(mén)體作開(kāi)關(guān)運動(dòng)的中心)和氣彈簧構成一個(gè)杠桿系統。由于氣彈簧對鉸心的力臂遠小于門(mén)重對鉸心的力臂，所以這是一個(gè)費力杠桿系統。即是說(shuō)，氣彈簧舉力必須遠大于門(mén)重才可以將門(mén)體支撐起來(lái)。這是一個(gè)很重要的隱蔽條件。有了這個(gè)條件，才可以初選多大舉力的氣彈簧。 氣彈簧的舉力可以確定為門(mén)重的3倍左右。當然也可以確定為門(mén)重的2倍、4倍、5倍、6倍左右。對同一個(gè)門(mén)體來(lái)說(shuō)，相對于氣彈簧舉力取3倍門(mén)重，當氣彈簧舉力取2倍門(mén)重時(shí)，氣彈簧力臂要增大，工作行程要增大，總長(cháng)度要增加，安裝空間增大；反之，當氣彈簧舉力取4倍以上門(mén)重時(shí)，氣彈簧力臂要減小，工作行程要減小，總長(cháng)度要減小，安裝空間減小。這可根據實(shí)際安裝空間選取氣彈簧舉力。 3.確定氣彈簧的上下安裝點(diǎn) 氣彈簧的總長(cháng)度、工作行程是在確定上下安裝點(diǎn)過(guò)程中確定的。確定氣彈簧上下安裝點(diǎn)是整個(gè)氣彈簧安裝設計的難點(diǎn)。計算是以門(mén)體為規則、勻質(zhì)的理想模型(重心=幾何中心)為基礎進(jìn)行的。 4.設計應用 在實(shí)際設計中，由于門(mén)體是非勻質(zhì)的理想物體，所以理論公式必須作適當的修正。即“兩圓”分別取大些，一般為理論值的1.1—1.3倍，并對機構的運動(dòng)軌跡進(jìn)行校核。 校核的作用是： (1)驗證安裝空間是否滿(mǎn)足氣彈簧的運動(dòng)要求； (2)驗證門(mén)體處于關(guān)閉位置時(shí)，氣彈簧對鉸心的力矩是否向門(mén)體內側(即氣彈簧是否自鎖。此點(diǎn)非常重要，它牽涉到氣彈簧安全運行問(wèn)題)。(圖/文http://www.zushanlaojiu.com/) |
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