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| 氣彈簧撐桿的安裝研究與設(shè)計(jì)應(yīng)用 |
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| 氣彈簧是一根舉力近似不變的伸縮桿，在汽車、飛機(jī)、醫(yī)療器械、宇航器材、紡織機(jī)械等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。它的內(nèi)部構(gòu)造是一條可在密閉筒腔內(nèi)作直線運(yùn)動(dòng)的活塞桿。密閉筒腔內(nèi)充滿由高壓氣體和可溶解部分高壓氣體的液體所構(gòu)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(qiáng)。高壓氣體在液體中的溶解量隨氣體壓縮增加(此過程對(duì)應(yīng)氣彈簧工作于壓縮階段)、隨氣體膨脹而減少(此過程對(duì)應(yīng)氣彈簧工作于伸長階段)，使得密閉筒腔內(nèi)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艙門上非常簡單，實(shí)際上安裝設(shè)計(jì)所要解決的問題遠(yuǎn)非所想象的簡單。已知安裝信息只有門體(幾何形狀、質(zhì)量、重心、材料等)、鉸鏈和開度要求，未知安裝信息卻多達(dá)6個(gè)。而由數(shù)學(xué)理論知道，要解出6個(gè)未知數(shù)，必須要解出由這6個(gè)未知數(shù)構(gòu)成的6個(gè)方程式組成的方程組。由此可見，要求設(shè)計(jì)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，簡化未知數(shù)，是解決氣彈簧安裝設(shè)計(jì)問題的關(guān)鍵所在。 2.力學(xué)分析 門體、鉸鏈(門體作開關(guān)運(yùn)動(dòng)的中心)和氣彈簧構(gòu)成一個(gè)杠桿系統(tǒng)。由于氣彈簧對(duì)鉸心的力臂遠(yuǎn)小于門重對(duì)鉸心的力臂，所以這是一個(gè)費(fèi)力杠桿系統(tǒng)。即是說，氣彈簧舉力必須遠(yuǎn)大于門重才可以將門體支撐起來。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重的3倍左右。當(dāng)然也可以確定為門重的2倍、4倍、5倍、6倍左右。對(duì)同一個(gè)門體來說，相對(duì)于氣彈簧舉力取3倍門重，當(dāng)氣彈簧舉力取2倍門重時(shí)，氣彈簧力臂要增大，工作行程要增大，總長度要增加，安裝空間增大；反之，當(dāng)氣彈簧舉力取4倍以上門重時(shí)，氣彈簧力臂要減小，工作行程要減小，總長度要減小，安裝空間減小。這可根據(jù)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) 氣彈簧的總長度、工作行程是在確定上下安裝點(diǎn)過程中確定的。確定氣彈簧上下安裝點(diǎn)是整個(gè)氣彈簧安裝設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。計(jì)算是以門體為規(guī)則、勻質(zhì)的理想模型(重心=幾何中心)為基礎(chǔ)進(jìn)行的。 4.設(shè)計(jì)應(yīng)用 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于門體是非勻質(zhì)的理想物體，所以理論公式必須作適當(dāng)?shù)男拚＜础皟蓤A”分別取大些，一般為理論值的1.1—1.3倍，并對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行校核。 校核的作用是： (1)驗(yàn)證安裝空間是否滿足氣彈簧的運(yùn)動(dòng)要求； (2)驗(yàn)證門體處于關(guān)閉位置時(shí)，氣彈簧對(duì)鉸心的力矩是否向門體內(nèi)側(cè)(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(yùn)行問題)。(圖/文http://www.sahksoft.xyz/) |
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