JB-T 10418-2004 气弹簧设计计算.pdf.pdf
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1、I CS 2 1 . 1 6 0 J2 6 备案号:1 4 8 2 4 -2 0 0 5 JB 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 J B / T 1 0 4 1 8 -2 0 0 4 气弹簧设计计算 Ga s s p r i n g s s p e c i f i c a t i o n 2 0 0 4 - 1 0 - 2 0发布2 0 0 5 - 0 4 - 0 1 实施 中华 人 民 共 和 国 国 家 发 展 和 改 革 委 员 会 发布 J B/ F 1 0 41 8 -2 0 0 4 目次 前言 甲 一, . 一” . . - . - - 一“ 一, ” ,. 一
2、, 一, 一, 一,一“ 甲 一甲 . 一 , , , ,一 ,一 ”一 , ,”. m I 范围 . . . ” ” - . ” ” . . . . ” ”. ” . ” . . - .“. . .1 2 规范性引用文件 . . . . . . . . . . . . . - ” . . ”. . . . . . . . . . . . . . . . . . , , . ., , 1 3 原理和结构特征. . ” 价 价 , . 一 二 ,.一 一. 一. .一二价 一一., .一 一一 一 . 1 3 . 1 压缩气弹簧的 原理和结 构特征. . . . 一 , . . . . . .
3、. . . . . . . . 价一. 一 一 1 3 . 2 刚性可锁定气弹簧的原理和结构特征. . ,. - . . . . . . 1 3 .3 和弹性可锁定气弹簧的 原理和结构特征 ”一 , ” ” . . . . . . . . . . . . . . . .” 二 ”. 一 2 4 状态方程 卜 ” . ” 一 . . . 价 . . ” . . .“. . . . . . . 2 5 气弹簧的设计训 算与验证 “ ., 一 , “二 ” ” - . 一 “ 一“甲 “ . , , ” ” .- . - . . . -一 ” . , , ,2 5 . 1 计算内 容. . . .
4、.价 . - . . . ” . . , . . , 一2 5 .2 气弹簧力值的确定“ 二 , 一“ 价 “ , ” . . . . 卜卜 . . . ” . . . . . . . . . . 一2 5 . 3 最小伸展力F I 与充气压力的关系.” . . - . . -. - ,. ” .”.” “ 二3 5 . 4 设计行程的确定 二“ ,. “ ” - 一 “ “ . . . . . . . . . . . . . . , . - - . . . “ .- . . . . . . . 4 5 . 5 伸 展长度L的确定, ., 二 . 一“ . . . . . . -卜 . . .
5、 一 , . 价 ” . 卜 . . . . . . . 4 5 . 6 活塞杆的设日 士 卜 算二 价 . 价 “ ,- “ ” ” , - .- . ” . . . . . . . . . . . . . 4 5 . 7 气弹簧缸筒的设计计算. . 价 ” ” ” 一, ” . ” , “ ,. .价 一价 一一一一一 5 5 . 8 导向长度, 二 ” . 一, .” . . . . - . 一“ 一 价 , 价 二, ” , .价一一. 一一 6 5 .9 气弹 簧弹力比 率. 一 价 “ . “ ” . . . 价 一一 一 一 一 . 一一一 一. 一6 5 . 1 0 弹簧的小活
6、门开启力. . . . . ” “ ,. , ,.卜 ” ,. . . . , . ”., . - 7 附录A( 资料性附录) 气弹簧行程与缸筒长度关系系列表 , “ , . . . , ,. . , . . . . . . . . . . . . 8 附录B( 资料性附录) 气弹簧活塞杆 直径、缸筒直径与最小伸展力大小选择范围推荐表. . . . .一9 J B / T 1 0 41 8 -2 0 0 4 前言 本标准是首次制定。 本标准的附录A和附录B为资料性附录。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由 全国弹簧标准化技术委员会归口 。 本标准负责起草单位: 机械科学研究院、 昆山
7、金发液压机械有限公司 ( 原昆山 液压气动马达总厂) 。 本标准参加单位: 北京吉信气弹簧制品 有限 公司、 常州气弹簧厂、 精达气动制造有限公司、 浙江兰 溪市双冠汽车零部件厂。 本标准主要起草人: 姜膺、徐荣滨、 周正明、 梁一民、 施与秋、 赵永东、 吴小雁。 J B / T 1 0 4 1 8 -2 0 0 4 气弹簧设计计算 1 范围 本标准规定了气弹簧的一般性设计计算。 本标准适用于压缩气弹簧和可锁定气弹簧 ( 不包括压缩支承平 衡气弹簧) 。 2 规范性引用文件 下 列文件中的 条款通过本标准的引用而成为本标准的 条款。 凡是注日 期的引用文件, 其随后所有的 修改单 ( 不包括
8、勘误的内容) 或修订版均不适用于 本标准。 然而, 鼓励根据本标准达成协议的 各方研究 是否可 使用这些文件的最新版本。凡是不注日 期的引用文件, 其最新版本适用于 本标准。 G B / T 2 3 4 8 液压气动系统及元件 缸内 径及活塞杆外径( G B / r 2 3 4 8 -1 9 9 3 n e q I S O 3 3 2 0 : 1 9 8 7 ) 3 原理和结构特征 3 . , 压缩气弹簧 ( Y Q系列) 的原理和结构特征 压缩气弹簧的原理为: 高压气体被密封在缸筒内, 缸筒内有部分油液起液力阻尼作用, 单向节流阀 沟通有杆腔和 无杆腔。自 由状态活塞杆始终伸出, 呈伸展状态
9、。 其结构特征见图1 , 气休气体油液 1 单向节流阀;2 活塞:3缸筒:4 活塞杆. 图1 3 .2 刚性可锁定气弹簧 ( J K Q系列)的原理和结 构特征 刚性可锁定气弹簧的原理为: 截止阀沟通有杆腔和无杆腔的油 ( 气) 路, 开启时, 活塞杆伸出,回 程靠外力作用,隔离活塞隔离气体和油液,使其弹簧刚 性增加。其结构特征见图2 0 气体油液油液 1隔离活塞: 2截止阀:3 活塞: 4 一一 缸筒: 5 -活塞杆 图2 J B / T 1 0 4 1 8 -2 0 0 4 3 . 3 和弹性可锁定气弹赞 ( S K Q系列) 的原理和结 构特征 弹性可锁定的气弹簧的 原理为: 截止阀沟
10、通有杆腔和无杆腔的 气体, 开启时, 活塞杆伸出, 关闭时 活塞杆锁定,回程靠外力作用。 其结构特征见图3 0 气 体油 液 3 2 3 4 I 一一 , 截止阀; 2 - 活塞: 3 一一缸筒: 礴 一一括塞杆. 圈3 4 状态方程 4, 气弹簧的 设计计算以 环境沮 度 2 0 C 1 2 为条件,同 时应考虑沮 度对气弹簧性能的 影响。 4 .2 在环境温度不变的条件下,气弹簧的工作过程可以看 作是等温变化过程, 应遵循气体状态方程一 波意尔定律 P V - C 或者P l V I = P 2 V 2 式中: 容器 内 压 力, 单位 为M P a ; P i一容器内初始压力,单位为M
11、P a ; P z一 容器内 压缩后压力,单位为M P a ; V - 气体体积,单位为m 3 ; V , 气体初始体积,单位为扩; V 2 一 一气体压缩后体积, 单位为m 3 ; C - 一一常数. 气弹赞的设计计算与验证 计算内容 气弹簧的设计计算一般应有下列内 容: a ) 最小伸展力 F 1 和最大伸展力F 2 ; b ) 最小压缩力F 3 和最大压缩力凡: C ) 活塞杆与缸筒内径及最小伸展力F , 的选取范围: d ) 活塞杆的 稳定性校验; e )缸筒壁厚的校验: f ) 弹 力 比 率; 9 ) 可锁定气弹簧应计算其刚性锁定力和小活门的开启力。 气弹摘力 值的确定 . 1 所
12、需最小伸展力F : 的确定.可按式 ( 1 ) 计算。 22 : 55, J Bf r 1 0 41 8 -2 0 0 4 F 1 = 丝x k . . . . . . . . . . ( 1 ) b n 式中: F , 最小伸展力,单位为N ; G-一 一 举撑重力, 单位为N ; L 一 一 一 重心到回 转中心的距离,单位为m m ; b - 气弹簧杆臂伸展时,有效力臂, 单位为m m ; 月 一一气弹簧数量: k - 一 一 安全系数,一般k = 1 . 1 。亦可由供需双方协商而定。 示例: 有一被支撑物重 ( G) 3 0 0 N, $t,到回转中心的距离 ( L) 4 0 0 m
13、m,有效力仲长度 ( b ) 2 0 0 mm,使用气弹簧数量 ( n) 为2 支。 计算气弹簧最小支撑力F , 值。 由式 ( 1 )计算F , = 些x k = 3 0 0 x 4 0 0 x 1 .1 二 3 3 0 ( N ) b 月2 0 0X2 气弹 簧力值的设计应考虑使用环境温度的 影响。 环境温度变化 1 C , 力学性能( 指压缩力和伸展力) 的变化约为2 % 0 3 % o e 5 . 3 最小伸展力F 1 与充气压力的关系 5 . 3 . 1 最小伸展力F , 与充气压力应符合式 ( 2 ) 一 F , = 晋 , 一 F , 式中: F 1最小伸展力. 单位为N ; d
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