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气体弹簧的工作原理

问一个问题

什么是气体弹簧?

气弹簧可定义为油气储能元件。氮气和石油被用来提供可压缩和阻尼(运动控制)介质。气体弹簧可以配置,以满足广泛的要求。

气体弹簧方程气体弹簧由连接到活塞的精密杆组成,在密封的装有加压氮气和油的气缸内移动。它们的力(F)等于内外(环境)压力差(P),作用在杆的横截面积(A)上。

虽然对于大多数应用来说,∆P(压差)可以用弹簧的内部压力(P)近似表示,但对于在高压环境中使用的气体弹簧(例如海底应用),必须考虑∆P。

它是如何工作的?

当活塞杆被引入气缸(压缩行程)时,内部气体体积减小,导致压力成比例增加(波义耳定律)。因此,当杆被压缩时,气体弹簧的力会更高(见图1)。

在两个极端杆位置看到的力之间的差异-命名P1-forceP2-force分别是一种重要的气弹簧特性而称为增殖系数(IGS)或气体弹簧级数。与机械弹簧相比,气体弹簧的k系数非常低,一般在1.05到1.8之间(或%-80%级数)。与线圈弹簧不同,气体弹簧是预先加载(加压)在所需的p1力,这是立即可用的。

因此,在计算气体弹簧在给定位置的力时,必须考虑P1力:

在哪里F为气体弹簧的力,k为弹簧常数,单位为N/mm(单位压缩力变化),X为挠度距离,单位为mm。

图1-气体弹簧原理图-压力/体积与行程图。当活塞从完全展开位置(P1)移动到完全压缩位置(P2)时,压力(实线)上升,体积(虚线)减小。

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