不同帘线材料和帘线层对空气弹簧气囊垂直刚度特性的影响

根据实际工作需要空气弹簧气囊的垂向特性/2和芳纶帘线，我们选择了安全气囊的增强材料。因为芳纶帘线的撕裂强度明显高于尼龙帘线，所以我们设置芳纶帘线4层，尼龙帘线6层。同时设置初始充气压力为1.0MPa、1.2MPa、1.4MPa。分析帘线材料、帘线层数和初始充气压力对空气弹簧安全气囊垂直刚度特性的影响。使用Marc的计算结果如图7所示，其中位移轴左侧的负值表示气囊处于压缩过程中空气弹簧，右侧的正值表示气囊处于拉伸状态过程。

表明在相同的初始充气压力下，帘线层数和帘线材料特性对空气弹簧的垂直刚度特性没有显着影响，即不同材料、不同层数的气囊垂直刚度特性基本相同。但需要指出的是，帘线层数和帘线材料特性对空气弹簧安全气囊的横向刚度特性影响较大，对帘线层最大应力值有显着影响，非常很容易想象。

可以看出，在不同的初始充气压力下，空气弹簧安全气囊的垂直刚度特性变化极为显着。随着初始充气压力的增加，安全气囊的垂直刚度显着增加。

在初始设计位置附近，空气弹簧安全气囊的垂直刚度达到最小值。与初始位置的偏差越大，垂直刚度越大。

用作弹性元件的空气弹簧气囊不仅需要具有较低的垂直和横向刚度，还需要具有良好的承重和抗压能力。从这个角度来看，减少帘线层数似乎是一种有效可行的方法，但如果要减少帘线层数。必须提高帘线材料的承载能力，以确保联轴器能够承受规定的扭矩载荷。增加帘线材料的承载能力意味着帘线材料必须具有更高的弹性模量。增加帘线材料的弹性模量与降低安全气囊的垂直刚度和横向刚度是矛盾的。因此，为了同时达到安全气囊低刚度和高承载力的要求，还需要进行大量的优化分析工作。

可以看出，对于不同帘线材质、不同层数的空气弹簧气囊，内压基本只随垂直位移而变化，与帘线层数和材料关系不大同样，当气囊绳的材质不同，层数不同时，其有效半径主要随着垂直位移的变化而变化；尤其是芳纶材质的帘线空气弹簧，当帘线层数不同，初始充气压力不同时空气弹簧气囊的垂向特性/2和芳纶帘线，气囊压力变化基本一致，这主要是芳纶帘线弹性模量较大，较小的载荷变形。结果表明空气弹簧气囊线的相关参数对其有效半径影响不大。

空气弹簧气囊的垂向特性，作为弹性元件的主从安全气囊之间的压力差决定了联轴器可以传递的扭矩负载的大小。从空气弹簧联轴器的扭矩负载特性来看，负载能力主要取决于主从安全气囊的垂直特性。表征安全气囊垂直性能的参数主要是内压、有效半径和垂直高度（拉压行程）。有效半径和垂直高度的值决定了空气弹簧变量体积的大小。由于安全气囊绳的相关参数对其内压变化和有效半径变化影响有限，即对垂直特性的影响有限，空气弹簧安全气囊的垂直刚度特性主要取决于内压和可变容积这两个因素空气弹簧，这一特性在压缩阶段尤为明显。

从分析中可以看出空气弹簧安全气囊的垂直刚度从仪表的垂直刚度特性来看主要受气囊可变体积和内部压力的影响。帘线的相关参数对垂直刚度影响不大。因此，要降低空气弹簧安全气囊的垂直刚度，同时增加其承载能力，增加安全气囊的可变容积（包括增加有效半径、增加工作高度、增加弯曲囊的半径）。等）是一种可行且有效的技术方法。

4 结论

1)表明安全气囊在垂直拉伸和压缩过程中的内压和有效半径的变化特征表明，帘线结构参数对空气弹簧安全气囊的垂直刚度特性影响不大。 空气弹簧安全气囊的垂直刚度特性主要取决于内部压力和可变容积两个因素。这在过去的经验公式中已经体现出来了。过去空气弹簧联轴器的设计主要是基于这种经验公式；

2)空气弹簧 气囊内压对垂直刚度影响很大。内压越高，垂直刚度越大；

3)使用可以对空气弹簧气囊的加载过程进行真实仿真分析，得到气囊在垂直拉伸和压缩过程中的相关特性，即空气弹簧耦合的设计研究提供了一种有效可行的方法。