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橡胶弹簧的计算示例 |
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计算矿车轴箱用人字形橡胶组合弹簧，其结构尺寸及载荷如下图所示。弹簧计算见下表
人字形橡胶组合弹簧结构 |
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项目 |
单位 |
公式及数据 |
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原 始 条 件 |
静载荷P |
N |
50000 |
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承载面积AL |
mm2 |
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一层橡胶高度h |
mm |
24 |
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橡胶硬度 |
HS |
60 |
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安装角α |
(°) |
15 |
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橡胶宽度a |
mm |
143 |
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橡胶长度b |
mm |
250 |
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计 算 项 目 |
自由面积AF |
mm2 |
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面积比S |
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表征几何形状影响系数i |
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切变模量G |
MPa |
由硬度HS查表橡胶弹簧材料中图3，取G近似值为0.9 |
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表观弹性模量Ea |
MPa |
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一层橡胶的压缩刚度P'Ⅰ |
N/mm |
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三层橡胶串联的压缩刚度P'Ⅲ |
N/mm |
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一层橡胶的剪切刚度P'rⅠ |
N/mm |
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三层橡胶串联的剪切刚度P'rⅢ |
N/mm |
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两个弹簧按30°角组成人字形的橡胶弹簧的垂直总刚度P' |
N/mm |
因为表橡胶组合弹簧计算公式所列的复合式(人字形)橡胶弹簧的计算公式是一层橡胶的公式。如为三层橡胶时(即串联方式)，其刚度公式为
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静变形f |
mm |
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压缩方向的变形f⊥ |
mm |
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剪切方向的变形f∥ |
mm |
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压缩方向的应变ε⊥ |
% |
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剪切方向的应变ε∥ |
% |
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压缩方向的力P⊥ |
N |
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剪切方向的力P∥ |
N |
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压应力σ |
MPa |
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剪应力τ |
MPa |
故满足设计要求 |
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工 作 图 |
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技术条件如下 ① 橡胶表面不许有损伤、缺陷，粘接处不许有脱胶现象 ② 橡胶与钢板粘接处应有圆角过渡，R＝3~5mm ③ 橡胶与钢板连接处强度不小于3MPa ④ 弹簧工作温度：-30~45℃ ⑤ 橡胶常温性能应满足：抗拉强度不小于20MPa，邵尔硬度60HS，耐老化、抗蠕变性能良好，耐油性能好 ⑥ 单个弹簧的压缩静刚度P'＝11172N/mm，剪切静刚度P'rⅢ＝447N/mm，两个弹簧成30°角安装后组合静刚度P'＝2321N/mm(F力方向)，最大载荷50000N时静变形量f＝21.5mm，刚度允许误差+20%。首先应保证刚度要求，如不满足要求时，可适当调整橡胶硬度 ⑦ 应保证外形尺寸和稳定的制造质量，产品出厂应有合格证 ⑧ 弹簧应做疲劳强度试验，使寿命不低于三 |
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