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GB/T 39433-2020

基本信息

标准号: GB/T 39433-2020

中文名称:气弹簧设计计算

标准类别:国家标准(GB)

标准状态:现行

出版语种:简体中文

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标准简介

GB/T 39433-2020.Gas spring design calculation.
1范围
GB/T 39433规定了气弹簧的参数名称、符号、说明及单位,常用的结构型式,设计计算原理和设计计算。
GB/T 39433适用于压缩气弹簧、可锁定气弹簧、座椅升降气弹簧和拉伸气弹簧,其他气弹簧可参照使用。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本文件。
GB/T 2348流体传动系统及元件 缸径及活塞杆直径
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
气弹簧 gas spring
由一个密闭缸筒和可以在缸筒内滑动的活塞及活塞杆组件组成的以氮气或其他惰性气体为储能介质的弹性元件。
3.2
压缩气弹簧 compression gas spring
无外力作用下活塞杆呈自由伸展状态,并承受压力的气弹簧。
3.3
可锁定气弹簧 lockable gas spring
在运动行程内,可在任意位置锁定或开启的气弹簧。
3.4
座椅升降气弹簧 chair height adjustment gas spring
用于座椅高度调节并可在运动行程内任意位置锁定或开启的气弹簧。
3.5
拉伸气弹簧 stretching gas spring
无外力作用下活塞杆呈自由回弹状态,并承受拉力的气弹簧。
4参数名称、符号、说明及单位
气弹簧参数名称、符号、说明及单位见表1。
7设计计算
7.1 概述
气弹簧的设计计算一般涉及内容:力值弹力比率、行程及伸展长度、活塞杆直径、缸筒内径及壁厚等。气弹簧的设计计算以环境温度20℃士2℃为条件,同时应考虑使用环境温度的影响,环境温度变化1℃,公称力Fa的变化约为0.37%。

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标准内容

ICS21.160
中华人民共和国国家标准
GB/T39433—2020
气弹簧设计计算
Gas spring design calculation2020-11-19发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-06-01实施
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由全国弹簧标准化技术委员会(SAC/TC235)提出并归口。GB/T39433—2020
本标准起草单位:常州气弹簧有限公司、昆山金发液压机械有限公司、常州市莱特气弹簧有限公司、中机生产力促进中心、湖州吉信气弹簧制品有限公司、上海震飞汽车零部件有限公司、宁波市仁龙机械有限公司、北京磊焱氮气弹簧技术研究所、无锡市精诚橡塑制品厂、河北超普机械制造有限公司、南京江凯汽车零部件有限公司、浙江双冠汽车部件股份有限公司、徐州东宏机械制造有限公司。本标准主要起草人:窦智、施与秋、周正明、宁成、余方、陶声华、梁一民、俞愉、余卫忠、董喜刚、秦守忠、孙敬军、董树平、吴小雁、岳彩立1
rrkaerkAca-
1范围
气弹簧设计计算
GB/T39433-—2020
本标准规定了气弹簧的参数名称、符号、说明及单位,常用的结构型式,设计计算原理和设计计算。本标准适用于压缩气弹簧、可锁定气弹簧、座椅升降气弹簧和拉伸气弹簧,其他气弹簧可参照使用规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本文件。GB/T2348流体传动系统及元件缸径及活塞杆直径术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
气弹簧gas spring
由一个密闭缸筒和可以在缸筒内滑动的活塞及活塞杆组件组成的以氮气或其他情性气体为储能介质的弹性元件
compressiongasspring
压缩气弹簧
无外力作用下活塞杆呈自由伸展状态,并承受压力的气弹簧3.3
lockablegasspring
可锁定气弹簧
在运动行程内,可在任意位置锁定或开启的气弹簧3.4
chairheightadjustmentgas spring座椅升降气弹簧
用于座椅高度调节并可在运动行程内任意位置锁定或开启的气弹簧。3.5
拉伸气弹簧
stretching gas spring
无外力作用下活塞杆呈自由回弹状态,并承受拉力的气弹簧。4
参数名称、符号、说明及单位
气弹簧参数名称、符号、说明及单位见表1。rKaeerKAca-
GB/T39433—2020
参数名称
设计行程
design stroke
工作行程
working stroke
安全行程
safe stroke
伸展长度
extended length
杆端长度
rod end length
缸筒端长度
cylinder end length
气腔长度
gas cavity length
缸筒长度
cylinder length
导向长度
guide length
活塞杆直径
piston rod diameter
空心活塞杆内径
inner diameter of hollow piston rod阀芯直径
valve core diameter
缸简内径
cylinder inner diameter
缸筒外径
cylinder outer diameter
外简外径
outside diameter of outer tube立筒外径
outsidediameterof standingtube缸简壁厚
thickness of diameter
空心活塞杆壁厚
thickness of hollow piston rod外筒壁厚
thickness of outer tube
立筒壁厚
thickness of standing tube
活塞杆从全伸展(或拉伸)状态到压缩(或回弹)至最小尺寸时的轴向位移
气弹簧工作状态下最大伸展(或拉伸)量与最小伸展(或拉伸)量之间的长度
满足所需工作行程的安全余量,即:St=S-S全伸展(或拉伸)状态下气弹簧的长度注:拉伸器弹簧伸展长度为拉伸状态下的伸展长度气弹簧杆端连接长度
气弹簧缸筒端连接长度
气弹簧气腔长度
气弹簧缸简长度
气弹黄导向长度
气弹簧活塞杆直径
可锁定气弹簧空心活塞杆内径
气弹簧阀芯的有效直径
气弹簧缸筒内径
气弹簧缸筒外径
座椅升降气弹簧外筒外径
座椅升降气弹簧立筒外径
气弹簧缸简壁厚,即:1-(D2-D)/2气弹簧空心活塞杆壁厚,即:0,=(d-d。)/2座椅升降气弹簧外筒壁厚
座椅升降气弹簧立简壁厚
nKaeerKAca-
重心距离
参数名称
center of gravity distance
armof force
回转半径
radius of gyration
截面积
cross section area
惯性矩
moment of inertia
阀芯开启力
unlocking force
最小伸展力
minimum extension force
最大伸展力
maximum extension force
最小压缩力
minimum compress force
最大压缩力
maximum compress force
最小拉伸力
minimum stretching force
最大拉伸力
maximumstretchingforce
最小回弹力
minimum resilience force
最大回弹力
maximum resilience force
公称力a
nominal forcea
公称力b
nominal forceb
标称力
specified force
动态摩擦力
dynamic friction force
阀芯摩擦力
valve core friction
表1(续)
气弹簧支撑物重心到回转中心的距离气弹簧杆臂伸展时的力臂
气弹簧活塞杆横截面回转半径
气弹簧活塞杆截面积
气弹簧活塞杆横截面惯性矩
为解除气弹簧的锁定状态,打开阀门阀芯所需的力GB/T39433-—2020
在伸展过程中,离工作行程起点处规定采力点C处的力在伸展过程中,离工作行程终点处规定采力点C处的力在压缩过程中,离工作行程起点处规定采力点C处的力在压缩过程中,离工作行程终点处规定采力点C处的力在拉伸过程中,离工作行程起点处规定采力点Ci处的力在拉伸过程中,离工作行程终点处规定采力点C处的力在回弹过程中,离工作行程起点处规定采力点C处的力在回弹过程中,离工作行程终点处规定采力点C处的力最小伸展力和最小压缩力的平均值,即:F.=(F1+F:)/2,或最小拉伸力和最小回弹力的平均值,即:F,=(F,十F,)/2。公称力a是气弹簧综合特性的指标之最大伸展力和最大压缩力的平均值,即F一(F,十F)/2,或最大拉伸力和最大回弹力的平均值,即:F=(F。十F.)/2。公称力b一般用于弹力比率计算
供需双方确认的图样及产品上标注的力(F.、F,、F,)最小压缩力和最小伸展力之差的平均值,或最小拉伸力和最小回弹力之差的平均值
阀芯上产生的摩擦力,一般为10~30rKaeerKAca-
GB/T39433—2020
参数名称
gravity
许用临界力
permissible critical force
pressure
最大压强
maximum pressure
弹性模量
modulus of elasticity
许用应力
allowable stress
材料强度试验值
test value ofmaterial strength弹力比率
force ratio
半径比
radius ratio
安全系数
safetyfactorn
安装系数
installation coefficient
温度系数
temperature coefficient
number
采力点
Measuring point
常用结构型式
表1(续)
被气弹簧支撑物的重力
气弹簧活塞杆允许的临界力
气弹簧内部压强
气弹簧工作状态下内部最大压强材料弹性模量,钢取2.1X10°
材料许用应力
材料强度试验值,钢取490
公称力b公称力a之比,即α=F/F气弹簧钢简外径与缸筒内径之比活塞杆稳定性安全系数,—般n≥1.4气弹簧安装系数
工作环境温度变化对气弹簧力值需求影响的补偿系数,一般为1.1~1.25
气弹簧数量
动态或静态检测时力值的采集点,一般S≤80mm,Ci=5mm;S>80mm,Cj=10mm
常用压缩气弹簧(YQ)系列结构型式常用压缩气弹簧(YQ)系列结构型式见图1。KaeeiKca
说明:
—活塞杆:
导向套:
密封件;
活塞:
5—缸简:
气腔;
油液;
隔套。
图1常用压缩气弹簧示意图
常用可锁定气弹簧(KQ)结构型式5.2
伸展方向刚性可锁定气弹簧系列结构型伸展方向刚性可锁定气弹簧系列结构型式见图253
说明:bZxz.net
活塞杆组件;
导向套:
3—密封件:
油液:
活塞组件;
缸筒:
气腔:
图2伸展方向刚性可锁定气弹簧示意图5.2.2压缩方向刚性可锁定气弹簧系列结构型式压缩方向刚性可锁定气弹簧系列结构型式见图3。-3
说明:
活塞杆组件;
导向套:
密封件:
油液;
活塞组件;
缸筒;
图3压缩方向刚性可锁定气弹簧示意图rrKaerkAca
GB/T39433—2020
隔离活塞组件:
阀门阀芯:
阀门阀芯;
隔离活塞组件:
气腔。
GB/T39433—2020
5.2.3弹性可锁定气弹簧系列结构型式弹性可锁定气弹簧系列结构型式见图4说明:
一活塞杆组件:
导向套;
密封件;
油液:
活塞组件:
一缸简:
气腔;
阀门阀芯;
图4弹性可锁定气弹簧示意图
常用座椅升降气弹簧(ZSO)结构型式5.3.1
弹性锁定座椅升降气弹簧系列结构型式弹性锁定座椅升降气弹簧系列结构型式见图5说明:
启动杆:
启动杆座:
—阀体;
阀芯;
5一一立筒导向套;
6——气腔;
立筒;
缸筒(内筒):
活塞杆:
外筒;
内筒固定座:
密封件:
一导向套。
图5弹性锁定座椅升降气弹簧示意图5.3.2刚性锁定座椅升降气弹簧系列结构型式刚性锁定座椅升降气弹簧系列结构型式见图6。6
-rKaeerKAca-
-111213
说明:
启动杆:
启动杆座;
阀体;
阀芯:
立简导向套:
油腔:
立筒;
隔离活塞组件:
常用拉伸气弹簧结构型式
缸筒(内筒):
活塞杆:
外筒:
气腔:
通气支座;
密封件:
导向套。
图6刚性锁定座椅升降气弹簧示意图普通拉伸气弹簧(LQ)系列结构型式普通拉伸气弹簧(LQ)系列结构型式见图7。说明:
活塞杆:
导向套:
密封件;
4—气腔:
缸简;
活塞组件。
图7普通拉伸气弹簧示意图
5.4.2可锁定拉伸气弹簧(KLQ)系列结构型式可锁定拉伸气弹簧(KLQ)系列结构型式见图8。rKaeerkAca-
GB/T39433—2020
GB/T39433—2020
说明:
导向套;
密封件:
隔套;
4—活塞杆组件;
气腔:
6设计计算原理
活塞组件:
接杆导向密封:
差压接杆;
9—缸筒。
图8可锁定拉伸气弹簧示意图
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义耳定律,见公式(1)或公式(2):PV=C
式中:
压强(本标准指气弹簧内部压强),单位为兆帕(MPa);状态1压强,单位为兆帕(MPa);状态2压强,单位为兆帕(MPa):气体体积,单位为立方米(m\);状态1气体体积,单位为立方米(m);状态2气体体积,单位为立方米(m);常数。
注:实际常用体积单位为立方毫米(mm)。7设计计算
.(2)
气弹簧的设计计算一般涉及内容:力值、弹力比率、行程及伸展长度、活塞杆直径、缸筒内径及壁厚等。气弹簧的设计计算以环境温度20℃土2℃为条件,同时应考虑使用环境温度的影响,环境温度变化1℃.公称力F,的变化约为0.37%。7.2力值
7.2.1力-位移曲线示意图
力-位移曲线示意图如图9所示。8
nrKaeerKca-
医缩效程
婷履过程
行程S
拉伸过程
国弹过粉
7.2.2最小伸展力F,
仲展长度!
压缩类气弹簧力-位移曲线图
伸展长度!
拉伸类气弹簧力-位移曲线图
图9气弹簧力-位移曲线图
GB/T39433—2020
压缩气弹簧、可锁定气弹簧、座椅升降气弹簧F,按公式(3)计算,压缩气弹簧最小伸展力F,按附录A计算,F,参见附录B选取。
元d2P-F.
rrKaeerKAca
GB/T39433—2020
7.2.3最大伸展力F2
压缩气弹簧、可锁定气弹簧、座椅升降气弹簧F,按公式(4)计算:F.
7.2.4最小压缩力F
元dPa-F
压缩气弹簧、可锁定气弹簧、座椅升降气弹簧F:按公式(5)计算:F
7.2.5最大压缩力F4
一元dP+F
压缩气弹簧、可锁定气弹簧、座椅升降气弹簧F,按公式(6)计算:F
7.2.6最小拉伸力Fs
拉伸气弹簧最小拉伸力F按公式(7)计算:F
最大拉伸力F6
一元dPa+F.
元P(D-d)+F
拉伸气弹簧最大拉伸力F。按公式(8)计算:1
7.2.8最小回弹力F,
元Pα(D-d)+F
拉伸气弹簧最小回弹力F,按公式(9)计算:F
7.2.9最大回弹力F。
元P(D-d)-F
拉伸气弹簧最大回弹力F:按公式(10)计算:F=
阀芯开启力Fk
一Pα(D-d\)-F
气弹簧空心活塞杆内径d。及阀芯有效直径d,示意见图10。10
rKaeerKAca-
(4)
.(7)
(8)
...(9)
...10)
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