机械2008年第8期总第35卷设计与研究?９? ———————————————— 收稿日期：2008－04－13 基金项目：湖北省武汉市科技攻关重点项目（200710321089） 汽车用空气弹簧垂向弹性特性分析与计算 黄卫平，鲍卫宁 （江汉大学机电与建工学院，湖北武汉 430056） 摘要：空气悬架系统主要由空气弹簧、推力杆、高度控制阀、减振器和横向稳定杆等组成，空气弹簧是空气悬架系统的核心部件，空气弹簧具有理想的弹性特性，载荷越大弹簧刚度越大；空气弹簧自振频率低，通用性较好，能适应不同载荷和工作高度；空气悬架系统由于有良好舒适性在商用汽车上得到广泛应用。空气悬架设计时，合理选择空气弹簧结构型式，确定气囊的工作高度、承载能力，可获得极其柔软的弹簧特性，空气弹簧垂向特性对于整车平顺性匹配有重要影响，本研究通过对空气弹簧弹性理论的分析，讨论了空气弹簧垂向刚度和自振频率的计算方法，旨在寻求空气弹簧与整车匹配的基本。以城市客车设计为例，探讨了空气弹簧载荷确定、空气弹簧型号选择、刚度匹配设计基本方法，并指出空气弹簧设计匹配注意基本问题。研究结果表明，合理匹配空气弹簧刚度，空气悬架可以获得良好综合特性。关键词：空气弹簧；弹性特性；非线性；匹配设计 中图分类号：U463.33+4.2 文献标识码：A 文章编号：1006－0316(200808－0009－03 The elastic characteristic computation of the automobile air spring HUANG Wei-ping，BAO Wei-ning
(School of Electromechanical & Architectural Engineering，Jianghan University，Wuhan 430056，China Abstract ：Introduced the automobile with the air spring structure and the principle of work and the elastic characteristic of air spring, the calculation formulas for stiffness and natural frequency are derived, with the example of the match design of the city bus air suspension system, the analysis and match design is carried out, the suggestion about how to select air spring to match the automobile suspension is also given . Key words：air spring；elasticity characteristic；non-linearity ；suspension design 空气弹簧诞生于上世纪中期，早期主要用于机械设备隔振。1944年，通用和法尔斯通公司首次实现了在客车上的应用；1947年美国的普尔曼车上首次使用了空气弹簧的悬架系统；1951年，美国NEWAY 公司的独立总成成为世界上第一款批量应用的空气悬架系统，因通用性强，结构简单，成本较低而迅速占领北美市场。欧洲则遵循另外一条道路，各自开发适合自己车型的空气悬架系统。由于空气悬架具有良好的性能，使其在汽车悬架中的应用越来越广泛。 目前，国外高级大客车几乎100%使用空气悬架；重型载货车上空气悬架的占有率也达到了85%；大约80%的拖挂车使用空气悬架；空气悬架在轻型 车辆上的应用目前虽然只占市场份额的10%，预测到2008年将达到40%；部分轿车也逐渐装备了空气弹簧悬架。 1 汽车空气悬架结构 空气悬架系统主要由空气弹簧组件、推力杆、高度控制阀、减振器和横向稳定杆等组成，如图1所示。它以空气弹簧为弹性元件，利用空气的可压缩性实现其弹性作用的。通过压缩空气的压力能够随载荷和道路条件变化进行自动调节，不论满载还是空载，整车高度几乎没有变化，可以大大提高乘坐的舒适性。 ?１０?设计与研究机械2008年第8期总第35卷
关于凌源市空气环境质量情况的汇报 今年以来，在市委市政府的正确领导下、在朝阳市环保局的指导下，在各相关部门的大力支持下，我市大气污染治理工作有力有序推进，环境空气质量得到了很大的提高，下面就我市空气环境质量情况汇报如下： 一、空气环境质量基本情况 为了切实抓好大气污染防治工作，我市制定出台了《凌源市大气污染防治行动实施方案》、《凌源市春季扬尘污染专项整治工作实施方案》、《凌源市“蓝天工程”实施方案》、《凌源市重污染天气应急预案》等一系列文件，并成立了以市长为组长、分管副市长为副组长的“蓝天工程”领导小组。建立了政府主导、部门联动、区域控制、行业自律的大气污染防控机制。今年5月份召开“蓝天工程”各成员部门会议，督促大气污染防治工作进度，要求各部门加快步伐，积极实施，在全市形成了上下齐抓共管的强大合力。经凌源市环境监测站监测2013年二级天气为295天，定点监测的二氧化硫、二氧化氮、悬浮物、可吸收颗粒物均符合国家二级空气质量标准。 二、项目实施进度进展情况 （一）储煤场防尘网情况。凌源安泰供热有限责任公司煤场防尘覆盖网已建成，总投资48万元，防尘网长度达到280米，有效
控制扬尘污染，改善空气环境质量。 （二）城区小锅炉拆并工作情况。城区小锅炉拆并工作计划拆除25家，截止目前已拆除9家，余下16家都可在2015年以前全部拆除。 （三）重点行业大气污染治理情况。凌源市泰合热源厂、凌源安泰供热有限责任公司除尘设施正常运转，除尘率达到90%。脱硫项目前期工作已经完成，标书正在省里审核，通过审核后即可开工建设。脱硝项目尚未立项，目前正在抓紧研究。凌源富源矿业有限公司建设完成脱硝改造设施，已经申请验收。北方建材水泥生产线已经关停。 （四）加油站储油罐油气改造工作情况。2013年我市完成16家加油站储油罐油气改造项目，达到完成60%的考核目标，但未进行验收，余下19家今年改造完毕。 （五）机动车环保检验合格标志发放率进展情况。今年5月28日开展机动车尾气检测工作。共完成对323辆机动车进行检测。在检测过程中初检合格率为90.4%、一次复检合格率3.8%、不合格率为5.8%、平均复检次数为0.028%。为进一步提供城区大气环境质量，降低机动车尾气污染危害，我市不断加大机动车污染防治力度，通过对机动车尾气排放污染治理，减少了一氧化碳、二氧化碳及氮氧化物的排放，改善了市区空气质量。 (六)废气国控重点污染源企业污染物排放综合达标率进展情况。凌源市废气国控重点污染源为凌源市安泰供热有限公司和凌源
空气弹簧研究综述 1.3 空气弹簧研究综述 1.3.1 国内外空气弹簧发展简史 空气弹簧的发展仅有五十多年的时间。美国自1947年，在普尔曼车上首先采用空气弹簧，后来在意大利、英国、法国等许多欧洲国家对空气弹簧做了大量研究工作，装有空气弹簧的转向架相继出现。1955年，日本国家铁路技术研究院机车车辆动力试验室，对在车辆上安装的空气弹簧进行了系统的研究，为设计空气弹簧提供了宝贵的基本数据；同时，对装有空气弹簧的车辆进行了一系列的试验工作。目前，日本不仅在铁路客车上成功地装用了多种型式的空气弹簧，而且在货车上也予以采用。 在日本，装有空气弹簧的转向架，不仅数量多，而且型式多样。空气弹簧绝大多数用于中央悬挂，轴箱弹簧为螺旋钢弹簧。起初只安装三曲囊式空气弹簧，用以改善车辆的垂向振动性能，横向复原仍采用摇动台。为了取消复杂、笨重的摇动台结构，于是研制出了约束膜式空气弹簧和自由膜式空气弹簧，这类空气弹簧不仅能承受垂向振动，而且可以利用其具有良好的横向刚度的优点来承受横向振动；同时，可以与牵引拉杆两端部的弹性元件共同作为横向复原装置。牵引拉杆一端连接摇枕，另一端连接在构架（对心盘支重的转向架）上，或连接在车体（对旁承支重的转向架）上。牵引拉杆两端弹性元件的横向复原力，对空气弹簧来说，是比较小的。 1957年，我国第一机械工业部汽车研究所，对空气弹簧做了大量的试验研究工作，并装在汽车上试用，积累了一些经验。1958年，沈阳机车车辆厂在试制的“东风号”客车上，首先装用空气弹簧，即由天津车辆段和天津橡胶研究所共同研制出一种双曲囊式空气弹簧（图），其有效直径为460mm时，高度为184mm，最大外径为520mm。这种空气弹簧曾先后在天津车辆段、北京车辆段，装在101型、201型和202型转向架上，以代替叠板弹簧。实践证明：这种空气弹簧的垂向振动性能具有良好的运行品质。但是，由于没有采用高度控制阀，在列车返段时，只好采用人工加气；同时，泄漏问题也没有得到很好的解决，所以没有继续应用。 1959年，四方机车车辆厂在新造低重心车辆的转向架上，1960年在新造双层客车的转向架上，又安装了双曲囊式空气弹簧。但是由于车辆自重较大，空气弹簧的有效承压面积不够，同时受到列车管压力的限制，支承不了簧上重量，只好与螺旋钢弹簧联合使用，并设计了机械式高度控制阀，对空气弹簧的高度进行自动控制；同时，在垂向振动性能方面也取得了比只用钢弹簧更好的运行品质，受到旅客好评。 1965年，长春客车厂在试制DK1型转向架时，又对双曲囊式空气弹簧稍加改进，并设计了电磁式高度控制阀，采用无摇动台结构，在摇枕中下部和构架侧梁内侧之间加装横向复 km，因此，垂向振动性能原弹簧。经过多次试验，由于地铁电动客车运行速度不超过80h 很好。但由于采用横向复原螺旋钢弹簧，在车辆进出曲线和通过道岔时侧摆较大，横向振动性能仍不理想，横向复原弹簧安装也很不方便，故未扩大应用。长春客车厂于同年在试制高速列车的CCKZ1型转向架上，安装了外筒锥角为40o，内筒为0o的约束膜式空气弹簧；四方机车车辆厂于同年也在同列高速客车的KZ2型转向架上安装了内外筒皆为0o的约束膜式空气弹簧，这两种转向架均采用旁承支重的无摇动台结构，用节流孔产主阻尼，代替垂直油
汽车悬架构件的设计计算 前言 第一章汽车悬架的基本知识 第一节汽车悬架构件 一、导向机构 二、弹性元件 三、梯形机构 四、阻尼元件 五、稳定装置 第二节汽车悬架型式 一、悬架的基本要求 二、悬架的分类 (一)按功能原理划分 (二)按导向机构划分 (三)按弹性元件划分 第三节汽车悬架型式的发展 一、导向机构悬架型式的发展 (一)单臂悬架的发展 (二)从单臂到双臂 (三)麦弗逊悬架 (四)平衡悬架 二、弹性元件悬架型式的发展 (一)钢板弹簧悬架 (二)螺旋弹簧悬架 (三)扭杆弹簧悬架 (四)空气弹簧悬架 (五)油气弹簧悬架 第二章汽车悬架的基础理论 第一节汽车悬架术语和力矩中心 一、特定术语 二、力矩中心 (一)定义 (二)相关定理 (三)悬架的侧倾力矩中心 (四)悬架的纵倾力矩中心 第二节多轴汽车的特性参数 一、特性参数 (一)外心距 (二)组合线刚度 (三)中性面 (四)内心距 (五)换算线刚度
二、角刚度与角刚度比 (一)角刚度 (二)角刚度比 第三节汽车平顺性的评价指标 一、IS0263l标准 二、常用评价指标 第四节汽车操纵稳定性的评价指标 一、定义及研究对象 二、评价指标 三、车身稳定性 第三章汽车悬架构件的设计计算 第一节汽车导向机构 一、车轮定位参数 (一)轮距 (二)车轮外倾角 (三)前束 二、麦弗逊悬架的导向机构 (一)悬架中心和力矩中心 (二)换算线刚度和角刚度 (三)受力分析 三、半拖臂悬架的导向机构 (一)相关参数 (二)线刚度与角刚度 (三)设计要点 四、双横臂悬架的导向机构 (一)空间模型 (二)运动学特性 (三)弹性元件受力 (四)换算线刚度与角刚度 (五)摆臂临界角 五、单纵臂悬架的导向机构 六、钢板弹簧悬架的导向机构 (一)对称板簧的运动特性 (二)非对称板簧的运动特性 (三)中心扩展法的作图步骤及其修正方法 (四)两点偏转法的作图步骤及其修正方法第二节汽车弹性元件 一、钢板弹簧 (一)普通钢板弹簧 (二)变断面钢板弹簧 (三)渐变刚度钢板弹簧 (四)非对称钢板弹簧 二、螺旋弹簧 (一)普通压缩螺旋弹簧
牡丹江市环境空气质量分析(一) 摘要简述了牡丹江市环境空气污染的成因及变化趋势，利用Spearman相关系数法进行趋势分析，结果表明：“十五”期间，牡丹江市环境空气污染物的构成仍以可吸入颗粒物、降尘为主，并呈现下降的趋势。最后提出建议，以期改善当地的环境空气质量。 关键词环境空气；质量；Spearman相关系数法；黑龙江牡丹江 中图分类号X823文献标识码A文章编号1007-5739（2011）08-0264-01 AnalysisonEnvironmentalAirQualityinMudanjiangCity LIJing1LANGGui-lin1YUZhi-guang2 （1MudanjiangEnviromentalmonitoringCentralStationofHEilongjiangProvince，MudanjiangHEIlongjiang157000；2CollegeofEconomicsandManagement，NortheastAgriculturalUniversity）AbstractThecausesandchangingtrendsofenvironmentalairpollutioninMudanjiangcitywerediscusse d，andthetrendsanalysiswerecarriedoutbySpearmancorrelationcoefficientsmethod.Theresultsshowe dthatenvironmentalairpollutantsmainlyconstructedwithPM10anddustinMudanjiangcity，whichshowedthetrendofdecreasing.Somecountermeasureswereputforwardtoimprovethelocalenv ironmentalairquality. Keywordsenviromentalair；quality；Spearmancorrelationcoefficientsmethod；MudanjiangHeilongjiang 1环境空气污染成因及变化趋势 1.1大气污染成因 受市区复杂地形与气象条件影响，空气污染物被滞留在山地丘陵所环绕的市区1]。煤炭的消耗量占燃料消耗总量的90%以上，尤其在采暖季节居民小炉灶和采暖锅炉排放的燃烧废气滞留期间。由于部分企业缺乏环境意识，在城市上风向及中心的居民稠密区建立如橡胶、水泥、化工等企业，这些是构成大气污染的主要因素。 1.2空气污染的变化趋势 牡丹江市空气环境质量变化趋势见表1。可以看出，2006—2010年，可吸入颗粒物变化最为明显，下降12.5%。可吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化物均达到国家二级标准，环境空气质量明显改善。 2污染趋势分析 2.1分析方法 利用Spearman相关系数法进行趋势分析，推算出环境空气污染趋势年际变化，计算公式：Di=Xi-Ri 式中：Rs—秩相关系数，s—按时间排列的序号，Xi—周期按浓度值由小到大排列的序号，Di—变量X和变量R的差值。 2.2分析结果 二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物、降尘的相关系数Rs分别为-0.6、0.3、-0.6、-0.9。分析结果表明，“十五”期间，除氮氧化物变化规律不明显外，二氧化硫、可吸入颗粒物、降尘量均呈现明显下降的趋势。总体来看，牡丹江市的环境空气污染仍属煤烟型污染，环境空气中污染物的构成仍以可吸入颗粒物、降尘为主。 3污染缓解的原因分析 3.1烟尘控制区的建设卓有成效 “十一五”期间，西三、东安、爱民、大庆等4个烟尘控制区面积达到302万km2。 3.2城市基础设施建设进度较快
《JTG D63-2007公路桥涵地基与基础设计规范》 桩基土弹簧计算方法 根据地基基础规范中给出的m法计算桩基的土弹簧： 基本公式： K=ab 1 mz ③ 式中： a：各土层厚度 b 1 ：桩的计算宽度 m：地基土的比例系数 z：各土层中点距地面的距离 计算示例： 当基础在平行于外力作用方向由几个桩组成时， b1=0.9×k(d + 1) ① h1=3×(d+1) ∵ d=1.2 ∴ h1=6.6 L1=2m L1＜0.6×h1＝3.96M ∴ k＝b′＋((1－b′)/0.6)×L1/h1 ② 当n1=2时，b′＝0.6 代入②式得：k= 当n1=3时，b′＝0.5 代入②式得：k=0.92087542 当n1≥4时，b′＝0.45 带入②式得：k=0.912962963 将k值带入①式可求得b1， 对于非岩石类地基，③式中m值可在规范表P.0.2-1中查到 对于岩石类地基，③式中m值可由下式求得： m=c/z 其中c值可在表P.0.2-2中查得 将a、b1、m、z带入③可求得K值 m 同时，《08抗震细则》，第6.3.8中规定，对于考虑地震作用的土弹簧， M 动=（2~3倍）M 静 。
桥梁的地震反应分析研究中，考虑桩-土共同作用时，在力学图式中作如下处理。 假定土介质是线弹性的连续介质，等代土弹簧刚度由土介质的动力m 值计算。“m -法”是我国公路桥梁设计中常用的桩基静力设计方法。在此采用的动力m 值最好以实测数据为依据。由地基比例系数的定义可表示为 z zx x z m ??=σ 式中，zx σ是土体对桩的横向抗力，z 为土层的深度，z x 为桩在深度z 处的横向位移(即该处土的横向变位值)。 由此，可求出等代土弹簧的刚度为s K z m b a x x z m b a x A x P K p z z p z zx z s s ???=????===)()(σ 式中，a 为土层的厚度，p b 为该土层在垂直于计算模型所在平面的方向上的宽度，m 值见表1。
油气弹簧刚度计算公式 1． 载荷与气压关系式： A p p P a )(?= ----------(1) 式中： P 载荷 p 气室内绝对气压也是油缸内油液绝对压力 A 油缸活塞面积 a p 标准大气压，其值与运算单位有关： 采用N 、mm 时， 2/1.00981.0mm N p a ≈= 采用kgf 、cm 时，2/1cm kgf p a = 采用lb 、in 时， ()psi in lb p a 2/223.14= 2． 气压与容积变化关系式―――气体状态方程式 m V V p p ?? ????=00 ----------(2) 式中： p 任一位置气室内气体的绝对气压 V 任一位置气室内气体的容积 0p 静平衡位置气室内气体的绝对气压 0V 静平衡位置气室内气体的容积 m 多变指数，对于氮气，一般状态下，可取 25.1=m 3． 刚度和偏频 可认为弹性特性为弱非线性，对于微幅振动，取其导数为刚度： dx dP K = 式中： K 任一位置的刚度 P 载荷 x 活塞行程 将式(2)代入式(1)，得： A p V V p P a m ??????????? ????=00，对x 求导 dx A p V V p d K a m m ?????????????????=00
dx dV V V Amp dx dA p V V p m m a m m ????? ??????=+10000 ----------(3) 当活塞上、下运动时，活塞承压面积不变，即 0=dx dA 活塞处于平衡位置时： 0V V = ， 0p p = ，A dx dV ?= 即： 0 020V mp A K = ----------(4) 令A V H 00= 称为静平衡位置时的气体折算高度，则 00H A mp K = ----------(5) 这时的偏频： 0 00021 H mg p p p n a ??=π ----------(6) 式中 g 重力加速度 可见，增大折算高度0H ，亦即加大气室容积，可以降低偏频， 改善平顺性。由于油气弹簧的压力比较高，通常为5—7a Mp ，有的高达20a Mp （a Mp cm kgf 1.0/12=），所以100≈?a p p p 。当载荷增加后，0H 变小，偏频增大。这种振动频率随载荷增加而增大的特性， 恰与空气弹簧或一般线性弹簧相反。为了得到较好的弹性特性，可采用带有反压气室的油气弹簧或采用两级气室的结构。 为了方便计算，也可改用相对气压1p 来表述： a p p p ?=1 ----------(7) a p p p ?=010 ----------(8) 代入式（5）、（6），得： ()0100H A p p m K a += ----------(9) 0 1010021 H mg p p p n a ?+=π ----------(10) 陈耀明 2006年3月
环境空气质量预报的准确率分析 摘要随着国民经济水平的不断提高，空气质量预报工作逐渐开展起来，把对历史资料诊断性管理转变成实时定量超前管理，使环境管理和决策部门有针对性的加大污染源控制、及时发出警报并采取有效措施，来预防严重污染事件的发生，这是环境管理的一大变革。但是目前的中小型城市空气质量的预报，往往受到资金或者技术等方面的制约而采取比较单一的预报模式，存在预报客观准确率偏低的现象。因此，我们有必要加强环境空气质量预报的准确率。 关键词环境空气质量；准确率；API 自2001年6月5日开始，我国47个环境保护重点城市已经相继开展了环境空气质量的日报和预报工作。到目前为止，全国已有180个地级以上城市发布了环境空气质量日报，其中90个地级城市还实行了环境空气质量预报，并且通过地方电视台、电台、报纸和因特网等媒体向社会发布。环境空气质量周报、日报和预报的相继发布让公众及时的了解了环境空气的质量，对于环境保护起到了很好的宣传作用。 1 全国环境空气质量的状况 各个城市经过了几年的工作探索和实践，结合自身实际，先后提出了各种空气质量预报的模式。大部分城市采用统计预报模式，这种模式是在环境空气自动监测的基础上，通过对天气系统与空气污染的相关分析，建立了一套行之有效的环境空气污染预报方案，经常以SO2、NO2和PM10这三项环境空气质量指标作为预报对象，建立多元回归方程，实施了环境空气污染浓度的统计预报。同时，通过对多年的监测结果和特殊污染状态的分析，建立一套空气污染特殊情况分析系统，对模式难以正确预报的特殊天气和特殊污染状态，用预报会商的方式作出“专家预报”。 相对于环境空气质量日报而言，预报的意义和作用显得更加重要和明显，提高环境空气质量预报的准确率更是重中之重。根据API为对象以及我国的环境监测技术规定，分析环境空气质量的预报绝对误差准确率和预报级别准确率是极为重要的。环境空气质量根据API的大小，定义了5个代表不同级别的污染状况。级别准确率要求预报的空气质量级别和实测的日报空气质量级别要一致。 2 影响环境空气质量预报准确率的因素 预报的准确率与日报API的变化是相关的，影响API的因素主要有两方面，即天气系统的变化和污染源排放的变化。其中环境空气污染与气象系统有着密切的关系，不同的天气状况对环境空气污染有着不同的影响，预报的准确率也依靠于气象预报的准确性。 2.1 天气系统的变化
空气弹簧是一种在柔性密闭橡胶气囊中冲入压缩空气,利用空气的压缩弹性进行工作的非金属弹性元件,它的的振动固有频率较低,且不同载荷下几乎保持不变,是一种隔振性能优良的隔振器。担架支架是伤员运送车辆在行驶途中承载、固定卧姿伤病员担架的主要设备。担架支架的隔振系统设计在很大程度上决定了伤病员在运送途中的乘卧舒适性。性能优异的担架支架隔振系统能有效提高伤员运送车辆的运送能力。空气弹簧是较为合适的可用于担架支架系统的隔振器,它是利用空气的压缩弹性进行工作的非金属弹性元件。作为隔振元件,空气弹簧具有非线性变刚度特性,通过内压的调整,可以得到不同的承载能力;承受轴向载荷和径向载荷,可产生相对较好的缓冲隔振效果;还具有结构简单、安装高度低、更换方便、工作可靠、质量轻、单位质量储能量高等优点。将空气弹簧增加附加气室能显著降低空气弹簧的刚度及固有频率。本文对应用于急救车担架支架装置的空气弹簧隔振器的动态特性进行了理论分析、实验测试、实验建模等方面的研究,为今后进一步研究半主动控制的空气弹簧隔振系统提供了参考依据。本文首先介绍了空气弹簧的研究与发展现状,对空气弹簧的性能和优缺点进行了比较。并对空气弹簧的动力学特性进行研究,推导了空气弹簧动刚度计算公式,分析了其动力学特性的影响因素,建立了带附加气室与不带附加气室空气弹簧的力学模型。其次做了空气弹簧的动力学特性实验,得到如下结论:不带附加气室时,当初始气压、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加;当激振频率增加时,空气弹簧的动刚度随之减小。空气弹簧的固有频率几乎保持不变。而带附加气室空气弹簧在节流孔孔径4-7mm范围内,当孔径增大时,空气弹簧动刚度随之减小;当初始气压、激振频率、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加。在高频(8Hz)左右时,振幅、频率的变化对动刚度的改变已不明显。在低频率时,带附加气室能显著降低空气弹簧的动刚度,而在较高频率时,带附加气室会使空气弹簧的动刚度增加。最后对带附加气室空气弹簧力学模型进行了简化,通过实验数据运用最小二乘法对模型参数进行了识别,并用四个指标对模型拟合精度进行了评价。分析结果表明误差较小,模型能够比较准确的反映出应用空气弹簧隔振器的力学特性。
EXCEL在空气质量指数计算及环境空气质量分析中的应用EXCEL在空气质量指数计算及环境空气质量分 析中的应用 蛇网 摘要文章根据《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中所列各污染物标准限值、《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ633-2012)中AQI的计算方法及《环境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ663-2013)中规定的环境空气评价项目与评价方法，结合福州市环境空气监测数据，介绍如何利用excel 2003软件自动批量计算空气质量指数(AQI)、自动分析某时段的环境空气质量状况、自动绘制空气质量分级比例饼状图、自动生成主要污染物评价结果表等，为环境空气质量分析工作提供便利。 关键词 EXCEL;环境空气质量;AQI;自动计算 2013年1月1日起，京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市等共74个城市按照环境空气新标准《环境空气质量标准》(GB3095-2012)要求进行监测与评价。新标准增加了污染物监测项目，严格了部分污染物浓度限值。空气日报中，由包含六项污染物的空气质量指数(AQI)替换了原来包含三项污染物的空气污染指数(API)，评价方法更加复杂，靠人工计算工作量非常大。一些软件虽有自动统计功能，但也存在局限性，例如本单位的软件尚不能统计AQI，上级环保部门数据库虽然功能较齐全，但只能进行整年或者整月的统计，而且必须是上报后的数据才能统计出结果，时效性欠佳。EXCEL 2003是一款简单易学且普及的软件，使用门槛低，无人员权限限制。前人曾探讨过应用EXCEL来计算 评价单个AQI，但其在污染物浓度取值超出范围及存在两个以上首要污染物时存在漏洞，而且尚无对任意日期范围内自动统计及自动生成图表方面的研究。
标准规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定。本标准适用于全国范围的环境空气质量评价。环境空气质量功能区分为三类：一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区；二类区为城镇规划中确定的居民区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；三类区为特定工业区。空气环境质量分为三级：一类区执行一级标准，二类区执行二级标准，三类区执行三级标准。共限定了六种污染物的浓度值：ＳＯ2、TSP、PM10、ＮＯx、ＮＯ2、ＣＯ、Ｏ3、Pb、B[a]P、F。标准同时配有各项污染物分析方法。 1 主题内容与适用范围 本标准规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值，采样与分析方法 及数据统计的有效性规定。 本标准适用于全国范围的环境空气质量评价。 2 引用标准 GB/T 15262 空气质量二氧化硫的测定甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法 GB 8970 空气质量二氧化硫的测定四氯汞盐副玫瑰苯胺分光光度法 GB/T 15432 环境空气总悬浮颗粒物测定重量法 GB 6921 空气质量大气飘尘浓度测定方法 GB/T 15436 环境空气氮氧化物的测定 Saltzman法 GB/T 15435 环境空气二氧化氮的测定 Saltzman法 GB/T 15437 环境空气臭氧的测定靛蓝二磺酸钠分光光度法 GB/T 15438 环境空气臭氧的测定紫外光度法 GB 9801 空气质量一氧化碳的测定非分散红外法 GB 8971 空气质量苯并［a］芘的测定乙酰化滤纸层析荧光分光光度法 GB/T 15439 环境空气苯并［ａ］芘的测定高效液相色谱法 GB/T 15264 空气质量铅的测定火焰原子吸收分光光度法 GB/T 15434 环境空气氟化物的测定滤膜氟离子选择电极法 GB/T 15433 环境空气氟化物的测定石灰滤纸氟离子选择电极法 3 定义
弹簧的强度计算 1、弹簧的受力 图示的压缩弹簧，当弹簧受轴向压力F时，在弹簧丝的任何横剖面上将作用着：扭矩 T= FRcosα ，弯矩 M= FRsinα，切向力F Q = Fcosα和法向力 N F = Fsinα （式中R为弹簧的平均半径）。由于弹簧螺旋角α的值不大（对于压缩弹簧为6～90 ）,所以弯矩M和法向力N 可以忽略不计。因此，在弹簧丝中起主要作用的外力将是扭矩T和切向力Q。α的值较小时，cosα≈ 1,可取T = FR 和 Q = F。这种简化对于计算的准确性影响不大。 当拉伸弹簧受轴向拉力F时，弹簧丝横剖面上的受力情况和压缩弹簧相同，只是扭矩T 和切向力Q均为相反的方向。所以上述两种弹簧的计算方法可以一并讲述。 2、弹簧的强度 从受力分析可见，弹簧受到的应力主要为扭矩和横向力引起的剪应力，对于圆形弹簧丝
系数K s可以理解为切向力作用时对扭应力的修正系数，进一步考虑到弹簧丝曲率的影响，可得到扭应力 式中K为曲度系数。它考虑了弹簧丝曲率和切向力对扭应力的影响。一定条件下钢丝直径 3、弹簧的刚度 圆柱弹簧受载后的轴向变形量 式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。 这样弹簧的圈数及刚度分别为 对于拉伸弹簧，n>20时，一般圆整为整圈数，n<20时，可圆整为1/2圈；对于压缩弹簧总圈数n的尾数宜取1/4、1/2或整圈数，常用1/2圈。为了保证弹簧具有稳定的性能，通常弹簧的有效圈数最少为2圈。C值大小对弹簧刚度影响很大。若其它条件相同时，C值愈小的弹簧，刚度愈大，弹簧也就愈硬；反之则愈软。不过，C值愈小的弹簧卷制愈困难，且在工作时会引起较大的切应力。此外，k值还和G、d、n有关，在调整弹簧刚度时，应综合考虑这些因素的影响。
空气弹簧动力学特性分析 担架支架是伤员运送车辆在行驶途中承载、固定卧姿伤病员 担架的主要设备。担架支架的隔振系统设计在很大程度上决定了 伤病员在运送途中的乘卧舒适性。性能优异的担架支架隔振系统 能有效提高伤员运送车辆的运送能力。空气弹簧是较为合适的可 用于担架支架系统的隔振器,它是利用空气的压缩弹性进行工作的非金属弹性元件。作为隔振元件,空气弹簧具有非线性变刚度特性,通过内压的调整,可以得到不同的承载能力;承受轴向载荷和径向 载荷,可产生相对较好的缓冲隔振效果;还具有结构简单、安装高 度低、更换方便、工作可靠、质量轻、单位质量储能量高等优 点。将空气弹簧增加附加气室能显著降低空气弹簧的刚度及固有 频率。本文对应用于急救车担架支架装置的空气弹簧隔振器的动 态特性进行了理论分析、实验测试、实验建模等方面的研究,为今后进一步研究半主动控制的空气弹簧隔振系统提供了参考依据。 本文首先介绍了空气弹簧的研究与发展现状,对空气弹簧的性能和优缺点进行了比较。并对空气弹簧的动力学特性进行研究,推导了空气弹簧动刚度计算公式,分析了其动力学特性的影响因素, 建立了带附加气室与不带附加气室空气弹簧的力学模型。 其次做了空气弹簧的动力学特性实验,得到如下结论:不带附 加气室时,当初始气压、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加;当激振频率增加时,空气弹簧的动刚度随之减小。空气弹簧的
固有频率几乎保持不变。而带附加气室空气弹簧在节流孔孔径4-7mm范围内,当孔径增大时,空气弹簧动刚度随之减小;当初始气压、激振频率、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加。在高频(8Hz)左右时,振幅、频率的变化对动刚度的改变已不明显。在低频率时,带附加气室能显著降低空气弹簧的动刚度,而在较高频率时,带附加气室会使空气弹簧的动刚度增加。 最后对带附加气室空气弹簧力学模型进行了简化,通过实验数据运用最小二乘法对模型参数进行了识别,并用四个指标对模型拟合精度进行了评价。分析结果表明误差较小,模型能够比较准确的反映出应用空气弹簧隔振器的力学特性。
空气弹簧刚度计算公式 1． 载荷与气压关系式： )A p (p P a -= ----(1) 式中： P 载荷 p 气囊内绝对气压 A 气囊有效承压面积 a p 标准大气压，其值与运算单位有关： 采用N 、mm 时，a p ＝0.0981≈0.1N/mm 2 采用kgf 、cm 时，a p ＝1 kgf/cm 2 采用1b 、in 时，a p ＝14.223 lb/in 2(psi) 2． 气压与容积变化关系式―――气体状态方程式 m )V V (p p 00= 式中： p 任一位置气囊内气体的绝对气压 V 任一位置气囊内气体容积 0p 静平衡位置气囊内气体的绝对气压 0V 静平衡位置气囊内气体容积 m 多变指数，静态即等温过程 m =1; 动态即绝热过程 m =1.4; 一般状态，可取 m =1.33。 3． 刚度：弹性特性为弱非线性，取其导数，即 dx dP K = 式中： K 任一位置的刚度 P 载荷 x 气囊变形量即行程 即： dx )A]p d[(p K a -= dx )A]p V V d[(p a m m 00-= dx dV V V Amp dx dA )p V V (p 1m m 00a m m 00?--=+ ----(2)
当气囊处在平衡位置时， V =0V ， p =0p , dx dV =-A , 即： 020a 00V A mp dx dA )p (p K +-= ----(3) 在平衡位置时之偏频： 0a 000)V p (p mgA p dx dA A g 2π1n -+?= (Hz) ----(4) 式中： dx dA 称为有效面积变化率； g 重力加速度。 可见，降低dx dA 、增大0V ，可降低0n ，提高平顺性。 P.S.有时采用相对气压p 1来运算更为方便: p 1 =p -a p ----(5) 代入式(1)即P = p 1 A 或：0p = a 10p p + 代入式(3) 即：02a 10100V A )p m(p dx dA p K ++= ----(6) 0 10a 100V mgA p p p dx dA A g 2π1n ?++?= (Hz) ----(7) 又∵2 D 4πA = D 为有效直径， ∴dx dD 2πD dx dA ?= 代入式(6) 0 2 a 10100V A )p m(p dx dD 2πDp K ++?= ----(8) 式中： dx dD 称为有效直径变化率。 dx dD 或dx dA 由空气弹簧制造商提供数据或曲线， 对囊式空气弹簧，一般dx dD =0.2--0.3， 对膜式空气弹簧，一般dx dD =0--0.2， 甚至有dx dD =-0.1，取决于活塞形状。
环境空气质量状况分析 摘要:本文通过对新疆兵团农十师北屯空气质量自动监测数据进行分析,探讨空气质量与气象要素之间的关系,以及影响北屯空气质量的主要因素。 关键词:空气质量与气象要素影响空气质量主要因素 1.前言 2004 年,在国家环境监测总站的规划和十师环保局的积极努力下,将农十师北屯作为全国若干环境空气背景点之一,由国家环保局拨款建立了新疆兵团农十师北屯环境空气质量自动监测站, 2005年建成,可监测项目为二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物,以及气压、气温、风向、风速等气象要素。p API是空气污染指数,是一种定量反映和评价空气质量状况的指标,是将常规监测的几种空气污染物简化成为单一的数值形式,是表征空气污染程度的一种方法。 2.2空气质量状况综述 2009年,全年监测天数363天,按照国家环境空气质量二级标准(见表2-1)评价,日均污染物浓度达标天数为362天,达标率为99.7%,年均污染指数(API)33。主要污染物PM10天数361天,占监测天数的99.45%, NO2占0.55%;空气质量状况优的天数344天,其中342天为可吸入颗粒物污染;良的天数18天,全部是可吸入颗粒物污染;轻微污染1天,为可吸入颗粒物污染;空气质量状况优的天数占监测天数的94.77%,良的天数占4.96%,轻微污染天数占0.28%。由以上分析数据可以得出:环境空气中首要污染物为可吸入颗粒物(PM10)。 年均污染物浓度SO2:0.006毫克/立方米,NO2:0.012毫克/立方米,PM10:0.033 毫克/立方米,年均污染物浓度达到国家环境空气质量二级标准。 2.3监测结果分析 2009年度,城区共取得二氧化硫有效样本数为47916个,二氧化氮有效样本数为46827个,可吸入颗粒物有效样本数为7986个。 2.3.1二氧化硫 本年度城区二氧化硫年均值为:0.006 毫克/标立方米,低于国家环境空气质量二级标准,是标准值的10.00%。日均值浓度范围为0.001-0.021毫克/标立方米,达标率为100%。较上年下降了33.33%;从各月监测结果来看,冬季1、2、3、11、12月均值范围0.0062-0.0094毫克/标立方米,夏季4、5、6、7、8、9、10月均值
弹簧刚度计算 压力弹簧 · 压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷； · 弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； · 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 拉力弹簧 拉力弹簧的 k值与压力弹簧的计算公式相同 ·拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。
· 初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度） · 拉力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷； · 弹簧常数：以k表示，当弹簧被拉伸时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； · 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 扭力弹簧 · 弹簧常数：以 k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷 (kgf/mm). · 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）: E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200，黄铜线E=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数
空气弹簧的优点及分类 近年来，非线性课题一直是各学科的研究前沿，在隔振领域也不例外。随着隔振设计中对隔振系统各种性能指标要求的提高，迫使人们不断探索新型的隔振器。非线性隔振器能够自动避开共振，有效抑制振动幅值、隔离冲击，因而受到广泛的关注。线性隔振器却不能自动避开共振。 非线性隔振器的刚度是随隔振器变形量的不同而变化的，因而由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率与振动幅值有关。如果隔振器是非线性硬特性的，固有频率随振幅的增加而上升；如果隔振器是非线性软特性的，固有频率随振幅的增加而下降。当设备在启动过程中经过共振点时，被隔振设备的振动幅值将出现峰值，高出静态位移许多倍。随着振幅的迅速增长，由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率将上升或下降，从而避开共振频率。对于线性隔振器，其刚度值是不变的，只能通过阻尼作用控制共振振幅。但是过了共振点之后，隔振器的隔振效率因为阻尼的作用而下降。 此外非线性隔振器还能有效防止冲击。对于非线性硬特性的隔振器其刚度随变形量的增加而上升，遇到冲击时，簧上载荷的加速度随变形量的增加而增大，因而在较小的变形下冲击速度迅速降低。对于非线性软特性的隔振器其刚度随变形量的增加而降低，因而能够起到缓冲作用，但隔振器的变形量较大。在很多情况下不允许有太大的变形量，就应该选择非线性硬特性隔振器来防止冲击。 根据上述分析，空气弹簧是一种理想的隔振元件。空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压力空气，利用空气压缩的非线性恢复力来实现隔振和缓冲作用的一种非金属弹簧。它具有优良的非线性硬特性，因而能够有效限制振幅，避开共振，防止冲击。空气弹簧隔振系统的固有频率可以设计得很低，甚至达1Hz以下，而橡胶隔振器的自振频率一般为5-7 H z。所以空气弹簧的隔振效率比起其它隔振元件高得多，而且能够隔离低频振动。特别是因为空气弹簧隔振系统容易实施主动控制，作为一种具有可调非线性静、动态刚度及阻尼特性的隔振元件，空气弹簧的应用越来越广泛。 1.2 空气弹簧的分类及特点 1.2.1 空气弹簧的分类 目前国内、外对空气弹簧的分类方法很不统一，大致有下列几种： （一）按橡胶囊的曲数分类 空气弹簧按橡胶囊的曲数分为单（一）曲，双（二）曲，三曲，……，n曲，如图1-3和图1-4所示。随着曲数的增加，刚度变小，空气弹簧隔振系统的固有频率也相应减小。但这不仅给制造上带来了麻烦，而且还会引起橡胶囊的弹性不稳，因此一般只使用到4曲。 （二）按结构型式分类 1. 日本《空气弹簧》一书中的分类： 胶囊型空气弹簧：轮胎型[ 图1-3 (c) ] 平板型[ 图1-3 (a)、(b) ] 耳垂型[ 图1-4 (b) ] 2. 我国的分类： 空气弹簧：囊式空气弹簧[ 图1-2、1-3 ] 约束膜式空气弹簧[ 图1-4 (a) ] 自由膜式空气弹簧[ 图1-4 (b) ]