WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«М.Ф. Самуоенко КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕГГ БОЛШЕГРУЗНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРВДСТВ Конструнрованнв н реючет подвесок Учебное пособве Утверждено в качестве учебного пособия редооветом НАДИ ...»

МИНИСТЕРСТВО

ВЫСШЕГО и СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР

МОСКОВСКИЙ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

АВТОМОБИПЬНО - ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

М.Ф. Самуоенко

КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕГГ БОЛШЕГРУЗНЫХ

ТРАНСПОРТНЫХ СРВДСТВ

Конструнрованнв н реючет подвесок Учебное пособве Утверждено в качестве учебного пособия редооветом НАДИ МОСКВА 1984 7ДК 629.114 Самусвнко М.Ф. Конструирование и расчет большегрузных транс­ портных средств. Конструирование и расчет подвесок: Учебное по­ собие / М Д - М., 1984, АИ Рецензенты: д-р техн. наук, проф. В.Я.Иванин;

канд. техн. наук, доц. В.В.Ягодкин Наотоящее учебное пособие, являгацвеся третьим выпуском из­ дания под общим названием "Конструирование и расчет большегрузных транспортных средств", посвящено конструированию ж расчету подве­ сок. В нем тг/\т классификация подвесок и требовашия к ним; конса'руирование и расчет листовых рессор, торсионной подвески, гддропневматической и пневматической подвесок, а также гидравлических телескопических амортизаторов. Рассмотрена киневлатика и прочность двухрычажной подвески и особенности устройства и расчета резино­ вых и чисто гидравлических упругих элементов подвесок.

Пособие предназначено для студентов всех специальностей конструкторско-механического факультета МАДИ, изучапцих курс "Конст­ руирование и расчет транспортных средств".



(с) иосаовский автомобильно-дорожный институт, 1984

ГЛАВА I. КШСТРУПРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПОДВЕСОК

С МЕТАШЧЕСКИМИ УПР7ГИМИ ЭЛЕМШТАМИ

»

1.1. Назначение, определений к кляспиФикяття подвесок и т'^Ш'Ш Г, ?™ Подвеской назнвается совокупность устройств и деталей, овязыващи! колеса с рамой шш ^зовом агрегата. По своему назначе­ нию детали подвески делятся на три основные группы: упругий элеиент, налравляпцве устройство и гасящее устройство (амортизатор).

Кроме основных подвеска содержит две группы вспомогательных устройств: буферы с ограничителями хода и кронштейны о деталями крепления подвески.

Основное назначение подвески состоит в смягчении'толчков и ударов, воспринимаемых рамой шасси, и уменьшении ускорений, действущих на перевозимый груз, на водителя и пассажиров при движе­ нии по неровной дороге или по местности.

Агрегат, движущийся по неровностям дороги, совершает коле­ бания ^параметры (амплитуда и частота) которых различны в разных точках его, и поэтслву опредвлящими являются ускорения (перегруз­ ки) на основных опорах перевозимого груза и вибронагруженность р а ­ бочего места водителя, влиящая на условия его работы и состояние здоровьяо Подвеска должна обеспечить требуемую плавность хода транспортного агрегата, под которой понимается его способность двигаться о заданными эксплуатационными скоростями, обеспечивая сохранность грузов, нормальную работу механизмов агрегата и не оказывая вредного влияния на физиологическое состояние водителя и пассажиров. Кроме плавности хода от качества подвески зависит сред­ няя скорость движения агрегата по сильно изношенным, разбитым ж грунтовым дорогам, устойчивость против опрокидывания, управляе­ мость агрегата и долговечность деталей подвески, ходовой части и пневматических шин.

Подвеска должна воспринимать вертикальные ошш и их моменты динамического характера, обусловленные неровностями дороги, про­ дольные (горизонтальные) составлящие сил и их моменты, вызывае­ мые тяговыми и тормозными силами, и боковые силы (силу инерции на повороте, силу действия бокового ветра на аг1вгат и силу от пере­ езда колесом наклонного препятствия). Боковые и горизонтальные си­ лы воспринимаются направляющим устройством, а вертиялльныв - упругим" элементом и, амортизатором подвески.

Проектирование подвески производится в следущей последова­ тельности:

I ) выбор оптимальных характеристик подвески (упругой характерис­ тики и жесткости упругого элемента амортизатора, направлшпдпх устройств и стабилизатора);

2) проектный расчет подвески с определением фо|яш и размеров д е ­ талей;

3) проверочный расчет подвеоки о уточнением ее основных характе­ ристик;

4) расчет деталей подвески на прочность и долговечность;

5) теоретический анализ выбранных конструктивных параметров на плавность хода и устойчивость агрегата.

Различают упругую ахарактеристику подвески и упругую характ?. • ристику самого упругого элемента. При построении первой раосиагрпвают изменение нагрузки Р на ось колеса в зависимости от верти­ кального хода/оси колеса, независимо от типа и расположения упру­ гого элемента.

Упругая характеристика подвески выражает зависимость между нагрузкой Р на подвеску и ее вертикальной деформацией /, измеряемой над осью колеса. Упругая хареистеристика самого упруго­ го элемента есть зависимость усилия Л/ (или Р ) от упругого элемента с его деформацией:ходом 5 шш прогибом ^•. Упругая характеристика подвесга мояот быть линейной, прогрессивной, ком­ бинированной (с точкой перегиба) и дегрессивной. Оптимальными считаются прогрессивная и комбинированная упругие характеристики.

На рис. 1.1 изображена кривая оптимальной комбинированной упру­ гой характеристики и кривая жесткости такой подвески. Жесткость подвески представляет собой производную от упругой характеристи­ ки по деформации, т. е. по вертикальному перемещению оси колеса (с - X, ), и равна таш?внсу угла касательной в про­ извольной точко характеристики ( С -'(^аС ). Минимальная жест­ кость Степ, отвечает точке перегиба упругой характеристики и ста­ тической нагрузке на подвеску. При препятствиях дороги малой вы­ соты 4 А - л / ход колеса равен ^~^'с^^^^'^^' ' У^^™® ^ веске меняется мало, так как в пределах этого добавочного хода

- •(• жесткость подвески остается почти шшимальной ( С ~ Степ ) и шк1вность хода выс01шя. При высоких препятствиях дороги ( йк ^ ^та* ) жесткость И усилие в подвеске резко воз­ растают, предотвращая этим р а с ­ качивание подрессоренных масс и пробивание подвески и застав­ ляя водителя снизить скорость движения из-за ощущаемых им по­ вышенных ускорений и частоты колебаний. Оптимальную коыбинированную упругую характеристи­ ку конструктивно трудно с о з ­ дать с помощью простых метал­ Рис. 1.1. Оптимальная ком­ бинированная упругая характерис­ лических элементов - рессоры, тика подвески ( I ; и ее жесткость пружины и торсиона, имеющих (2). Линейная упругая характе­ линейные собственные упругие ристика (3) характеристики. Существенна трудность вызывает осуществление ее и в пневматической подвеске, изменяющей свою жесткость в зависимости от скорости вертикально­ го хода колеса относительно ралш шасси. Наиболее близкой к опти­ мальной упругой комбинированной характеристаки можно добиться при­ менением гидропневматической подвески с противодавлением и распо­ ложением внутри гидро- пневморессоры клапанной коробки. Но и она будет оптимальной только в ограниченных пределах скоростей движе­ ния из-за изменения температуры нагрева газа в подвеске и, следо­ вательно, изменения ее жесткости. Поэтому в практике проектирова­ ния подвесок обходятся кусочно-линейной либо прогрессивной ее згпругой характеристикой (рис. 1.2 а, б ), имещей переменную жесткость подвески.

При проектировании подвесок грунтовых транспортных агрегатов используется многолетний опыт, накопленный автомобильной промыш­ ленностью. На плавность хода автомобиля существенное влияние ока­ зывают жесткость подвески, величина статической нагрузки Р^^, приходящейся на подвеску, и соотношение парциальных частот собст­ венных колебаний над передней Ь), и задней '^-о'г осями. Как и з ­ вестно, частота равна и) = \1Щ^, где гПь-^''- масса, приходя­ щаяся на подвеску. Оптимальное соотношение частот зависит от ско­ рости движения и базы автомобиля. Угловые колебания после пере­ езда отдельной неровности будут практически отсутствовать для дир.

наиически симметричное машины, 1/ когда собственная частота на передней подвеске будет меньше, чем на задней Сл)^ « ^ составлять; ^=10,5+14,2 Рсг ' рад/с - для негрукеного (сна­ ряженного) агрегата и Ц^= 11,3+15 рад/с - для Г груженого. Легковые автомоби­ ли имеют и),/и)^ = 0,8+0,9, а в ­ Ст тобусы- 9,4+12,5 1/с.

Нагрузка на подвеску автомо­ биля зависит от его состояния:

Рсу - в груженом состоянии и р'^у - в снаряженном состоя­ нии (без груза). Ддя грузовых автомобилей ^ у ^ ^ » 1,3+1,6, для легковых /Э;^^^^ =1,1+1,5.

Соответственно этим нагрузкам будут отвечать статические приведенные хода колеса и или реальные деформации (прогибн) упругого элемента Рнс. 1.2. Упругже характег, и 5гт подвески (либо у г расттсн я крнвне жесткости под-г лы закрутки торсионов д^, и вески: а-кусочно-линейная, ^'^^ ). В процессе нагружения б-прогрессжвная автомобиля от снаряженного до груженого состояния упругий элемент подвески деформируется на величину л 5 или Д /. Полные динами­ ческие хода отбоя и сжатия ( 5^ и 5^ ) отсчитываются от стати­ ческого состояния груженого автсмоби^м до включения буферов в р а ­ боту. Максимальная сила, действувщая на подвеску Р^а/' ^ конце динамического хода сжатия, равна статической силе Рсг, умножен­ ной на коэффициент динамичности ( = 1,8+2,5 - ддя грунто­ вых тележек, /(^ = 2,5+3,5 - для грузовых автомобилей ^ К^- 3+4

- длн легковых автомобилей).

Величина динамического хода сжатия подвеоки примерно р а в ­ на статическому ходу и составляет -1^с;^ст » где К^- 0,8+1,1 - для грузовых автомобилей и /С^ =0,3+0,7 - для Похьшгх легковых автсшобилей. При этом величина хода отбоя равна / о ~ ^о^'сЬ ' коэффициент Ко = 0,8+1,3 - ддя задних подве­ сок грузовых автомобилей и = 0,7+1,5 - для передних; ве­ личина хода охатия подвески до касания буфера, составляющие 0,7-0,8 от динамического хода. Необходимо стремиться к сближению, насколько это возможно, хода задней подвески автсмобидя в груженом и в негруженом состояниях, чтобы мало и з ­ менялась частота его свободных колебаний.

Цри выборе прогрессивной характеристики подвески целесооб­ разно стремиться к равенству статических прогибов ( = ) независимо от величины нагрузки, действующей на подвеску, бднгшз это ведет к значительному возрастанию о;у'ммарной (полной) дефо|)иации подвески ( / л = У с т ^ • Жласоификация подвесок по типу нащавлящих устройств, упругих и деипфиррощих элементов приведена в табл. I. Если в подвеске нет упругого элемента и его роль выполня­ ет пневматическая шина колеса, то такая подвеска называется жест­ кой. Она находит применение в тяжелых кранах и подъемно-транспорт­ ных агрегатах. По характеру связи колес с рамой шасси подвески могут быть зависимые, балансирные (групповне), независимые (или индивидуальные) и опорные. Опорные подвески представляют собой опорные поворотные стойки в вертикальной осью вращения, которые вмонтированн в раму шасси и через упрушй элемент подвески опира-' ются на два или четыре колеса и связываются с ними С-образными либо ф -образными шарнирными ркчагами, нацравлящими вертикаль­ ное движение колес. Опорная подвеска всегда имеет расчлененные оси и поворотные колесные оси или тележки, что обеспечивает высо­ кую поворачиваеыость агрегата и наличие его нрабового хода.

Зависимая подвеска характеризуется наличи­ ем жесткой поперечной связи колес посредством неподрессоренного моста или колесной оси, на которую опирается рама через упругие рессоры или пружины. Подъем колеса одного борта машины непремен­ но вызывает нагружение обеих рессор бортов машины, так как они взаимозависимы посредством этой жесткой связи.

Для б а л а н с и р н ы х подвесок характерно наличие про­ дольных связей колес двух соседних мостов на одном борту щшшнн с помощью рессор и продольных рычагов-балансиров, качающихся на поперечное шарнире, прикрепленном к раме шасси (рис. 1.3). БаТаблица 1.1 клАС(ж: ПОДВЕСОК

–  –  –

лансирная подвеска также относится к тип/ эависишх подвесок, но связанннх по однов^у борту машины. Для балансирной подвески высо­ та подъема точки крепления узда подвески к раме меньше высоты подъема колеса во столько раз, сколько колес сбалансировано на одном борту тележки. Если, например ^ сбалансировано два колеса (рис, 1.4), то при подъеме колеса на высоту Л средняя точка под­ нимется на (при статическом наезде на препятствие).

Рис. 1.3. Балансирная рессорная подвеска: I - нижняя штанга;

2 - верхняя штанга с кулачковым упором; 3 - листовая рессора;

4 - длинная верхняя штанга; 5 - торюэной пневыоцилиндр; 6 - к о ­ лесная ось; 7 - рычаг вертикальный; 8 - ось балансира РЕО. 1.4. Балансирная рессорная подвеска о упругим крепле­ нием концов рессоры в кронштейнах жестких осей: I - ось крепле­ ния балансира к раме; 2 - кронштейн оон о рениновнм кулаком д»д крепления конца рессоры; 3 - колеоная ось; 4 - штешта реактив­ ная Упругие элементы, направлнпцие устройства и амортизаторы, обеспечиващие подвешивание к корпусу одного колеса или несколь­ ких групп колес, связанных меаду собой, образует узел подвески.

Число узлов определяет число точек крепления (подвешивания) рамы или корпуса. Ддя независимой подвески характерно индивидуально© подвешивание колес к раме, т. е. каждое колесо имеет отдельный узел подвески, имещий один или два рычага, либо беэрнчажную (свечевую) схему с прямолинейным вертикальным движением оси коле­ са.

Цри парадлелограммных рычагах или однсм поперечном рычаге ко­ лебания оси колеса вверх и вниз вызывают изменение ширины колеи машины и наклоны колеса, что нарушает кинематику управляемых колес при повороте и увеличивает стирание (износ) шин. Применение двух рычагов разной длины вместо одного позволяет корректировать тра­ екторию перемещения колеса при заданной характеристике подвески.

По типу упругого элемента подвески бывают рессорные, пружинные, торсионные, пневматические, гидро­ пневматические, гидравлические и резиновые.

Подвески с листовыми рессорами (рис. 1.5) обеспечивают наибольшую простоту конструкции узла под­ весок, компактность, дешевизну и удобство обслуживания. Поэтому они получили преобладаицее распространение, особенно в зависимых подвесках транспортных агрегатов у трехосных автомобилей.

Для обеспечения продольных перемещений концов рессоры при ее деформациях используются подвесные качающиеся серьги, резино­ вые упоряо-опорше кулаки в кронггейнах на раме (или на оси 3, рис. 1.4) и профильные кулачковые упорные кронштейны для одного из концов рессоры. Последние позволяют изменять расчетную длину рессоры и этим получать прогрессивную упругую характеристику р е с ­ сорной подвески, Цри наличии надрессорника, вшшчалцегося в рабо­ ту при нагружешш агрегата после выбора зазора Л (рис. 1. 5, а ), будем шлеть кусочно-линейную упругую характеристику рессорной подвески, приближащуюся к прогрессивной характеристике (рис. 1.5,6). Кроме того,с надрессорншсом увеличивается энерго­ емкость рессоры.Разгрузку рессоры от горизонтальных тормозных и толкащих сил обычно производят постановкой реактивных штанг 7, шарнирно связыващих колесную ось с рамой шасси. Рессора не нуж­ дается в направляющей устройстве. Она сама играет роль такого устройства в пневматических подвесках в комбинации с рессорной.

Рис, 1.5. Рессорная подвеска: а-схема рессоры; б-упругая х а Г теристяка; I - рессора с надрессорником; 2 - гидроамортизатор;

штанга прнводная; 4 - буферы ограничительные; 5 - кронштейн с серьгой; 6 - колесная ось; Т - штанга реактивная Листы рессорн соединяется в центре хсмутом с центральным болтси или с црофЕЛьшши выступами и впадинами на листах, цредотвращащими их осевое смещение. Концы рессор, выступащие из центрального хомута по длине „ скрепляются двумя или тремя хомутиками либо стревлянкамЕ. подкатием которых можно регулировать трение между листами. По конструкции листовые рессоры бывают; полувллиптические {симметричные и несимметричные), кантилеверные (консольнае) и четвертные.

Изготовляются рессорн из рессорной горячекатаной стали 65, 65Г, 70, 50Х и 60С2А с твердостью НВ-ЗбО+440 (ГОСТ 7419-55).

Недостатками листовых рессор являются:

высокая металлоемкость подвесок и большой вес упругого элемента;

сравнительно небольшой срок службы (из-за трения и заедания листов подвеска часто ломается).;

линейность упругой характеристики, требупцая надрессорников, буферов и других устройств для получения прогрессивной характе­ ристики е е ;

необходимость создания начального заводского прогиба листов рессоры с переменным радиусом кривизны при ее изготовлении и сборке, что сохраняет в листах остаточные напряжения и умень­ шает их усталостную прочность.

Несмотря на отмеченные недостатки,рессорная подвеска нахоII Рис. 1.6. Основная рессора задней подвески грузового авто­ мобиля: А - стрела внгиба рессоры; 1-13 - листы рессоры; Б - х о дит широкое распространение в силу простоты технологии изготовле­ ния, удобства эксплуатации и ремонта и хорошей компоновки, осо­ бенно в балансирных подвесках. На рис. 1.6 приведена конструкция основной рессоры задней подвески грузового автомобиля, листы к о ­ торой скреплены центральным болтом и шестью концевыми хсадутиками; заводской прогиб рессоры равен 122 мм, нагрузка на рессору 6,5 т с. На рис. 1.7 приведена конструкция передней рессорной под­ вески автомобиля ЗИЛ-130 с гидравлическим амортизатором телеско­ пического типа, а ра рис. 1...8 приведена задняя рессорная подвес­ ка этого автомобиля.

Опыт испытаний и эксплуатации рессор показал, что у рессор­ ных листов усталостные трещины начинают развиваться со стороны растягиваемых волокон. Следовательно, рессорные стали лучше с о ­ противляются сжимащим нагрузкам, чем растягнващим, поэтов^у появился прокат листов с несимметричным профилем, с помощью к о ­ торого можно достичь повышения долговечности рессоры без увеличе­ ния металлоемкости. Многие заводы СССР стали применять прокаты несимметричного профиля: Т-образные, с пароболическими кромками и трапециевидно-ступенчатые. На рис. 1.9 приведена конструкция передней рессорной подвески автомобиля ГАЗ-53А с трапециевидным сечением листов рессоры и заделкой концов рессоры с металличес­ кими кулаками в двух и трех резиновых подушках, установленных в опорных кронштейнах рамы шасси.

Разработанные дрофили несимметричного трапециевидно-ступен­ чатого проката полной шириной 90 мм и шириной ступенчатой части 58 т могут иметь толщину 10, I I, 12, 14, 18 и 20 мы. Характерис­ тики используемых сечений рессор для тяжелых транспортных а г р е ­ гатов тшсого проката приведены ниже.

Толщина сечения, ш II 12 18 0,79402 3,47934 иоыент инерции, сы^ 1,0309 1,63700 Иоыент сопротивления.

1,61147 1,91789 2,61042 4,31524 Расстояние Ь./2 от нейт­ ральной оси до нарухвой ближайшей полки,см 0,4727 Малолистовне рессоры (2-3 листа) начи­ нают находить применение в грузовом автоноОилестроении Швеции, ФРГ, Аш'дтга и США. Они изготовляются из проката постоянной ширинн и переменной высоты сечения, максимально црибдиженного к балке равного сопротивления на изгиб. Такие рессоры назнваются парабо­ лическими. Ыалолистовые рессоры позволяют облегчить подвеску, онЕзить вибрации, передаваемые на раму, вследствие уменьшения с и ­ лы трения между листами. о».

Ржо. 1.10. СтабндЕзатор пеперечного крена: а-схена устрой­ ства креплений П-образного торсионного стабилизатора; б-схема к расчету напражешА в торсвоне; в-схема к расчету полной л е формацЕи концов торсюва Ддя уменьшения угла поперечного крена :1^ова автомобиля час­ то используют торсионные стабшшэато]Я1 крена (рис. 1.10), рабо­ тающие на повороте дороги; когда инерционная нагрузка на колеса одного борта больше, чем на колеса другого борта. Они снижают угол крена до двух р а з.

На рис. 1.11 цриведена схема пружинной подвески ( а ), ее уп­ ругая характористшса (б) и расчетная схема пружины с ее характе­ ристикой ( в ).

1ПР ~\

'Рис. 1.11. Пруйшная подвеска: а-схема пружинной подвески л е г ­ кой тележки; б-ее уар^гея характеристика; в-расчетная схема црухинн о ее характеристикой Торсионные стержни, работащие на кручение, прйме1$ няются в независимых подвесках автомобилей МАЗ и ряде грунтовых тележек (рис. 1.12 ), причем в одном и тем Жб узле подвески час­ то сочетаются различные упругие элементы: например, торсион ( I ) в качестве основного элемента и спиральная пружина (3), работаю­ щая на растяжение как дополнительный корректирующий элемент в ц е ­ лях улучшения упругой хараигеристики подвески, приближая ее к прогрессивной. Торсионные подвески могут содержать один торсиоаный стержень, два или несколько стержней (цучковыЯ торсион, рис. 1.13). При этом торсион может располагаться поперек рамы ма­ шины (под рамой агрегата) и закручиваться с помощью однорычажного балансира с полуосью колеса или размещаться вдоль рамы машины и закручиваться одним или двумя поперечными рычагами рычажного направляющего устройства (рис. 1.14).

Положительными сторонами торсионной подвески являются: вы­ сокая удельная потенциальная энергия дефорлации, малый вес, лег­ кость компоновки поперек или вдоль рамы агрегата, большой рабочий ход (угол закручивания 35-56°), простая регулировка угла закручи­ вания, простыв направляющие устройства.

Недостатки торсионной подвески состоят в том, что она имеет малое внутреннее сопротивление и требует более мощных амортиза­ торов, торсионный вал боится царапин, так как они могут быть при­ чиной усталостного разрушения, требует более качественных сталей (45ХНМФА и 60С2А), дробеструйной поверхностной обработки и заневоливания. Кроме того, линейность характеристики торсиона вызывает потребность в дополнительной корректирупцей пружине.

Допускаемые напряжения торсионных валов принимают в пределах ^ = 7000+9500 кгс/см^. Для увеличения допускаемых напряжений (больших 7000 кгс/см^) готовые валы подвергают заневоливапию многократному закручиванию на угол, при котором в торсионе в о з шпсают напряжения выше предела пропорциональности (напри­ мер, для валов из стали 45Ж1ФА при твердости Н/1С 43-47 Гу= 8000+8100 к г с / с м ^ ). При за ом наружные слои вала пластичес­ ки дефо]»1ируготся и при снятии нагрузки стремятся закрутить его в обратном направлении,создавая отрицательные напряжения по отно­ шению к рабочим напряжениям, в результате чего рабочие напряже­ ния уменьшаются на величину этих отрицательных напряжений. Отно­ шение угла закручивания вала при пределе упругости к углу при заиевол1шашш называется коэффициентом зшгеволиванпя; величина его пршшмается в пределах 0,4-0,5. При таком значегпга коэффшщента заневоливаш1Я наблюдается наилучшее сочетание упругих и усталосишх свойств высокопрочных сталей. Для повыше1ШЯ усталост­ ной прочности поверхности вала, включая и впадины шлицев, подвер­ гаются (до заневол1шакия) накатке роликом.

Продольно расположошше (вдо.чь раг?ы) торсионные валы при их большой дл1ше (1,5-2 м) могут подвергнуться пел^елателыюглу изгиВ Рнс. 1.12.

Однорнчажная торсионная подвеска с поперечный торсионс« и с корректирущей пружиной ддя грунтовой тележки:

I - торсион, связанный с рычагом (балансиром;; 2 - пружина, корректирущая, работающая на растяжение; 3 - гидравлический амор­ тизатор телескопического типа Рис. 1.13. Пучковый торсион, состоящий из одного централь­ ного и шести пергферийнн! стержней бу совместно с рамой„ Б этом случае расчетное напряжение на кру­ чение следа'вт уменьшать на 15-205?»

Кроме одного стержня в торсионных подвесках иногда применя­ ют составные элементы; стержень с трубой, пучковый и пластинча­ тый торсионс Преиыуществаш пучковых и пластинчатых торсионов являются меньшая их дошна и большая долговечность. При полшке одного или двух стержней упругий элемент в целом сохраняет свою работоспособ­ ность. Пластинчатый торсион, кроме того, имеет небольшую стои­ мость и прост в производстве, так как изготовляется из необрабо­ танных прокатных полос» Недостатками пучковых и пластинчатых тор­ сионов являются большие поперечные габариты (по диаметру описан­ ной окружности) и большие контактные напряжения в местах заделки стержней и пластин, У пластинчатого торсиона трудно выявить д е ­ фекты проката (волосовины, закаты и т. д. ), и поэтому расчетное д о ­ пускаемое напряжение для них не превышает 6500 кгс/сы.

Резиновые упругие в тяжелых транспортных агрегатах элементы находят ограниченное применение из-за нестабильности их характе­ ристик при переменных климатических условиях; однако резиновые и а^жшрованные реэинометаллические блоки широко используются в под­ весках в качестве вспомогательных элементов: корректирующих и о г ­ раничительных (буферных) упругих звеньев, установочных деталей для компенсации нарушений кинематини, гашения колебаний и у с т р а - ' нения вибраций, а также длн уменьшения сухого трения.

Рис, 1.15. Упругие резинокордные пневмоэлементы: а-пневмоэлемент для подрессоривания сидения водителя; б-пневмоэлемент для железнодорожного вагона; I - корпус; 2 - гибкая резинокордная диафрагма; 3 - поршень; 4- буфер ограничительный;5-впускнов отверстие Цнввма.тичвская п о д в е с к а, в которой роль упругого элемента выполняет сжимапцийся воздух или азот, мо­ жет выполняться в виде взаимно перемещающихся жестких деталей поршня и цилиндра, в виде баллонного упругого элемента с деформи­ руемой оболочкой,или многоподушечного элемента с перепускными к а ­ налами между подушками,либо, наконец, в виде реэинокордного диафрагыенного упругого элемента (рис. 1.15), состоящего из в о з ­ душного цилиндра ( I ), гибкой даифрагмы (2) и поршня ( 3 ). Она обеспечивает большие рабочие хода, переменную жесткость путем и з ­ менения начального давления в подвеске, необходимую п р о г р е с с и в ^ или комбинированную характеристику, но имеет пониженную живучесть, большую уязвимость от повреждений и обладает слабым демпфиро­ ванием колебаний. Она оказывается пригодной в качестве подвески автобусов и специальных транспортных машин„ например, для вторич­ ного подрессоривания груза на сочлененных колесных машинах.

Гидропневыатическая подвеска (рис, 1.16,а; 1.16,6) в настоящее время получает все большее рас­ пространение для тяжелых поездов в связи с ее преимуществами в габаритах, весе и хороших демпфирующих свойствах, обеспечиващих высокую плавность хода. Она позволяет изменять жесткость и харак­ теристику подвески за счет изменения первоначального давления газа в рабочих полостях. Жидкость в гидропыевматичесюа подвес­ ках используется для гашения колебаний, герметизации воздуха или газа и увеличения жесткости подвески в конце рабочего Хода путем ее сжатия в замкнутом объеме. Гидропневматические подвески нуждаются в создании надежных уплотнений, обладающих высокой рабо­ тоспособностью и не создающих увеличенного трения в ходе сжатия, ведущего к тряске машины. Такие подвески бывают без противодавле­ ния (рис, 1.16,а) и с противодавлением (рис. 1.16,6); последние лучше по плавности хода, хотя сложнее по устройству.

Унифицированная гидропневматическая подвеска самосвалов БелАЗ-540, БвлАЗ-548 и автопоездов БелАЗ-540В-5271 и БелАЗ-578Впредставляет собой сочетание гидропневматической рессоры Поршневого типа с противодавлением с двухсторонним гидравличес­ ким амортизатором. Гидропневыатическая рессора состоит из рабо­ чего цилиндра I, в котором перемещается поршень 2 с пустотелым штоком 3, вазываеыым цилиндром противодавления, поскольку имеет полость противодавления В, заполненную азотом. Полость А над поршнем в своей верхней части заполнена через зарядное устройст­ во азотом белое высокого давления,чем в полости противодавления В штока. В эту же полость при сборке заправляется масло (на вы­ соту 20 ш над поршнем), которое служит гидравлическим затвором для предотвращения утечки газа через подвижное соединение поршня с цилиндром, а также для смазки рабочих поверхностей поршня.

Кольцевая полость Б под поршнем и нижняя часть внутренней полости В заполнены веретенным маслом АУ или приборным маслом МВП. Полости Б и В сообщены между собой посредством двух трубок 4, нижние концы которых расположены ниже уровня масла в полости В.

Верхняя часть полости В через нижний зарядный клапан и трубку 7 заполнена сжатым газом, давление которого через масло по соеди­ нительным трубкам передается на кольцевую площадь поршня в полос­ ти Б.

Таким образом, поршень нэосодится под действием основного давления таза, сверху и противодавления снизу. При. ходе сжатия поршень перемещается в цилиндре и сжимает газ в полости А. За счет прогрессивного увеличения давления газа в верхней полости ход сжатия упруго ограничивается и предотвращается пробой подвес­ ки. В полости противодавления В при ходе сжатия давление уменьша­ ется, так как масло протекает в увеличивающуюся кольцевую полость Б и объем газовой полости В увеличивается. При ходе отбоя поршень перемещается в обратном направлении, давление газа Р над порш­ нем в верхней полости А уменьшается, а, противодавление - уве­ личивается, за счет чего упруго ограничивается ход отбоя.

Для гашения колебаний используется гидравлическая амортиза­ ция. Роль дросселирующей системы амортизатора выполняют соедини­ тельные трубки с короткши калиброванными отверстиями на входе в кольцевую полость Б. При ходе отбоя проходное сечение одной трубки перекрывается обратным клапаном, за счет чего гидравличес­ кое сопротивление увеличивается по сравнению с ходом сжатия и обеспечивается несимметричная характеристика амортизатора.

Неподвижные соединения уплотнены резинов15ми круглыми коль­ цами. Герметичность подвижных соединений порпшя в цилиндре и што­ ка в буксе обеспечивается уплотнительными профилировшшыми манже­ тами из фторопласта 4 с канавками для установки резиновых распор­ ных колец. Предварительный натяг колец осуществляется нажимным устройством. В нажимном устройстве имеется упругий элемент в виде плоской кольцевой прзгжины, служащей для поддержания натяга во вре­ мя эксплуатации подвески. Поскольку в подвижных соединениях нель­ зя обеспечить полной герметичности, для компенсации утечек рабо­ чей жидкости в цилиндре имеется автономный плунжерный насос 5 с приводом от колебаний подрессоренной массы.

Насос расположен внутри цилиндра I и состоит из плунжера 5, соединенного с верхней крышкой 10, и гильзы 6, соединенной с порш­ нем 2.

Масло, прошедшее через уплотпение, собирается в маслосбор­ нике (полости Д ). При ходе отбоя насос всасывает масло из масло­ сборника через наружный трубопровод Е в полость Г гильзы насоса.

При ходе сжатия масло вытесняется из гильзы насоса обратно в маслосборник Д до тех пор, пока внутренний канал в плунжере не перекроется подпружиненным клапаном 13. При дальнейшем ходе сжа­ тия масло подается под давлением через трубку 14 и обратный кла­ пан 15 в надпоршневую полость А.

Насос отрегулирован так, что производит подкачку масла в по­ лость А только при уменьшении уровня масла над поршнем и перехо­ дит на холостой режим работы при восстановлении высоты слоя мас­ ла. Изменением количества газа и жидкости в основной полости и в полости противодавления можно получить множество упругих характе­ ристик. Это качество гидропневматической подвески используется для унификации передних и задних гидроцилиндров, а также для унифшсации подвесок для всего семейства автомобилей и автопоездов Рис. 1.17. Гидравлически!! двухполостный элемент: I - шток;

- гаШса; 3 - пружина; 4 - манжет; 5 - корпус; 6 - полость для жидкости; 7 - обратный клапан; 8 - корпус; 9 - отверстие;

10 - иерегородка; I I - наконечник; 12 - пробка в гидравлических подвесках упру­ гим телом является жидкость, обладапдая высоким коэффициентом Объемного сжатия, или ьласло, сжимаемое при высоком (в несколько сот атмосфер) давлении (рис. 1.17).

Требования к подвескам транспортных агрегатов I. Подвеска должна иметь надлежащие упругие и амортизацион­ ные характеристики, чтобы обеспечивать заданные параметры плав­ ности хода и подвижности транспортного средства.

Для этого она должна иметь:

больше значения рабочих ходов (динамические =120+150 мм и полные ^^'ст'^ =240+300 мм) и коэффициента динамичности ( Кэ =1,6+3,0), обеспечивакщие движение подвески без удара в о г ­ раничители хода и без отрыва колес от дороги;

допустимые значения парциальных частот свободных колебаний подреосоренных масс: вертикальных = 10+12 рад/с и угловых = 6,28+9,42 рад/с (или 60+90 кал/мин); максимальные амплиту­ ды до 4-5° и дополнительные вертикальные ускорения 1-1,5^ ;

необходимую величину относительного коэффициента гашения к о ­ лебаний подрессоренных масс, ^'"^^ =0,25+0,35, что соответству­ ет коэффициенту затухания /г = 1,5+2,5 р а д / с.

2. Параметры подвески должны обеспечивать движение транспорт­ ного средства с заданными скоростями: по улучшенным грунтовыгл дорогам 18-25 км/ч, а по сильно изношенным и разбитым дорогам и бездорожью 12-15 км/ч. В табл. 1.2 приведены характерные для у с ­ ловий эксплуатации грузовых автомобилей значения высот и длин н е ­ ровностей дорог.

Таблица 1.2 Значения высот и длин неровностей дорог

–  –  –

В табл. 1.3 приведены типы дорог и % пробега по шш транс­ портных средств при испытании последних на плавность хода в с о ­ ответствии с отраслевой нормалью О 025 332-69 Ь^инистерства авто­ Н мобильной промышленности.

–  –  –

3. Подвески должны надойно передавать горизонтальные и боко­ вые силы и их моменты от колес к ра^ле агрегата и жиеть надлежа­ щую кинематическую характеристику, согласованную с кинештикой карданной передачи и рулевого привода.

4. Живучесть, надежность и долговечность подвески должны обеспечивать заданный пробег (ходиглость) подвижного средства до его капитального ремонта при минимальной стоимости и эксплуатаци­ онных затратах. Для тяжелых транспортшсс средств в настоящий мо­ мент установлен пробег в 25 тыс. километров.

Живучесть подвески зависит: от ее удельной энергоемлсостп, которая должна быть от 12 до 36 кто.см/кг для индивидуальной под­ вески и до 25 кгс.см/кг для балансирной; от стойкости и выносли­ вости упругих элементов к знакоперемешшгл нагр;'^I'Л^.1, а также от защищенности (кожухами ил:: скритностью расположеши) упругих эле­ ментов от внешних воздействий, перегрузок и от передачи нерас­ четных усилий. Для зап|иты от перегрузок необходимо устанавливать ограничители вертшсального хода колес, которые ограничивают д е ­ формации упругого элемента, а также применять дополнительные под­ рессорники, корректирующие пруипш или резиновые блоки, увеличиваидие жесткость подвески в конце ее рабочего хода.

Нерасчетныгли нагрузками для упругих элементов являются горизонталыше нагрузки и моменты от силы тяги ведущих колес и сгл торможения.колес; ош! должны сниматься направляющими устройствагли и не передаваться на упругий элемент, но это пе всегда соблюдает­ ся.

5. Подвеска должна иметь минимальную массу (малый вес) ки­ нематических звеньев, т. е. ее нашравляюадах устройств. Малый вес направляющих устройств необходим для снижения веса неподрессоренных масс и динамических нагрузок на детали ходовой части, на уп­ ругие элементы и на раму шасси. Уменьшение веса натравляющих уст­ ройств и подвески в целом снижает параметры высокочастотных коле­ баний шасси и корпуса машины.

6. Подвеска должна обеспечивать малые изменения траекторий качения колес, а такав хорошую устойчивость и проходимость под­ вижного средства. Подъемы и опускания колес относительно рамы ма­ шины при ее движении не должны вызывать повышенного скольжения шин, изменения траекторий при повороте и вредные колебательные явле­ ния, а также не должны увеличивать нагрузки на раму. Указанные ненормальности могут быть следствием перераспределения нагрузок между отдельными колесами и отрыва отдельных колес от неровностей дороги; Особенно нежелательно изменение утла развала управляемых колес,' которое вызывает гидроскопический эффект и виляние колес ("шимми").

7. Компоновка деталей и устройств подвески должна обеспечи­ вать удобство и простоту их обслуживания, осмотра и смазки. Эти качества зависят от числа точек обслуживания (шарниров и опор скольжения), удобства подхода к ним, от надежности работы уплот­ нений. В этса4 отношении предпочтительно применять резиновые бло­ ки и пластмассовые втулки, не нуждающиеся в смазке.

8. Обеспечение необходимого распределения нагрузок на оси и колеса агрегата путем изменения жесткости отдельных узлов под­ вески (передних, средних и задних) и расстановкой колес, а также применением подвесок с легко регулируемыми характеристиками.

1.2. Конструирование и расчет листовых рессор

В практике конструирования используют два приближенных мето­ да, основывающихся на различных гипотезах о работе листов рессо­ ры: метод сосредоточенной нагрузки и метод равной кривизны.

Метод с о с р е д о т о ч е н н о й нагрузки бази­ руется на гипотезе концевых сил и предполагает, что усилия в рес­ соре под действием внешних сил передаются только на концах листов рессоры. Поскольку каждый лист имеет свою кривизну, то при их стягивании и дальнейшей деформации от внешней нагрузки листы при­ касаются один к другому только своими концами.

Длины листов р е с ­ соры подбираются с таким расчетом, чтобы обеспечить равномерное распределение напряжений по длине каждого листа [ 3 ]. Этот спо­ соб широко распространен в КБ автозаводов, хотя такое распределе­ ние неприемлемо для коренного листа рессоры, в котором, помимо напряжений изгиба от вертикальной нагрузки, возникают дпполнительные напряжения от тяговых сил и скручивающих моментов. Недостат­ ком этого метода является большая трудоемкость расчетов. Между тем метод решает главную задачу проектирования рессоры оптималь­ ной по ее массе путем обеспечения оптимальной эпюры распределе­ ния напряжений вдоль каждого листа.

Метод р а в н о й кривизны предполагает, что листы соприкасаются один с дрзггим по всей длине и испытывают чистый и з ­ гиб. Он более прост и дает достаточно точные результаты для всех листов, за исключением коренного и короткого. Предполагается, что концы рессор изгибаются так же, как и вышележащие листы, тог­ да как в действительности момент на конце листа равен нулю.

Многочисленные тензометрические испытания показали, что для рессор автомобилей большой грузоподъемности, с точки зрения точ­ ности и экономичности, наиболее пригодна комбината из этих двух методов, при которой два последних (коротких) листа рассчитывают на основе гипотезы концевых сил, а все остальные листы - на осно­ ве гипотезы равной кривизны [ 2 ]. Рессору стремятся спроектиро­ вать как брус равного сопротивления изгибу. 1'[аждую половину полуэллиптической идеальной рессоры можно рассматривать как консоль­ ную балку в виде треугольного (в плане) листа постоянной толщи­ ны 1т,, нагруженного силой - "2" ~ "г остром конце в верши­ не и заделанного в стенку широким основанием шириной б о ^ / ? ^ где 6 - ширина рессоры и /2 - число листов. ' В любом сечении такой балки, удаленном от точки приложения нагрузки Р, на расстояние, X и ш/еюцем в общем виде шири­ ну бх и высоту I будем иметь напряжение от изгиба 6'= Очевидно, что для обеспечения равенства напряжений во всех сечениях по дшше рессоры необходимо, чтобы геометрические р а з ­ меры сечения удовлетворяли условию Х^КЬхк^х, (1.2) где Л - коэффициент пропорциональности.

В практике создания грузовых транспортных средств получили распространение рессоры двух предельных видов:

многолистовке рессоры из плоских листов постоянной толщи­ ны/г ; с линейно изменяэдейся-шириной Ьх ~ нарезкой из идеального треугольного листа П. полос шириной ё (где 6 состоит из двух половин шириной ^ / з ) и сложением этих полос в пакет, скрепленных затем болтом или стянутых хомутом;

параболические или однолистовые рессоры постоянной ширины 6 с изменягацейся по параболе толщиной - • Это рессора типа /7, но может быть рессора типа А, когда толщина изме­ няется по линейному закону.

Действительные формы многолистовых рессор отличаются от идеальной и вызваны технологическими причинами: оформлением кон­ цов листов, сопряжением листов один с другим и деталями крепления, а также конструкцией других элементов подвески.

На рис. 1.18 а,б приведена реючетная схема листовой симмет­ ричной многолистовой рессо^и и ее упругая характеристика.

При нагружении рессорн развиваемое ею усилие будет больше, чем при разгрузке, вследствие наличия треншя между листами и внут­ реннего трения в металле (заштрихованная область). Расчетное уси­ лив рессоры р принимается изменящимся линейно в зависимости от ее прогиба ^• (пунктирная прямая). Под действием статической на­ грузки ( Р^^ - ССст ) на рессору она выпрямляется, выбирается заранее приданная ей заводская стрела выгиба и длина рессоры ^ становится расчетной. ^ Прогиб концов симметричной рессоры длиной ^~ ~^ с момен­ том инерции сеченияЗпри нагрузке на один конец = вычисля­ ется по формуле ^ 1.81^11 ^ (1.3) Рис. 1.18. Схемы к расчету ресооры: а - схема симметричной рессоры; б - упругая характеристика рессоры при ее нагрузке и разгрузке (пунктирная прямая - теоретическая характеристика);

в - треугольный в плане лист, из которого формируется идеальная рессора; г - возмоиные сечения листов рессоры; д - схема дяя оп­ ределения длин листов где Р=2Р^ - нагруэхса на рессору нагруиенного автотранспорт­ ного средства, пропорциональная массе, приходя­ щейся на колесо, без учета неподрессоренных масс и половины массы узлов, связывающих неподрессоренные массы с подрессоренными;

5"- коэффициент дефо|Ж1ации, больший единицы.

Введенный здесь коэффициент деформации Ь, или коэффициент увеличения прогиба, зависит от формы рессоры у9 и вычисляется по формуле [ I ]

–  –  –

в случаях, когда рессора несимметрична и имеет дшпш концов ^1 и {,2. (причем ^|•^^^,^^), то прогиб и напряжение определяют по формулам:

О/я г— или С- - —- • • ——— • Поскольку в форлвулах (1.5) и (1.8) длина рессоры /- берет­ ся полной, то влияние длины заделки (длина хо»ута) (Л рессоры на жесткость будет следующим:

С5 ? 6 7 8 9 • 10 4^ % 7,5 8,2 II 13 15 4/1 Чем больше относительная длина хомута, тем больше увеличива­ ется жесткость рессоры, так как сокращается ее активная (рабочая) длина. Кроме хомута на деформацию / рессоры влияет форме, кон­ цов листов рессоры (концы обычно делают тупыми со срезанными тра­ пециевидными кромками) и форма сечения листов (рис. 1.18 в ) ; все эти факторы учитываются коэффициентом в формулах (1.5) и (1.7).

Суммарный момент инерции рессоры 7., обеспечивающий требуе­ мую ее жесткость ^р^ определяется из выражения (1.8)1

–  –  –

Ширину листов 3 выбирают из установленного сортамента ( $= 80+130 мм) так, чтобы сохранялось соотношение 47^=6+10.

В том случае, когда толщина листов различна, необходимо выбирать число листов из условия равенства момента инерции 3-^(а,к]-ь П2^2^ ' "^'^'"^^'^) (1-13) где /^/, /^2, Г1т ~ число листов в каждой групцэ;

^ - ширина листов.

Увеличение числа листов снижает металлоемкость рессоры, но повышает межлистовое трение и нагрузки на кузов, ведущие к изно­ су и поломкам листов и, следовательно, к снижению долговечности подвески. С целью повышения долговечности наблюдается тенденция к уменьшению числа листов, увеличению их ширины, толщины и длины.

Длина коренного листа /, может быть определена из формулы (1.7):

дб'-доа Уд ^Ьд^п'^' ' 1.14) Допускаемое напряжение (о^Эо/? достигает 8000-10000 кгс/см^.

Чем длиннее рессора,тем, при прочих равных условиях, мень­ ше напряжение в листе. Если по компоновочным соображениям длину рессоры приходится уменьшать, то повышение напряжений в коренном листе компенсируется тем, что сопрягаемые с ним листы берут мень­ шей толщины.

При различной толщине листов рессора отождествляется с бал­ кой постоянной толщины и приведенную ширину определяют по форму­ ле.(1.15) где ^ - условная толщина всех листов.

Иа рис. 1.19 приведен графичесгай! способ определения длины листов рессоры, состоящей из П листов различной толщины. Стати­ ческий прогиб рессоры выбирается по частоте свободных верти­ кальных колебаний подрессоренных масс, отвечающей хорошей плав­ ности хода, которая должна составллть = 60+90 колебаний в ми­ нуту. Она вычисляется по форвяуле

П,^Щ=., (1.16)

где Уст ^ Тш ~ статические прогибы рессоры и шины.

При 12; = 60+90 кол/мин сумма статических прогибов рессоры и шины должна составлять ~ 250+110 мгл. Жесткость шины в 4-5 раз выше жесткости подвесю?, поэтому статические прогибы по­ следней составят - 80+160 мм и зависят от максимальной ско­ рости двшшння транспортного агрегата. По многочислетшым испыта­ ниям магистральных автомобилей на дорогах с асфальтовым покрыти­ ем со сродперза,1фатической высотой неровностей 6^=1,15+1,25 см и иа дорогах с булы:;иплл покрытием ( (5^ = 2,55+2,95 см) построеш грл;1)шси (рис. 1.20^^ по которым выбирается полный прогиб р е с Рис, 1.19. Графическое опре деление активных и полных длин лис­ тов рессоры: а - по профилю листа в плане и половинной ширине листа в / 2 при постоянной его толщине; б - по пакету лис­ тов в профиль и кубу толщин листов; в - ха­ рактер изменения закреплений листов в зоне заделки стремянкой;

слева - для симметричной по ширине стромяыки (хомута), когда

-п^В-щ справа - для несишетричнои стремянки, когда п= ^ л ^ а, ч5 60 д0Ю0120(^Л^'^020О З'стпп Рис I 20. Грайпк дая выбора полного прогиба рессоры в за­ висимости от принятого статического прогиба и скорости даккения автомобиля (в скобках - скорость для балансирной подвес от ). Н т няя кривая для выбора статического прогиба по частоте колеОаниа кол/та соры ( ^'п'^'с^^'^'() ^ передних и задних подвесок на ранней стадии проектирования автомобиля. В нижней части рис. 1.19 дана кривая для предварительного выбора статического прогиба ^ст ° ° требуемой частоте собственных колебаний /1к.

Расчет рессоры методом сосредоточенной нагрузки предполага­ ет, что на концах касания листов введены ролики, а в середине рессора жестко закреплена хомутом или стремянками.

Половина р е с ­ соры будет представлять собой систему балок, заделанных одним концом и с сосредоточенными нагрузками XI на свободных концах 2^ О:.

5) 1^ Рис. 1.21. Схема к расчету рессоры методом сосредоточенной нагрузки: а - условные ролики на концах листов; б - неизвестные усилия XI, действующие на концы листов; в - прогибы рессорно­ го листа под действием приложенной нагрузки (рис. 1.21). Задача сводится к определению неизвестных сил Х;г • • Хп, • ^ °о ™" ~ напряжений в листах. Поскольку эта зада­ ча является статически неопределимой, то для ее решения необходи­ мо составить дополнительные уравнения деформаций. Если на конце первого ( коренного ) наиболее длинного листа приложена сила Р, то прогиб рессоры в местах соприкосновения кажды! двух смежных листов должен быть одинаков. Предположим, что концы листов среза­ ны под прямым углом, тогда прогиб листа длиной ^ в произволь­ ном сечении на удалении X, от заделки равен

–  –  –

где - коэффициент прогиба, изменяшщйся от нуля для 'Р=^~/ листа, срезанного под прямым углом, до значения 0,5 для острых концов.

В точке касания прогиб первого листа должен равняться про­ гибу второго листа; приравнивая выражения прогиба обоих листов, получим соотношение (при СС=^г, и силах Р^2^ )

–  –  –

ЛпХпч-^&п Хп =0.

Решение этой системы ведут методом подстановки. Из последне­ го уравнения находят величину Х/г, выраженную через Хп-1, и подставляют результат в предшествующее уравнение. Так посту­ пают до тех пор, пока в первом уравнении не получим зависимость X ^ с Р, откуда находят. Подставляя Х.^ во второе уравне­ ние, определяем Х3 и т. д. Находим неизвестные силы на концах Х 2 Х^..Хгь • °° строим эпюры изгибапщх моментов и вы­ числяем соответствующие напряжения в листах, которые будут неоди­ наковыми даже для рессоры с одним и тем же сечением.тастов и дли­ ной выступов концов. Если длины листов ^1 определены из равен­ ства реакций ^ 2 - Х^ =Хс - Р, ю напряжения в листах также неодинелсовые, но будут распределены равномерно по всей длине, что ведет к более рациональному использованию металла рессоры и к по­ вышению ее усталостной прочности. Максимальное напряжение возни­ кает в последнем листе (больше чем на А0%), Ддя достижения одинаковых наибольших напряжений во всех лис­ тах рессору надо изготовлять из листов различной толщины или концы ее листов оттягивать (с толщины /1 до толщины 0,5/г- )и форму концов листов выбирать так, чтобы коэффициент ^ = 0,5. В таком случае напряжения во всех листах будут одинаковыми. Этого же результата добиваются уменьшением толщины нижних листов.

П р и м е р. Дополнительная рессора задней подвески грузово­ го автомобиля состоит из шести листов одишисовой толщины и шири­ ны ( = 8 мм, (5 = 65 мм) и воспринимает нагрузку О, = 900 кгс.

Определить напряжения от внешней нагрузки, если половины длины 4 листа равны 50; 48,5; 37,5; 28; 20 и 13 см. Радиусы выгиба листов в свободном состоянии Я равны 200, 160, 130, 120, НО я ТЮ см, а расстояние между осями стремянок = 120 мм.

Вычисляем значения коэффициентов [ & ] и заносим в табл. 1.5.

Трапецеидальный срез листов заменяем прямым.

Таблица 1.5 Значения коэффициентов -Яс, ^1,С1 в системе уравнений

–  –  –

где - общая ширина листов ( до - ^ ^ ).

Определим отсюда и подставим в формулу для потенциаль­ ной энергии. Тогда получим

-"/^Мк е -д(17Щ-^ (1.27) где у - объем рессоры. Ддя трапецеидальной форлы он решен Здесь Кр-~^~1~Р - коэффициент формы рессоры [.Ь,-Ьпкпг1^1^ ).

От величины зависит коэффициент увеличения прогиба рессоры:

В табл. 1.6 приведены значения (), зависящие от /С^.

–  –  –

3 /^/. 18 « Как видим, для изготовления рессоры трезггольной формы т р е ­ буется в 3 раза меньше стали, чем для рессоры прямоугольной фор­ мы. ^ Наибольшая величина К для рессор, работапцих на изгиб, равна 0,167.

Значение теоретически необходимой массы рессоры, полученной из условия накопления потенциальной энергии под нагрузкой а-2,Р, выражается форвлулой

–  –  –

(1.34) где 0^1^^ - длины концов листов для длинной части рессоры {^м-С'с).

Тогда жесткость несимметричной рессоры выразится так:

–  –  –

Для прямоугольного сечения листов X, '^00 г Но) I Не вр^ ^ ~ бГ ' I- '. 2б'о1 (1.39) Н,1 Но Е ко Все листы свободной рессоры (рис. 1.23) выгибают по различным радиусам кривизны. Если стянуть такую рессору центровым бол­ том, то изменятся радиусы кривизны всех листов, изменится также стрела выгиба коренного ливта. Он должен разгрузиться, а все дру­ гие листы сразу вступить в работу под нагх)узкой, так как кошт их плотно соприкасаются с лежащими над ними листами. Определим стрелу внгиба коренного листа после затяжки ресооры центровым болтом. Возшэм первые два листа и определим деформацию первого

Рве. 1.23. Схемы к определению стрелн выгиба рессоры:

а - рессора в свободном состоянии (центровой болт не затянут);

б - к определению стрелы внгиба первого листа рессоры при стяги­ вании со,втоонм из них 1рис. 1.23,6). Стрела выгиба первого листа на участке второго рассчитывается по выражению Здесь, разлагая Со^ в ряд Со! ^ = ^'гЧТ'^'Ш^' при учете только первых двух членов (что спр^едливо, если ^ / / 1 с, б ). получим ; ардогично для второго листа, имещего радиус выгиба д^: ' /^^ = • Зазор между изогну­ тыми листами равен разности выгибов /^-/-^ (рис. 1.23 б ). Если стянуть эти два листа болтом, то стрела первого выгиба увеличит­ ся, а второго - уменьшится на величину, обратно пропорциональную моменту инерции сечения листа.

Если на увеличился выгиб первого листа, то стрела выги­ ба второго листа уменьшится и будет равна ~-. Соста­ вим пропорцию откуда 2^= • Силу, с которой второй лЬс^^давит на первый при учете полученногр про­ гиба ^ можно определить из формулы для прогиба.

При стягивании центровым болтом концы первого листа за пределами второго будут поворачиваться, поэтому полная стрела выгиба перво­ го листа определяется выражением где ^ - стрела выгиба первого листа.

Заменим силу ее значением из (.1.41), получим Радиус первого листа после сборки его со вторым на участке 1^ имещего полную стрелу выгиба, равную {^З^^^г), 2(Уг Этот радиус будет иметь и второй лист. Соберем эти два лис­ та с третьим листом, имеющим на участке выгиб второго листа (в сборе с первым) - (/з/г/^;-^, • * выгиб третьего листа •^^ -. Прогиб первого листа на участке после стягивайия первых двух листов с третьим (рис. 1.24)

–  –  –

Предварительные напряжения в каждом с -том листе рессоры, имещей радиус собранной рессоры после ее полной сборки, можно определить по формуле где к,,,Я1 - толщина и радиус /-го листа рессоры.

Формула (1.49) вытекает из формулы (1.39).

Рассмотрим расчет прочности рессоры, воспринимащей крм«е вертикальных еще и тормозные силы (рис. 1.25).

Силы X и У, действу1зщие на неподвижное ушко рессоры, и сила ^, действущая на подвижное ушко, определяется из следущих уравнений равновесия:

V- / р -и г) • где Я - вертикальная реакция, равная весу, приходящемуся на колесо, умноженному на коэффициент перераспределе­ ния веса /77 (равный для задних колес грузовых автомо­ билей ^ = 0,9+0,95 и передних гт7 =1,05+1,1; для легко­ вых, соответственно, 0,8-0,85 и 1,Т5-1,2);

Р^-ГП&^ ^х, ~ тормозная сила, приходящаася на колесо и равная силе сцепления его с дорогой ( Ух - коэфф1Щиент сцеплешш, принимаемый равным 0, 7 ).

Из уравнений равновесия получаем выражения:

^ " "1^?^-(^г - (1.53) Если рессора нагружена кроме вертикальной силы еще и гори­ зонтальной силой тяги Я,^, которая будет иметь направление, про­ тивоположное силе торможения, неизвестные силы, действунцие на рессору, определятся из следуьэщкх уравнений:

у _ &к ГПт /п и) Г)] • ^"ТТ^!"^»'^^'^/^ (1.66) где п1^ - коэффшшент изменения веса для случая передачи осью силы тяги.

Для ведущей задней оси автомобиля среднее его значеше ГПу = 1,1+1,2 для грузовых и Шт = 1,2+1,4 для легковых автомо­ билей. С целью резгрузш! рессор ведущих осей от сил тяги п тор­ мозных сил, как отмечалось выше, применяются,специальные штанги, передаю1ВД1е тормозные или толкающие силы У с оси на раму машины.

Вертикальные силы ^( и Д по-прежнему рассчитываются по приведе1шым выше формулам.

Угловая жесткость подвески в продельной плоскости оп­ ределяет способность подвески сопроишллться действию скручивающет'о момента М от тол1;аюпри и тормозшх сил. Под воздействи­ ем внешнего момента деформация / конца сиглыетричной рессоры Р Л7 где 7Г ' '^^^•'^^ У^^-" поворота рессоры / _ Л7 и угловая жесткость рессоры в продольной лоскасти и, ^01^ А' плеске— ^ Г -12- ~ ААрад ' (1.59) Здесь С - линейная жесткость рессоры, кгс/м;

- длина рессоры, м.

Угловая жесткость симметричной рессоры и рессорной подушш (хомута), которые на оси подвижны в поперечной плоскости (боко­ вая угловая жесткость), Со(; =, где т- поперечное расстояние между рессорами. Напряжения в листах рессоры от скручиваицего мо­ мента где (э - напряжение, вызываемое деформацией у-.

В несимметричных рессорах вертикальная нагрузка, кроме вер­ тикального прогиба, вызывает также наклон подушки (хомута), а мо­ мент Л7, кроме наклона, вызывает также вертикальный прогиб. Уг­ ловая жесткость такой подвески в поперечном налргшлении ^ =(^'^^2)^. (1.61) Дополнительное сопротивление поперечным колебаниям вызывает также скручивание рессоры в поперечной плоскости, что повышает жесткость на 20-4052. Совместная работа листов рессоры на круче­ ние достигается соединением их хомутами (стремянками). На каждом участке длины, ограниченном двумя хомутами, на кручение работают листы, соединяемые меньшим хомутом, а остальные листы на круче­ ние не работают. Скручивание рессорного листа прямоугольного с е ­ чения шириной В и толщиной 1ъ на угол оС" на длине ^ вызы­ вает крутящий момент и напряжение кручения в середине широкой стороны еечения Для снижения напряжений кручения и повышения долговечности надо удлинять рессору и применять вместо пальцев эластичные опо­ ры и уЕфугиевтулки для коренных листов.

Расчет коренного листа рессоры около ушка ведется на про­ дольную силу -у, которая вызывает изгиб и растяжение листа. На­ пряжения в листе (1.64) Опыт показываетр что когда напряжение О достигает предела т е ­ кучести материала, ушко раскрывается.

1.3. Конструирование и насчет ТОРСИОННОЙ подвески Проектирование торсионной подвески начинается с выбора кон­ структивной схемы подвески: однорычажного или двухрычажного направлящего устройства, числа и размеров торсионов, углов закрут­ ки торсиона по статическому и динамическотлу вертикальному ходу колеса, типа и размеров устройства для регулировки угла закрутки.

Затем производится проектный расчет подвески с определением пере­ даточных отношений подвески, всех ее основных размеров и, главное, размеров торсионов. В конце проводится поверочный расчет - уточ­ нение жесткости подвески, напряжений в упругом элементе, в направлящих рычагах и других деталях подвески, а также ведется расчет упругого элемента на долговечность, хотя часто ограничива­ ются определением максимальных на.1ряжений при полной деформации подвески. По статической нагрузке на колесо Рсг ~ ^ ' ^ ^ ' ^ статичес­ кому вертикальному ходу колеса / с г определяют среднюю приведен­ ную жесткость подвески Сер = Р с т / и частоту колебаний °о и^-рмуле (1.16) ггтга по зависимости ТЛ -гч»;птпп (1 Тй или Т П-к мин П - 60.ЗО /^ср^ Длл подвески с одним рычагом и одним торсионным валом (рис. 1.26) максимальный момент, скручивапдий торсион, Г^тах= К-д МсТ-^д РаКСоЗоС, (1.66) Рис. 1.26. Схема к расчету торсиона и корректирущей пружшш на прочность: а - к определению крутяших и иэгибащих иоментов, действущих на торсион, ось колеса и балансир; б - расчетные р а з ыерн торсиона; I - торсион; 2 - однорычажвий балансир с полуосью.колеса; 3 - корректирующая прухина где Л7сг ~ момент, скручпващий вал при статической нагрузке на подвеску;

ОСу^о'^ст - угол наклона рцчага к горизонтали в статическом положении;

К^~~ - коэффициент динамичности ( = 1,8+3,5);

"^'Я - длина рычага, принимаемая блткой радиусу колеса;

и ^'с7 - полный и статический утлы з;, 'швания.

Если по условиям К М 0 О 1 И узла подвески рабочая длина тор­ О ПН ВС сиона известна, то текущее Э1 ение угла зшсрутки ^ опре­ делится по Ф''рмулв, известной из курса сопротивлетшя материалов:

–  –  –

где р - горизонтальная сила;

начальный угол установки рычага (балансира) с горизон­ том.

Отноше!шв сил р / ^ при двшсении колеса по неровности дороги с углом 5" будет равно ^^(^^]^). а при движении по ровной дороге - (^-о) -р ]^ =, т. е. это отношение будет представлять собой коэф^ивдент качения. Тогда момент (см. рис.

1.12 и рис. 1.26) М--РКсо$(ро-1[)11^^^ С^(/с-^)] • (1.68) Когда длина торсиона /7- не задана, то диаметр его определя­ ется по моменту Диа1летр круглого торсиона может быть определен по средней жест­ кости подввс1ш Сер и полному вертгасальному ходу колеса ^=У^.^,/^у^ по зависимости [ 2 ], 01--1^^иоп\/ Ьт ' (1.70) Если применяется трубчатый торсион с отношением ^ =, где (1д - внутренний диаметр сечения, то наружный диаметр такого торсиона В формулах (1.70) и (1.71) полный вертикальный ход колеса связан с углом закручивания.

При выборе размеров торсиона надо обеспечить требуемое зна­ чение жесткости подвески и не превысить определенных значений напряжений в нем, от которых зависит прочность и долговечность подвески. Объем торсионов определяется величиной энергоемкости подвески и допускаемого напряжения в торсионе. Работа деформации подвески [ 4 ] равна площади под ее упругой характеристикой и, принимая ее изменящейся линейно по треугольнику, имеем п Сср^п. (1.72) с другой стороны, потенциальная энергия, запасаемая торси­ онным стержнем при деформации, равна

–  –  –

При будем иметь угол /[^г, а цри /р - угол ^п'^тах.

Если, задаваясь утлом, через 5-10° из формулы (1.68) опреде­ лить вертикальную силу Р, а по формуле (1.76) вертикальный ход колеса ^, то легко построить упругую характеристику торсион­ ной подвески Р = !/'(/). Она имеет вид дегрессивной или ком­ бинированной кривей, близкой к пря1лой линии (линейной), но с точ­ кой перегиба при ^ =, когда рычаг занимает горизонтальное положение. Нелательно, чтобы точка перегиба соответствовала с т а ­ тическому прогпбу подвески ( ^сг -^о ) • Величину углов и ^ целесообразно определять графическим построением.

Передаточное отношение однорычажной торсионной подвески, ха­ рактеризующее собой плечо силы подвески или плечо момента, равно Наибсхльшая величина этого отношения оцределяется углом з а ­ крутки и, в конечном счете, допустимым напряжением

Тдоп^'^т'ах В упругом элементе:

–  –  –

Ртах = • (1.79) Скручивахщий момент линейно изменяется от утла закрутки тор­ сиона:

^"^Сг 1С, (1.80) где С;--"^ - угловая жесткость торсиона, кгс.см/рад.

Допустимое напряжение в торсионном стержне ^^„^ зависит от обработки его поверхности дробью и от предварительного обжатия (эаневоливания), определяемого величиной остаточной деформации, которая для слегка обжатого составляет 1-45? и обжатого - 8-12^ от максимальной деформации.

В табл. 1.8 приведены значения допустимых напряжений и рас­ четного модуля сдвига для торсионных стержней (из стали 45Х1ША, имеющей ^ = 136, 6^ = 160 кгс/мм^ и твердость Лс 43-47).

Таблица 1.8 Допускаемые напряжения на кручение для различных сталей

–  –  –

Для удобства сборки и регулировки угла Ро при установке шлнцевые концы изготавляются разного диаметра и с разным количеством шлицев (например, 40-44, 44-48, 48-52 и т. д. ). Угол к о нуса о(,^ переходной части торсиона принимают 15°. Длина переход­ ной части делается в виде закругленной галтели или в виде кону са. Длина переходной части (^^^^ = (^/^ и радиус галтели / I оп­ ределяются из выражений Шлпцы на головках делают треугольной формы с углом профиля 90°, высотою 1-2 мм и радиусом закруглений впадин 0,5-0,75 мм.

Длина цилиндрической части торсиона Ьо зависит от расчетной а к ­ тивной длины ^^ и может быть определена по выражению

–  –  –

где - техсущая длина прузншы (знак берется одиыакопым со знаком числителя);

г^о^/(Ув ~'^яо)^+(Хй-Хяор - начальная дшша пружины;

Х/^о-Я,Со5%;^//1о=Н,^1п% - начальные координаты точки А^;

Я,-0Я - длина рычага, растягивающего пружину;

'/д=уЗо'^=а2г^-^^ - начальный угол рычага с гори­ зонтом.

Координаты точки /? при повороте рычага К, на угол У от горизонта

Величина деформации растяжешм пружины / зависит от ут­ла

^=г?»в7о ^('Ув-Ул/Ч^в-Ля/-А-Я,5^/г/^]^^Хб-Я,^о^уу! (1.В8) Задаваясь утлом У= ^-уЗс? (начиная с угла % -уЗ© ) ДО конца сжатия торсиона через каждые 5°, вычисляем коордагааты ^й,%, величину деформации у-, силу п р у т. а ш ы = ^ ^ у - ^ и пле­ чо (I, необходимые для расчета приведенной характеристики тор­ сиона подвески с корректирущей пружгаюй (см. рис. 1.26 б ). Приведешая к колесу жесткость подвески Кривая изменешш пршзеденной жесткости от хода колеса / имеет минимум, который соответствует точке перегиба на приведен­ ной характеристике подвески, Корректирущая пружина увеличиваетжесткость подвес1ш и крутизну приведегаюй характеристшш в конце рабочего хода и этим препятствует раскачиванию тележки, пробива­ нию подвески, т. е. препятствует ударам кривошипа колеса об огра­ ничители хода, ведущим к большим ускорениям подрессоренных масс.

Расчет пучкового торсиона, состоящего из с штук периферий­ ных стержней (обычно ^ = 6 ), расположенных по окружности радиу­ сом 1о, и одного центрального стержня, ведется на кручение всех торсионов и изгиб периферийных (см. рис.

1.13), Момент, воз­ никающий при его скручивании на угол ^ :

–  –  –

Напряжения ^^^^ могут быть пр^шяты 10000-12000 кг/см^, что вы­ ше, чем для одностержневого торсиона.

/I1)111 Рис. 1.27. Схемы к определению усилий в двухрычажной торси­ онной подвеске: а - схема усилий в рычагах при одном продольнсм торсионе, связанном с нижним рычагсад; б - то же при двух торсионах, связанных с верхним и нижним рычагами Двухрычажная торсионная подвеока с поперечшлл расположением рычагов может быть с одним торсионным валом и двумя торсионньпли валами (рис. 1.27 а, б ). Длины рынагов ( Я. ) выбираются из ус­ ловия обеспечения приемлемой кинематики. Усилия и Я„ на верхний и нижний рычаги двухрычажной подвески с двумя торсионны­ ми валами определяются уравнениями сил и моментов относительно точки С длинного рычага (рис. 1.27 б ) :

=Рсг-Р.-Рб -О, (1.94) 1Мс -Рсгс1г^Рб(с1гс1г)-РС-0, откуда находим

–  –  –

где р - горизонтальная проекция силы, сжпмаицей верхний и растягиващей нижний рычаги.

Значение р определится из уравнения моментов относительно средней точки К крепления ступицы колеса длиной Д3 с рычагами

–  –  –

Мгг,а. -Псг^ -Рсг^Со^оС^' (1.99) где - угол длинного рычага с гозонтом ( оС = 3+5°) при дей­ ствии силы Р^^ на колесо и, следовательно, конец этого рычага;

- - статический угол закрутки торсиона под действиЪм момента.

При подборе параметров торсиона для стабилизации крена полупрщепа рассматривается случай предельного нагружения, когда силу тягчести а, приходящуюся на колесный ход, воспришшает подвеска одного борта и торсион, а колеса другого борта оторвались от дороги (см. рис. 1.10). Концы торсиона длиной Ъ изгиба­ ются силой Р на величину У, а средняя часть его длиной закручивается на зггол ^. Условие равновесия торсиона примет вид р-а^^ или ^=(Ута* -ауЛг^ ' (1.100)

–  –  –

После выбора размеров подвески необходимо установить измене­ ние силового передаточного отношения подвески, связывающего уси­ лив ка колесо с усилием упругого элемента подвеоки N На примере двухрычажной пневмогидравлической по.цвески (рис, 2.2 а, б, в ) найдем связь между вертикальным ходс« I ^ точ­ ки Е крепления штока шгидроцилжндра ( I ) к верхнему короткому рычагу (от его статического горизонтального положения) и верти­ кальным ходом оси колеса о вверх и вниз /^^ Опора - стойка ступицы колеса с ширнирами (бобышками) /7 и С - образует жесткий треугольник ОАС со сторонами б, и.

Одной стороной (^=7С ) она крепится шарнирно к концам корот­ кого X и длинного Д рычагов подвески.

Шарнирный четырехэвенник ЛВСТ в виде трапеции содержит од­ ну неподвижную сторону, которой рычаги подвески шарнирно крепятся к кронштейнам рамы агрегата. От этой неподвижной сторо­ ны будеы вычислять вспомогательные текущие углн пово­ рота сторон, а по ним находить углы верхнего и нижнего рычагов от статического полоаюния (рис. 2.2 б ).

Соединим подвижный шарнир /? с неподвижным шарниром ^ вспомогательной прямой Л!), длину которой обозначим т, а вспомогательные утлы - ^т, Вертикальный ход колеса вверх от статического положения бу­ дет равен к с Рис. 2.2 Гидропневматическая подвеска: а - схема двухрнчаж-^ ной подвески; о - верхнее и в - ниднее положение рнчагов; Г - гид­ роцилиндр с пневмоаккумулятором ; 2, 3 - верхний и нижний ры­ чаг: 4, Б - кронштейн; 5 - с^фер; 7 - ограничитель; 8 - опорастойка ступицы колеса с бобышками А и С 65 где А = 1^/ ^ дд - высота шарнира (бобышки) й над осью колеса.

Первый член этой формулы характеризует подъем вверх ширнира /7 короткого рычага при повороте его на угол ! / /, равный = 7 ^'''2 » ^ вторые два члена - дополнителысый подъем оси ко­ леса вследствие поворота стороны 1^ - /1С треугольнике ОЯС на угол ьв за счет влияния на колесо длинного рычага трапе­ ции. ^ Угол поворота верхнего рычага при ходе поршня гидроци­ линдра на величину 3 ВБфазим как разность углов и, ис­ пользуя теорему косинусов, получим %'-^о-^,-^о-агсШ ^1^^^^, (2.2) где 1/0 ~Р& - длина гидроцилиндра в статическом положении

–  –  –

-6о г а, С, Соб С, 1^^-0,7СС06 2 а, С, • (2.3) Углн поворота ступицы колеса и длинного рычага, т.е. звеньев Ас СЪ '^етырехзвенника при ходе поршня вверх на путь 5, определяются через вспомогательные углн и ^°=^'^"'и 5. (2.4) Дня определения углов в правой части формул (2.4) с д е ­ лаем вспомогательнне построения. Из шарнира ^ проведем нориаль к неподвижно! стороне ТВ четырехзвенника, подучим прямоугольннй треугольник 4 в с катетами Яп-ЪЗогьУ и п&~1Со$9 • С другой стороны образуется новнй прямоугольный треугольник йЯпЬ, гипотенуза которого равна диагонали т ж острый угол. Они определятся из следзгпдих соотношений для треугольни­ ка йЯп^} :

–  –  –

где, в свою очередь, - начальный угол между рычагом 2 и гранью 5 ^ в статическом положении звеньев.

Углы // и 5^2^ » входшцие в формулу ^2.4), определим из теоремы косинусов 6^= Я^+т''-ттСоз(//"Уя^Я"^^^^"^^'"Л7^(УД откуда получим: З т\Р^ Начальные значения этих углов У, и У^, в статическом по­ ложении рычагов (когда $ = ^) получим из формул (2.7) и (2.8) при следующих начальннх значениях величин:

При ходе штока вшэ (рис. 2.2 в) на заданную величину-5 от статического подоженЕя расчетные формулы (2.6) углов поворота ддя верхнего ричага, нижнего рычага ^'^ остаются в силе с но будут отрицательными.

Сохраняют силу и формулы ( 2. 5 ), (2.7) и ( 2. 8 ), но с соблю­ дением знагсов угдовс Прн расчете кинематики параметра сводатся в табл. 2.2.

–  –  –

Приведенные в табл. 2.2 численные значения относятся к вари­ анту двухрычажной подвески " ходом штока 3 = ^90+100 ка и слеС дущими данными: ? = 365 мм; Я = 465 мм; а = 240 мм; С =367 ым;

и, = 433,5 мм; (^2 = 387,5 мм; Л' = 186,5 мм; ^ - 472 мм;

^0= 705 мм; ^ = 340 км; С, = 761,5 мм; а,= 242 мм; =472мм;

428 мм; оС= - 3, 8 8 °.

Если нагрузка на подвеску одного колеса нам известна -, р^-Як-Сг1^г&^1 (где Як - реакция дороги; - неподрессоренннй вес, приходящийся на одно колесо), то усилия, действуицие на эле­ менты подвески, оцределятся из условия равновесия элемента (см. рис. 2.

2, а ) при о^„=уЛс:; ?('в = У'/^'^7=6-^/;/77с=а(-о^г :

111я^&п1с1гЯсСоЗоСнС-Яс5опоСн (с^г^^г) =0, 'ЕХя=ЯлСобоСё СозоСн =0;

^Ул = &п + Яс 5спЫ.н ~Рл =о;

1^5"^ НасоЗсЦ -РяЪСобоС^ Яз условия равновесия находпы силу К с, растягизащую нкиний рычаг, и силу /2^, сжимающую верхний рычаг, а также верти­ кальные силы и в шарнирах /? и 5 в произвольном поло­ жении рычагов:

^'--^^^=П^^^п, ; (2.11) Потребное начальное усилие упругого элеглента подвески при известной нагрузке на колесо

–  –  –

Изменение горизонтальных плеч для текущего -/сшзя на под­ веску учитывают подберем передаточного числа -^^ вертикаль­ ного хода колеса при ходе сжатия у-^ и ходе отбоя

2.2. Расчет гигропневштической подвески Рассмотрим работу и р8.счет подвески тяжелого тягача, схема которой приведена на рис. 2.3. Гидропневматический элемент состо­ ит из цилиндра с шаровой емкостью Я для жидкости и азота с дав­ лением Р и начальным объемом » разделенных гибкой диафраг­ мой, и штока с пустотелым поршнем (емкостью с давлением 9 и начальным объемом ^(^о ) и с перепускной и наполнительной.труб­ ками внутри штока. На конце перепускной трубки внутри штока и на входе жидкости из цилиндра в шаровую полость уотановлены клаланные ( ^с^ Ко ) коробки с дроссельныгли отверстиями, играющие роль Рис. 2.3. Схеиа дыухрычадной гцдрооневиатической подвески о противодавлвЕшем гидравлического демпфера. В некоторнх подвесках клапанной короб­ ки Ко в трубке нет. Исходным положением частей принималт стати­ ческое положение подвески, когда на гидропневыатический элемент действует нагрузка Но • Цри ходе сжатия шток с поршнем поднима­ ется вверх ж гонит жидкость через клапанную коробьог в шаровую по­ лость Я, давление воздуха р в ней повышается, а давление воз­ духа в полости Ь поршя и штова уменьшается, так как жидкость нз нее свободно проходит через клапанную коробв^г и по трубке по­ ступает в цилиндр. Щя ходе отбоа, т. е. цри движении штока с пора­ нен вниз, уменьшается сила отбоя, ибо полость Е ваполняется жидкостью я поввшается давление 9' в ней, а де1ш|ирование при В О в коробке Ко большее, чем прж ходе сжатжя.

ТМ Текущее значеше силы, действупцей на шток, определяется внрахениеы Н^(Р-Рогп)Рг(с^-Раг^)^г^РР-9Рх-РаГп(ГгР'а,) • (2.16) Последним членом Рагп{^~^л) ввиду малости модно пренебречь.

При ходе штока 3 давление Р в полости Я изменяется по политропе с показателем /г = 1,25 (при колебании подвески с час­ тотой 56-60 код/мин).

–  –  –

Текутцее значение силы /V через начальное Но и коэффициенту выразится так:

При статической нагрузке или медленном движении штока с поршнем давление меняется по изотерме и показатель степени /г = I, а цри быстрой езде по хорошей дороге или с малой скоростью движения по дороге с препятствиями П'П, = 1,25.

П р и м е р. Для одного из вариантов задней подвески тяже­ лого тягача имеем: / ;г

I VVо 2000553Я^ =55,39см':

с^н ^3°1^';о(^^о; Но^Ро!',{1-})^11210(1-о,{^)-9е^о1.

Усилие в улруг»в элементе гидропневматической яодвесюг /V- Уб^О.. 1510 Ход поршня вверх +5 = 9 см и вниз 5 = -Ю см.

На рис. 2.4 представлены характеристики упругого гидропневыатического элемента для задней и передней подвески тягача.

–  –  –

Если известна статическая нагрузка на колесо { в»о = ), то потребное начальное усилие в гидропневыатическом элементе подвески определится по формуле (2.14):

Текущее значение усилия подвески, приведенного к волесу,

–  –  –

на ходе отбоя ^Н(0,(,Ь^-ОрОО25г11к +0,0000011711^- (2.25) здесь коэффициент 1^$ ^-О/ИИ 5925 ~Ц На рис. 2.5 даны кривые безразмерной ( Л ) и приведенной { О ) характеристик гидропневматической рнчатаой подвески и ее приведенной жесткости. Усилив в амортизаторе (демпфере) гццропневматичвского элемента Р-ЛРР - Х^!^- !СРр-Уп _^ (2.26)

–  –  –

2.3. УСТРОЙСТВО И расчет гидравлического В подвесках подвижных агрегатов краво-монтажного оборудова­ ния применяются обычные автомобильные гидроамортизаторн. Они давают телескопического, рычажно-поршневого и рнчажно-члопастного Рис. 2.6. Двухобъемный гидропневд'атический упругий элемента - коыструщня элемента с двумя пневмосферами с различным на­ чальным давлением в сферах и ступенчатым включением их в работу:

б - характеристика двухобъемного упругого элемента; I - ступен­ чатая кривая жесткость; 2 - жесткость идеальной подвески, обеспе«швак14ей постоянство частоты собственных колебаний; 3 - часто­ та колеоаний при двухобъемном элементе Рис. 2.7. Схемы гидравлических аглортизаторов: а - с х е ш те ­ лескопического амортизатора с клапанами на поршне; б - схема поршневого амортизатора (с качащимся поршнем);

в - схема лопастного амортизатора; г - характеристика гидравлического а1^ортизатора при отбое и сжатии 1Ра [и1

–  –  –

700^ Кс'Рис. 2.8. Расчетная характеристика гидравлического аморти­ затора тягача ткпов (рис. 2. 7 ). Зо всех случаях при перемещении поршня или при повороте крыльчатки с лопастями жидкость из одной полости перете­ кает в другую через дроссельные отверстия и клапаны, создавая разность давлений и демпфирование колебаний. Зависимость усилия амортизатора Рд и относительной скорости движения поршня называется характеристшсой амортизатора. Она обычно является н е сишетричной (рис. 2. 8 ), так как сопротивление при отбое в трииять раз выше, чем при ходе сжатия. Подбором пружин длл разгру­ зочных клапанов и их сечений добиваются того, чтобы цри резком сжатии или отбое происходило уменьшение усилия, вызыващее излом на характеристике. При постоянном проходном сечении действи­ тельная характеристика амортизатора близка к квадратичной, но в расчет колебаний вводят линеаризованную Р11 = Ка-Уп » внося, если нужно, коррективы в выбранные параметры и определяя точки открытия разгрузочных клапанов. Коэффициент амортизатора, приве­ денный к колесу, ^ К^ = А ' а - | д Г ' (2.29) Рассмотрим устройство и работу телескопического амортизатора (рис. 2.9), получившего наибольшее распространение из-за большой поверхности теплоотдачи и невысоких рабочих давлений (60-80 кг/см^), обеспечиващих высокую надежность его работы. Рабочий внутренний цйлиндр (14), будучи жестко вставленным с зазвром в наружный ци­ линдр трубы (9), образует две рабочие полости Я та. Б, разделен­ ные поршнем (10), кольцевую полость г и ксяшенсационную полость

6. Вверху цилиндр с трубой имеют крышку (7) и узел уплотнения (4) с самоподжимным сальником. Внутренняя полость 5 через ком­ пенсационный клапан (19) сообщается с компенсационной полостью В Длн сброса просочившейся рабочей жидкости кольцевым каналом Г. Внизу в поршень (10) вставлен блок клапанов высокого давле­ ния ( I I ) и (12) с каналами (продольными з наклонными), а в крыш­ ку (15) рабочего цилиндра (14)вмонтированы клапан низкого давле­ ния (16) и разгрузочный компенсационный клапан (19). Поршень (10) со пггоком (13) через головку (3) соединен с рамой тележки, а на­ ружный цилиндр (9) с рабочим цилиндром (14) через головку (18) соединены с колесом. В исходном состоянии частей шток (13) с г о ­ ловкой (3) оказывается выдвинутым вверх и поршень (10) в цилиндре (14) занимает среднее положение, а цилиндр заполнен жидкостью.

При ходе сасатия цилиндр поднимается вверх, поршень входит в ци­ линдр и основная часть жидкости через клапан (12) со слабой пру­ жиной перетекает в верхнюю полость Б, встречая незначительное сопротивление. Другая часть ее переходит в кольцевую компенса­ ционную полость б через колиброванные отверстия в клапане (16), каналы блока клапанов и канал Г. Это вызывается уменьшением объема цилиндра вследствие вхождения в него штока. С!опротивленив сжатию в основном определяется сопротивлением протеканию жидкости в компенсационную полость В, которое примерно пропорционально квадрату скорости перетекания. При резком сжатии, т. е. при боль­ шой скорости поршня, открывается разгрузочный клапан (19), вслед­ ствие чего уменьшается нарастание сопротивления протеканию жид­ кости в компенсационную полость Й.

На ходе отбоя, когда поршень перемещается относительно ци­ линдра вверх, жидкость перетекает в шпшюю полость через каналы в поршне и калиброванные отверстия в обратном клапане (12).

Часть жидкости возвращается из компенсационной полости в цилиндр через открыващийся клапан (16). При резком отбое перетекание жидкости обеспечивается открытием разгрузочного клапана высокого давления ( I I ).

Расчет телескопического амортизатора основывается на опреде­ лении поглощаемой им мощности или работы [ I ] :

–  –  –

Вертикальные ускорения при сжатии принимаются:

250+400 сад/с^ и яри отбое ^ = 100+175 см/с^.

Максимальные усилия и, передаваемые через амортиза­ тор, не превышают 60-80 кто. При выборе характеристики амортиза­ тора (2) задаются величиной парциального коэффициента апериодич­ ности = 0,15+0,30 и находят приведенный коэффициент сопроти­ вления амо]^тизатора Кп = 2 У'/^з^гш-, а по нему определя­ ют Кпс--р;~с и Кпо=оСКпс. где оС^Г^ = 2+5. По вели­ чинам /Спо и Кпс определяют Л^, = Л'/,с('^^=А'^^^^и/Сс =Л'яс/^гг^, где ^ - угол установки оси амортизатора с горизонтом.

Поскольку энергия, поглощаемая амортизатором, превращается в тепло, то важно иметь потребную наружную поверхность амортиза­ тора, равную Р- к, (2.32)

–  –  –

где Рп,('и1~0,^р„- площади поперечных сечений поршня и штока, ом^;

/а -Ор2^075 - коэффициент расхода;

Т^0,910^ь~ удельный вес жидкости.

2.4. Прочность деталей подвески Расчет деталей подвески на прочность производится для трех случаев нагружения на максимальные вертикальные силы, возникаюаще при движении по булыжному шоссе с максимальной скоростью: на статтиескую вертикальную нагрузку, горизонтальные силы и моменты цра торможении колес; на силы, возникащие цри переезде колесом высо­ кого едшшчЕого препятствия.

Для автомобилей наиболее нагруженной является подвеска зад­ них колес при,их торможении или трогании. Подвесвса даганнобазных грунтовых тележек наиболее нагружена при движении, когда р а з ­ виваются большие рабочие хода и динамические вертикальные силы в подвеске, равные тем значениям Рр,т,ох. которые развиваются в кон­ це рабочего хода. Конструкторы часто за расчетную вертикальную силу, действующую на рычаги подвески, принимают статическую силу, приходящуюся на колесо Р^у - &П1, умноженную на коэффициент динамвгчности А'^= 3+4 и на коэффициент перераспределения веса Кр = 1,3. Верхний рычаг длиной 2 рассчитывается на сжатие наиболь­ шей силой Я/}гпа)( ^ изгиб силой Нпюх, приложенной в точке ^ на расстоянии С1 от шарнира в. Нижний рычаг рассчитывается на р а с ­ тяжение наибольшей силой Ястол и проверяется на изгиб горизон­ тальными силаш при торможении. Определим силы и реакции, дей­ ствущие на элементы подвески в горизонтальной плоскости при ториожект колеса и действии вертикальной нагрузки.

Схема сил и реакций, действующих на верхние рычаги подвески в горизтальной плоскости, приведена на рис. 2.10. При торможении колеса развивается горизотгшьная торможная сила, равная

Р^ = /?л Кр /л, (2.35)

где Кр - коэффициент перераспределения веса ( Л), =1,2+1,4);

5^- расчетный коэффициент сцепления ( ^ = 0, 7 ).

Тормозная ошв. создает момент относительно средней точки К рычагов Л7/ = Р^ • » который вызывает две силы Т, в бобышке ? и две силы 5, в бобышке 3 на опорах рычагов в горие зонтальной плоскости, а также горизонтальные силы Р^.^ ^ Ртг ^ осях шарниров верхнего и нижнего рычагоз, изготовляемых оЛгшо в виде двойных вилок.

–  –  –

Ргг=2Р;'СОЗ^^-^Р;,- (2.40) Вертикальная сила в каждой подшипнике вилки от торможе­ ния будет суммироваться с вертикальными реакциями -^^Р и Я&1:р, где Кр - коэффициент распределения веса ( 1,3).

Результирующие силы, действухщие на втулки верхних рычагов, расположенные по оси / - 7 бобышки У?, будут вычисляться по фор­ мулам:

для передней втулки для задней втулки Результирующая сила, действующая по оси Ц-р бобышки б, при торможении колеса где 5 =р - сила в вертикальной плоскости по оси М'Ё в ' ^ ^1 верхнем подшипнике В ^^Р^ торможении колеса.

Подшипники скольжения (втулки) рассчитываются на удельное давление. Трубчатые оси 7-7 и 7-Л рассчитываются на изгиб под действием сил Ну и я ? ' как консольные балки, а верхний ры­ чаг по сечению С-С "(рис. 2.10 б) - на косой изгиб моментами и Л^у и на сжимаицую силу р^. Изгибающие моменты и сжимащая сила равны где ^ - расстояние от оси подшипника до рассматриваемого сечения вилки рычага.

Напряжение в верхнем рнчаге при торможении колеса вычисляют­ ся по форщ'ле Напряженяя в рычаге необходимо проверять на усилия, развивищиеся в конце максимального хода подвески (до упора) при р а ­ боте рачата на изгиб и сжатие:

^^Мх^ (^^^^^ ^2.46) где ^хток ~—2~ V, и Гсжтох ~ 2 ^ Нижний рычаг рассчитывается по таким же формулам, как и верх­ ний рычаг. Обычно принимают материалом для рычагов подвески сталь 401(65^ = 6300 кгс/см^; (^ = 10.000 кгс/см^), для осей СТ 45 ( 6 г = 5200 кгс/см^), а для втулок скольжения - бронза БРОЦС-6-6-3 (ГОСТ 830-50). Некоторые авторы прочность рычагов рассчитывают по методу сил как статически неопределишю рамвне конструкции.

2.5. Пооект-нрование и расчет пневматической подвески

Пневматические упругие элементы по конструкции бывают пяти типов: резинокордныо, диафрагменные, баллонные (одно и двухбалонные), рукавные и подушечные (рис, 2.12 и 2.13). Все они имеют н е ­ высокое рабочее давление (3-20 кгс/см2), большие объемы и габари­ ты, но обеспечивают малую (регулируемую) жесткость при небольших деформациях (прогибах), что обеспечивает высокую плавность хода и возможность регулирования (стабилизации) положения кузова цри по­ перечных уклонах и на повороте дороги. Шевмоэлементы могут иметь постоянный начальный объем или переменный объем с подключением дополнительных резервуаров (черезрегулировочные клапаны). Давле­ ние в пневмоэлементе, а следовательно, и его жесткость зависят от скорости сжатия и температуры внешней среды, что учитывается изменением объема и показателя политроны (или адиабаты). Наиболь­ шее расгфостранение пневмоподвеска получила в автобусах ЛАЗ, ПАЗ, ЛИАЗ, а также в троллейбусах и в специальных транспортных средст­ вах - полуприцепах и тяжелых тягачах, В табл. 2.3 приведены технические характеристики ряда резинокордовых упругих пневмоэлементов.

–  –  –

При пневматическом упругом элементе частота собственных ко­ лебаний будет расти с увеянчениеы нагрузю!, поэтому пряыенязэтся конструктивные мероприятия для поддержания частоты колебаний, близкой к постоянной. Имеется три способа регулирования частоты собственных колебаний пневмоподвески [ I ] : поддержание неизменнйм объема газа в рабочей полости упругого элемента, применение вшогообъемной полости упругого элемента с последовательным вклю­ чением объемов в работу и установка параллельно с пневыоэлементом листовой рессоры, которая одновременно выполняет функцию напрвлящего устройства.

Применение регулируемых пневматических подвесок (как и гид­ ропневматических) позволяет снимть частоту собственных колебаний кузова (до 0,5-71,2 Гц) и производить перестановку кузова в р а з ­ ные положения на раме, в которых он автоматически может поддер­ живаться при движении транспортного средства. Нужную динамичес­ кую характеристику пневматической подвески с резинокордным и ру­ кавным пневмоэлементом можно достигнуть двумя путями: выбором объема дополнительного резервуара "\// и изменением профиля * Высота без арматуры поршня с переменной эффективной площадью. Получение реаль­ ной характеристики пневмоэлементов затрудняется тем, что стати­ ческая жесткость не соответствует динамической, полученной в про­ цессе быстрых перемещений. При использовании регуляторов без з а ­ медлителя жесткость дополнительно меняется во времени из-за и з ­ менения количества сжатого воздуха. Уравнение состояния перемен­ ной массы 0 сжатого воздуха (газа) имеет вид рУ = &/1Т, (2.47) где Р - абсолютное давление, кгс/м^;

V - абсолютный объем, м^;

Т - абсолютная тв»шература;

Я - газовая постоянная;

(у - масса г а з а.

Зависимость между давлением и температурой Т=^То{л] ^ (2.48) где То, Ро - температура и давление в начальннх условиях;

К - коэффициент адиабаты, который принимается постоян­ ной величиной ( /с = Т, 4 ).

Тогда получаем зависимость яУ-&/гт.(|)'^ • (2.49) При переменном количестве вещества & работу определяют в координатах р-У, а исследование процесса ведут в координатах р-'^/(^. Возьмем производную от выражения (2.49) по деформации упругого элемента ^ • к-/ с/р с/у с/(^Рт^^•^Рт.

ЛИ^Отсюда находим изменение массы газа:

(1(7.УРО^.(^Р^РР.'^^ С1У ШоР^ТР^ /VI/ ^ (2 50) Но /(т определяется из условия истечения и зависит от впуск­ ного и выпускного отверстий регулятора, от перепадов давлений межатмосферным и внутри упругого элемента при отбое, формы сопла, от показателя истечения У^ «изменящегося от 0,75 до 1,0,давления ' среды н от перепада давлений между ресивером подвески и внутри упругого элемента при сжатии:

с1&^&^сСИ ) (2.51) где (г^ - секундный расход, кг/м^с; * ^ - живое сечение сопла;

Ь - время истечения.

Для определения секундного расхода газа при истечении [ I ] можно использовать формулу

–  –  –

Текущее давление может быть рассчитано по упрощенной форму­ ле [ I ] Р = ТГ^г ТГи' (2.54) где У - объем резервуара;

АУ - изменение объема, пневмо элемента.

Для поршневых пневмоэлементов будем иметь 4У= Р^ "я. Р=0)П5(;.

На рис. 2.15 приведены динамические характеристики двойных баллонов.

Резинокордный пневматический упругий элемент обычно имеет постоянное количество воздуха, и поэтому упругая сила его

–  –  –

Жесткость такого пневмоэлемента определится как производная от упругой силн по деформации 5.

Второе слагаемое формулы (2.57) учитывает формоизменение оболочки упругого элемента, т. е. изменение ее эффективной площа­ ди, и не зависит от характера нагружения. Длн уменьшения жесткос­ ти желательно, чтобы этот второй член был отрицательным. 11оэто1уу.в диафрагме 1 Ы и рукавных упругих элементах подбором конфигура­ ШХ ции поршня достигается низкая жесткость в средней зоне эксплуатациоггаой характеристики, а в двойных баллонах понижение жесткости обеспечивается использованием дополнительных резервуаров, увели­ чением свеса оболочки над арматурой и увеличением утла расположе­ ния нитей корда (до 50° вместо 30°) на наибольшем диаметре обо­ лочки. На жесткость резинокордовых и рукавных упругих элементов также влияет расположение нитей к^рда и число его слоев; благо­ приятно сказывается крестообразное расположение нитей корда,- обеспечиващее натяжение оболочки. Шеется графический способ опреде­ лешш изменения эффективной площади и конфигурации последователь­ ных профилей баллона в предположении, что длина нити посто­ янная, а профили круглые. Определяют мгновенные центры радиусов профиля и, значит, радиусы эффективной площади от дефорг^ции бал­ лона. При малых перемещениях статическая жесткость ^'7" "^уо^"!/ (Р^'О ^ динамическая жесткость Сд - +(р-/) ;

где п= 13 - показатель политропы.

2.6. Особенности конструирования и расчета резиновшс и гияравлических подвесок Резиновые упругие элементы находят применение в балансирных и незешисимнх подвесках с направляшдаш устройствами свечевого типа полуприцепов-тяхеловесов ЧМЗА11-9990 (грузоподъемностью 52 т и с допустимой скоростью движения 60 кц/ч) и других специализированных транспортных средстц Два упругих резиновых пакета разных диаметров по два-три элемента в каждом, смонтированные в металлических стаканах с про­ межуточными шайбами между упругими резиновыми элементами, установ­ лены в качащуюся на продольных осях коробку^ снабженную двумя по­ луосями для колес оси полуприцепа (рис. 2.16). Дпй того чтобы к о ­ робка свечевой подвески не могла произвольно разворачиваться вмес­ те с колесами вокруг вертикальной оси, она соединяется пантогра­ фами с коробкой соседней. :оси. Нагрузка на колеса трех осей задне­ го колесного хода равномерно распределяется между колесами с по-* мощью двойного сочлененного балансира (рис. 2.17). При попереч­ ном качаний коробки колес (в пределах 8°) центрование вертикально­ го усилия свечевой подвески осуществляется вертикально установлен­ ным стержнем с шаровыми головками. Последовательное расположение Б свечевой подвеске резиновых цилиндрических элементов разного диаметра обеспечивает малую разность частот собственных колеба- • ний груженого и негруженого полуприцепа и прогрессивную упругую характеристику подвески. При малой нагрузке работает прешдущественно верхний пакет упругих элементов малого диаметра и, следователь­ но, малой жесткости, а нижний пакет большого диаметра и большой жесткости остается практически выключенным из работн. При груже­ ном полуприцепе работают оба пакета упругих резиновых элементов, но преимущественно работает нижний пакет большого диаметра, так как верхний пакет при колебаниях может выключаться упором бур­ та его стакана в нижний пакет. Общий динамический ход свечевой подвески составляет 122 мм и ограничивается упором коробки в н е ­ подвижный корпус, прикрепленный фланцем к раме полуприцепа.

Особенностями резиновых упругих элементов, работащих на сжатие, являются большие отклонения механических характеристик резины от номинала (15^) и изменчивость модуля упругости от твердости резины и от способа соединения опорных шайб или а р Рис. 2.16. Свечевая резиновая яодвеска подуирипепа ЧШАП-9990 - V 1-"^ матурн с резиновым изделием. Модуль упругости выражается форму­ лой Е'=ЕО*тКо), (2.58) а модуль сдвига 6^ где Е - модель упругости резины при растяжении стандартных об­ разцов;

- коэффициент формы, зависящий от отношения площадей опорной поверхности к свободной поверхности резины;

т - постоянная, зависящая от коэффициента трения резины по опорным поверхностям (при смазанных поверхностях т = О и при вулканизированных т = 1 ).

Динамический модуль упругости, а следовательно, и жесткость резинового упругого элемента на 15-25$ выше статического и зави­ сит от скорости деформации и температуры.

Усилие Л/, жестл кость С и напряжения резинового упругого элемента начальной длины -С, работащего на сжатие, выражаются следупцими зависи­ мостями от его деформации ^ и площади сечения упругого элемен­ та р до нагрузки:

Н^ЕРп-^- (2.59)

–  –  –

На рис. 2.18 приведен график зависимости модуля упругости от таердости резинн и коэффициента формы К=;Ко.

Трубчатнй резиновый элемент типа втулки длиной $ и диаметра»ш сИ), работапций на круговой сдвиг, рассчитывается по формулам:

угол скручивания (в радианах) под действием момента Мк :

I ) приложенного по внешнему диамбгру; 2) приложенного по торцам (2.61) нахгояжения кручения (статические до 20 ж динамические до 7 кгс/см^) ^^'^^^(д^' (2.62) угловая жесткость Для повышения долговечности втулок шарниров при малых ра­ диальных нагрузках, но больших углах поворота (больших 15°) иогпользуется резина из мягких смесей с модулем сдвига (7 = 4,5+7 кгс/см^, а при больших радиальных нагрузках и малых углах закрутки (8-15°) применяется резина из твердых смесей с = 7-10 кгс/см^; удельная статическая нагрузка на смятие допус-^ кается 25-150 кгс/см^.

Цилиндрический резиновый элемент длиной В, работающий на сдвиг под действием поперечной силы Р, ириложенно|1 к привулканизированннм шайбам^ получает деформацию ^-ЬЬ^^тг и напряжения сдвига 'С- - ^^ту (статические до 15 и дина­ мические до 4 кгс/см^). На рис. 2.19 приведены упругие характе­ ристики тороидных шин: шины 18.00-24 с /щ =7 жгс/см^ и шины 15.00-20 с Р = 4,5 и = 3,5 кгс/см^.

1 ^

–  –  –

Гидравлический упругий элемент, работапций на принципе объемного сжатия жидкости в заьпснутом объеме, относится к подвескам высокого давления (от нескольких сот до нескольких тысяч атмосфер) с нелинейной упругой характе­ ристикой. Изменение объема жидкости при ходе сжатия ^ поршая сечением {- выражается формулой дУг/З!/^ лр=^^р=ЗГ^ (2.64) где начальный объем жидкости в цилиндре при атмосферном давлении;

'К- коэффициент объемного сжатия жидкости, представляющий собой относительное изменение объема 4 г приходящееся на едшшцу изменения давления ( =1).

Модуль объемной упругости жидкости - есть величи­ на, обратная коэффициенту сжатия;

лр - избыточное давление в гидроцнлиндре;

Ь.о~-^^ - приведенная высота столба жидкости в гидроцилиндре.

Из формулы (2.64) находим изменение давления:

При невысоких давлениях (400-1500 кгс/см'^) коэффициент сжи­ маемости (^Ь -К=уко ) интенсивно уменьшается, а модуль жидкос­ ти ^ ^ следовательно, и жесткость интенсивно растут; при бо­ лее высоких давлениях (1500-4000 атм) изменение р^ кгс /см2 происходит линейно давлению (рис. 2.20). Модуль объемной упругос­ ти ^ зашисит кроме давления от рода жидкости и ее тегшературы;

с понижением температуры и скорости деформации он возрастает.

Поэтому при расчете подвесок различавэт изотермический Ео п адиабатический Е^о модули упругости жидкоетп и рассчитывают приведенный модуль Е. зависящий от времени релаксации Т. С ' где С - скорость звука; СО - частота колебаний подрессоренной массы; о, - коэффициент температурепроводностч! гзщкости.

Здесь 0 - угол сдвига фг13 ыегду деформацией и давлением.

Прп малых частотах колебаний и) угол сдвига 1аз д стремится к нулю и устанавл1шается теггпературпое равновесие Е Е о 1 а при больших частотах колебаний Е ~^ Ег». Эти частоты для различных жидкостей определяют экспериментально. Для современных скоростей движения транспортных средств можно нользоваться экс­ периментально полученными значениями статического модуля [ I ].

Жесткость гидравлической подвески и частота колебаний подрессо­ ренной массы рессчитызаются по форяулам:

(2.67) где р - давление сжимаемой жидкости, кгс/см^ (начальное поло­ жение р^р^ );

у - ускорение свободного падения, см/с ;

/1=-^~ приведенная высота столба жидкости в гидроцилиндре,см.

Если в начальном (статическом) положении частота колебаний ^о'^/р-п, то частота колебаний при любой другой нагрузке

–  –  –

где Р - модуль упругости стали = 2,1.10^ кгс/а^=2.Ю^ш/и^), ст Создание долговечных ушютнящих устройств и работоспособных клапанов составляет основную проблему получения надежной конструк­ ции гидравлического упругого элемента. Резиновые манжеты и фторо­ пластовые шайбы в сочетании с качественной обработкой поверхнос­ тей трения дают в настоящее время удовлетворительные результаты по созданию надежного уплотнения подвижного штока.

Литература

I. Акошш Р.А. Шевматическое подрессоривание автотранспортных средств. 4. 1. - Львов: Вища школа, 1979.

2. Вагоны. Проектирование устройства и методы испытаний / Под ред. Л.Д.Кузмича. - М.: Машиностроение, 1978,

3. Грузовые автомобили / М.О. Высоцкий, Ю.Ю.Беленький, Я.Х.Гилелес, Н.Ф.Демидович, А.И.Титович, С.Г.Херсонский; Под ред.

В.В.Осепчутова. - М.: Машиностроение, 1979,

4. Колесные автомобили высокой проходимости / И.В.Гринченко, Р.А.Розов, В.В.Лазарев, С.Г.Вольский. - М.: Машиностроение, 1967.

5. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости/ А.Ф.Бочаров, А.С.Цитович, А.А.Полунгян, В.М.Семенов, В.С.Цыбин, Л.Ф.Жеглов; Под общ. ред. Н.Ф.Бочарова, И.С.Цитовича. М.: Машиностроение, 1983.

6. Пархиловский И.Г. Автомобильные листовые рессоры. - М.: Маши­ ностроение, 1978.

7. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. - М.: Машиностроение, 1981.

8. Расчет на прочность деталей машин: Справочник / И.А.Биргер, Б.Ф.Шорр и др. - М.: Машпностроение, 1979.

91 Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. - М.: Г^Лашиностроение, 1972.

Ю.Самусенко М.Ф. Динамика гидравлических механизмов подъема грузоподъемного оборудования / ]АЩ\. - М., 1981.

П.Успенский И.Н., Мельников А.А. Проектирование подвески автомо­ биля. - М.: Машиностроение, 1976,

12.Шасси автомобиля: Атлас конструкций. - М.: Машиностроение, 1979.

–  –  –

Митрофая Федорович САМУСЕНКО

КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ

БОЛБПЕГРУШЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРВДСТВ

Учебное пособие Редактор Е.А.Вертинская

Похожие работы:

«ООО "Компания "АЛС и ТЕК" МСПУ ОПИСАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ 643.ДРНК.501500-01 31 29 Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата 643.ДРНК.501500-01 31 29 Оглавление ВВЕДЕНИЕ 1. ОБЩИЕ СВ...»

«ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Рабочая программа по учебному предмету "Литература" для 6 класса составлена на основе 1. федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования второго поколения (2012г) 2. авторской программы Б.А.Ланина "Литература 5-6", 3. Федераль...»

«ИТС Брокер Модуль маржинального кредитования г. Нижний Новгород, 2014 г. ИТС – Брокер. Модуль маржинального кредитования. Руководство пользователя. Содержание Содержание Рабочее место администратора модуля маржинального кредитования Вход в систему Ликвидные инструменты Добавление/удаление инструмента Настройка параметров ликвидных...»

«OvidSP Краткое руководство Выбор ресурсов На странице Выбор базы данных для поиска (Select a Database to Begin Searching) выберите один ресурс, щелкнув ссылку с именем базы данных, или несколько ресурсов, устан...»

«Азбука веры Как подготовиться и провести Великий пост митрополит Иоанн По благословению Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Алексия II • В чем главный смысл поста • Великий Пост – путь следования за Христом • Что раскрывает притча о блудном сыне • Что такое покаяние • Почему мы все нуждаемся в покаянии • О выбор...»

«СОБЫТИЯ НЕДЕЛИ ВЫПУСК 23 27/06/2011 Суд начал 24 июня 2011 года Печерский районный суд города Киева начал рассмотрение предварительное рассмотрение дела против экс-премьер-министра "газового дела" Юлии Тимошенко...»

«Памятники археологии в окрестностях Харцызска Сурина Карина, 10 кл. ОШ № 6 г. Харцызска Руководитель: Пименов Геннадий Петрович Все мы воспринимаем как обычное явление такие выдающиеся достижения человечества как искусственные спутники Земли, проникновения человека в космос. Отмечая грандиозное достижени...»

«CORDIS связующее на неорганической основе. Свойства и опыт использования. Литейное производство постоянно сталкивается с новыми проблемами связанными с постоянно ужесточающимися требованиями по обеспечению защиты окружающей среды и технологическими...»

«Александр Блок ! ! ! ДВЕНАДЦАТЬ ! ! ! Поэма! ! ! 1! ! Черный вечер.! Белый снег.! Ветер, ветер!! На ногах не стоит человек.! Ветер, ветер -! На всем божьем свете!! ! Завивает ветер! Белый снежок.! Под снежком ледок.! Скользко, тяжко,! Всякий ходок! Скользит ах, бед...»

«Детальный разбор доклада "Путин.Война"Содержание: Антидоклад. Детальный разбор доклада Путин.Война Предисловие — Руслан Осташко 04 Зачем Путину эта война — Олег Макаренко 05 Глава 1. Ложь и пропаганда — Русл...»

«ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ДИАГНОСТИКА ПОДВОДНЫХ ГРУППА СЕРВИСНЫХ КОМПАНИЙ   "МОРИНЖГЕОЛОГИЯ"  ТРУБОПРОВОДОВ"   тел. +7 499 7671450, +7 499 7671460 факс +7 499 7671449 e-mail: info@zaoDPT.ru web: www.zaoDPT.ru Информационно-рекламный проспект Мониторинг по...»

«В. В. ШМИДТ НИКОН, ПАТРИАРХ МОСКОВСКИЙ, И ЕГО ВОСКРЕСЕНСКИЙ МОНАСТЫРЬ НОВЫЙ ИЕРУСАЛИМ Посвящается 350-летию со дня наставления на Патриарший престол Святейшего Патриарха НИКОНА (fl681) В настоящее время по благословению Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Алексия в Московском...»

«Женева, 10 марта 2017 г. CAD/GE5110/VZA НОВЫЕ ПРАВИЛА, КАСАЮЩИЕСЯ КОНТЕЙНЕРНЫХ ПЕРЕВОЗОК В ТУРЦИИ Министерство таможни и торговли Турции приняло Постановление относительно применения Таможенной конвенции, касающейся контейн...»

«РАЗВИТИЕ СВЯЗНОЙ РЕЧИ ЧЕРЕЗ ТЕАТРАЛИЗОВАННУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ Магомедова Э.А. МБДОУ "Центр речевого развития №81" (г.Махачкала) DEVELOPMENT OF COHERENT SPEECH THROUGH THEATRICAL ACTIVITIES Magomedova E.A. MBDOU Center for speech development №81" (Makhachkala) Дошкольное возраст – важный период развития человека, становление лич...»

«Государственное автономное образовательное учреждение СМК МГИИТ высшего образования города Москвы ГД.0.30.08.2016 МОСКОВСКИЙ Г ОС У ДА Р СТ В Е Н НЫ Й И НС Т ИТ УТ И Н ДУ С Т Р И И Т У Р ИЗ М А ИМ Е Н И Ю.А. СЕНКЕВ...»

«СОГЛАШЕНИЕ О ПОРЯДКЕ РАЗРЕШЕНИЯ СПОРОВ, СВЯЗАННЫХ С ОСУЩЕСТВЛЕНИЕМ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Правительства государств-участников Содружества Независимых Государств, придавая важное значение развитию сотрудничества в области разрешения связа...»

«Рыбалка на гигантского сома, судака и карпа на реке Эбро, Испания, 8 дней / 7 ночей, 6 дней рыбалки. Испания очень популярная страна для туристов. Знаменитые вина Испании, коррида, музей Прадо. Вообще Испанию по праву называют страной музеем под открытым небом. В Испании можно оказывается не только погулять, увидеть ст...»

«ГОРНЫ Й ЖУРНАЛЪ, ЩШЫШя или 4, СОБР АНІ Е С В Д Ъ Н І Й ІЕ ЦИа ШШ С Ъ П Р ІІС О В О К У П Л Е ІП Е М Ъ НОВЫХЪ ОТКРЫТІЙ ПО НАУКАМЪ. л К Ъ СЕМУ ПРЕДМЕТУ ОТНОСЯЩИМСЯ. чА СТЬ III. 3 * _ г ': Г і * ч. з • г, I О...»

«Модуль "iBank 2" для программы "1С: Бухгалтерия 8" Руководство пользователя Модуль "iBank 2" для программы "1С: Бухгалтерия 8" Содержание Введение Работа с модулем Требования Начало работы Профиль Пользовательский интерфейс модуля Аутентификация Платежные поручения Выписка Настройка модуля в конфигурации Первый вариант наст...»

«ОДО "ЮРЛЕ-К"УСТАНОВКА ТЕПЛОВАЯ УТ ТУ BY 100158612.001-2010 Руководство по эксплуатации Минск, 2013 г. стр. 1 из 12 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБОЗНАЧЕНИЕ.1.1. Установка тепловая кавитационно-роторного типа (в дальнейшем установка) предназначена для нагрева теплоносителя за счет преобразования кинетич...»

«КА З А КС Т А Н КО Р Б И Р Ж А С Ы КАЗАХСТАНСКАЯ ФОНДОВАЯ БИРЖА KAZAKHSTAN STOCK EXCHANGE ЗАКЛЮЧЕНИЕ Листинговой комиссии по облигациям АО Цеснабанк первого выпуска, выпущенным в п...»

«" 25 " июня 20 15 г. ЗАО "ФБ ММВБ" (наименование биржи) (подпись уполномоченного лица) (печать) ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОСПЕКТ ЦЕННЫХ БУМАГ Коммерческий Банк "ЛОКО-Банк" (закрытое акционер...»









 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.