Вопрос 2. Расчет деталей сцепных устройств

Дня оптимизации типоразмеров тяговых и седельных сцепных уст­ройств, т. е. определение минимальных размеров при обеспечении работоспо­собности во всем диапазоне нагрузок, производят расчет деталей сцепных устройств.

Наиболее неблагоприятны нагрузки, возникающие при резком изме­нении тяговых или тормозных сил. Нагрузки зависят от ряда конструктивных и эксплуатационных факторов.

Конструктивные факторы:

• жесткость упругой связи;

• размеры зазоров в сцепных устройствах;

• величины и их отношение масс звеньев автопоезда.

На детали сцепных устройств действуют максимальные нагрузки (до силы тяжести тягача): F_{кр max} = Ga, где Ga – сила тяжести тягача. Эта нагрузка и принимается как расчетная.

Вопрос 1. Расчет тяговых крюков и вилок

Диаметр тягового стержня в наиболее опасном сечении рассчитывают по деформации растяжения, используя зависимость:

, (1)

где σ – статическое напряжение растяжения, МПа.

Для выполненных конструкций тягово-сцепных устройств при нагрузке равной силе тяжести тягача F_{кр max} = G_a значения статического напряжения растяжения σ принимают для небольших тягачей (типа ГАЗ-66 – 25 МПа), а для тягачей типа КрАЗ – 100 МПа. Для других типов тягачей принимают значение в указанном диапазоне.

Рог тягового крюка, строго говоря, имеет непостоянную площадь сечения, но это изменение невелико, не превышает 7%, поэтому им пренебрегают. Это допущение незначительно сказывается на конечном результате, а расчеты существенно упрощаются.

Наиболее нагружено сечение А–А несколько ниже зева крюка. Его форма и геометрические размеры показаны на рис. 3.4. Опасные напряжения действуют в точке С. Напряжения растяжения от F_{кр max} суммируются с напряжениями от изгибающего момента М_и:

, (2)

где R_о – радиус кривизны бруса. Суммарные напряжения в точке С можно определить по формуле:

, (3)

где А – площадь поперечного сечения рога крюка; l – расстояние от центра кривизны бруса до рассчитываемой точки; l₁ – расстояние от центра кривизны бруса до нейтрального слоя.

Рис. 3.4. Тяговый крюк

При критической максимальной нагрузке F_{кр max} = G_a значения расчет­ных напряжений σ достигают:

УАЗ-469 – 20 МПа,

ГАЗ-66 – 280 МПа,

ЗИЛ-131 – 560 МПа.

Вопрос 2. Расчет деталей седельно-сцепных устройств

В седельно-сцепных устройствах наиболее вероятны следующие деформации:

• опорная площадь захвата, контактирующая с замком – смятие;

• пальцы захватов – срез.

Схемы сил изображены на рис. 3.5. На опорную площадь захвата дейст­вует сила R. Площадь под замок определяют произведением ее длины и ширины

, (4)

а сила R передается через палец и является следствием воздействия шкворня на захват (сила N). Тогда

, (5)

где а – расстояние между осями шкворня и пальца захвата; в – расстояние от оси пальца до расчетной точки приложения силы R (центр опорной площади А).

Рис. 3.5. Расчет седельно-сцепного устройства (схема)

Силу N определим из зависимости:

(6)

тогда

. (7)

Захваты изготавливают из стали 45. Для эксплуатируемых конструкций, в зависимости от силы тяжести тягачей, значения напряжений смятия составляют для тягачей:

ГАЗ – около 50 МПа,

МАЗ, КрАЗ – до 80 МПа.

Диаметр d пальцев захватов определяют в зависимости от силы Е, как результирующей сил R и N, определяемой по формуле:

. (8)

Подставив значения R и N, после преобразований получим:

, (9)

где

. (10)

Напряжения среза составят:

. (11)

Угол α ≈ 45° , т. е. cos а = 0,52 ≈ 0,7.

Для эксплуатируемых конструкций:

с тягачами ГАЗ –  до 50 МПа;

с тягачами МАЗ, КрАЗ –  до 8О MПа.