4.2 Расчет элементов задней подвески

4.2.1Расчет усилий в элементах направляющего устройства

Задняя пневматическая подвеска на рукавных элементах автомобиля в качестве направляющего устройства содержит продольно несущие балки, на конец которых опирается рукавный упругий элемент. Несущие балки средней частью крепятся шарнирно к ведущим мотам автомобиля, с другой стороны балки крепятся шарнирно к кронштейну рамы.

Несущие балки передают от колес на раму продольные (толкающие, тормозные усилия). Боковые усилия и реактивные моменты воспринимаются двумя верхними V-образными реактивными штангами, крепящиеся при помощи цилиндрических шарниров к мосту и кронштейну рамы. Все шарниры – резинометаллические. Расчетная схема представлена на рис. 4.2

Рисунок 4.22 – Расчетная схема

Исходные данные для расчета:

Реакция колес моста 2G_k=90000Н.

Вес неподрессоренных частей одного моста , G_НЧ=7500 Н.

Размер шин 300R508.

Статический радиус шин r_ст=0,505м.

Радиус качения шин r_K=1.04 ∙ r_ст =1.04 ∙ 0.505=0.525м.

Максимальный коэффициент сцепления =0,7.

Толкающее усилие 2Т= ∙(2 G_k)=0,7 ∙90000=63000Н.Т=31500Н.

Тормозное усилие имеет ту же величину и направлено в противоположную сторону.

Определим вертикальные реакции:

-в центральном шарнире продольной балки:

, (4.0)

- в шарнире кронштейна продольной балки:

, (4.0)

- на упругий пневмоэлемент:

Р₁=Р - Р₂ = 41250-15060 = 26190Н.

Реакции от продольных сил:

- в верхних штангах:

, (4.0)

R₁=22500H

- на продольную балку:

2R₁`=2T+2R₁=63000+45000=108000H, (4.0)

2R₁=54000H,

, (4.0)

где  - угол между условной линией проходящей через центры шарниров моста и рамы.

4.2.2Расчет шарниров

Сумма сил в шарнирах продольной балки:

- в центральном шарнире:

, (4.0)

- в шарнире кронштейна:

, (4.0)

Угол поворота продольной балки из условия максимального хода упругого элемента h=f_CT=0,14м:

, (4.0)

Угол поворота верхней штанги:

, (4.0)

4.2.3Удельные нагрузки на шарниры

В конструкции подвески будет проработан вопрос установки резино -металлических шарниров типа «Сайлент-блок». В этих шарнирах резиновая втулка запрессовывается между двумя металлическими втулками с большим натягом. Деформация резины обеспечивает также отсутсвие проскальзывания между металлом и резиной. Из-за существенного сжатия резиновые элементы допускают удельные давления 5…7 МПа

Центральный шарнир продольной балки имеет диаметр пальца d_П1=0,082м, и длину l₁=0,245м. Площадь проекции пальца шарнира определим по формуле:

S_Ш1= d_П1 ∙ l₁=0,082 ∙ 0,245=0,02м², (4.0)

Удельное давление от радиальных сил:

, (4.0)

Шарнир кронштейна продольной балки имеет диаметр пальца d_П2=0,082м, и длину l₂=0,2м. Площадь проекции пальца шарнира определим по формуле:

S_Ш2= d_П2 ∙ l₂=0,082 ∙ 0,2=0,016м², (4.0)

Удельное давление от радиальных сил:

, (4.0)

Шарнир крепления верхней штанги к мосту имеет диаметр пальца d_П3=0,048м, и длину l₃=0,15м. Площадь проекции пальца шарнира определим по формуле:

S_Ш3= d_П3 ∙ l₃=0,048 ∙ 0,15=0,0072м², (4.0)

Удельное давление от радиальных сил:

, (4.0)

Как видно шарнир крепления верхней штанги, находится в верхнем пределе допускаемых напряжений, поэтому в этом закреплении применим шаровой тип шарнира с внесением в конструкцию системы смазки, для уменьшения трения в соединении.

Максимальные напряжения возникающие в шарнирах продольной балки и кронштейна при повороте штанг(деформация подвески) определяются по формуле:

, (4.0)

где r₁ и r₂ соответсвенно внутренний и наружный диаметр резиновой втулки, r₁=0,42м, r₂=0,6м

G-модуль упругости, для резины g=10 МПа

Тогда:

, (4.0)

Максимально возможные усилия в шарнирах при одновременном действии максимальной толкающей силы и бокового усилия.

Реакция на колеса при действии боковой силы воспринимается верхней штангой и максимальная величина боковой силы:

P_Б=  ∙2G=0.07 ∙90000=63000H, (4.0)

Реакция в шарнирах крепления к раме под действием боковой силы:

, (4.0)

Максимальная суммарная реакция от продольных усилий и боковой силы в этом шарнире:

P_3CУМ=R₁+R₃=22500+70951=93451H, (4.0)

Удельное давление в шарнире:

, (4.0)

Максимальная суммарная реакция от продольных усилий и боковой силы в шарнире крепления штанги к раме:

, (4.0)

Удельное давление в шарнире:

, (4.0)