2.5. Расчет тяги рулевого привода.

Тяга – основной элемент механической передачи многих систем управления. Обычно тяги выполняют из дюралюминиевых, а иногда из стальных стандартных труб. На концах тяг устанавливают наконечники типа ухо или вилка, для соединения с другими элементами проводки управления. Опирание на концах тяги принимаем шарнирное.

Первоначально площадь поперечного сечения тяги определяем из условия прочности:

;

где:Кз – коэффициент, учитывающий ослабление тяги за счет меньшей жесткости законцовки (Кз = 0,95),

Рт – действующая сжимающая сила,

для выбранного материала – Алюминиевый сплав Д16Т .

.

Тяга имеет круглое сечение следовательно её диаметр равен:

;

где dт – диаметр поперечного сечения тяги.

.

2.5.1. Проверка на устойчивость.

Если тонкий прямой стержень сжимать вдоль оси, постепенно увеличивая силу , то вначале он будет оставаться прямым, но затем при некоторой нагрузке , называемой критической, стержень начинает резко изгибаться. Это явление называют потерей устойчивости. При потери устойчивости напряжения быстро возрастают, что может привести к разрушению детали. Для нормальной работы большинства конструкций потеря устойчивости недопустима. Обычно допускаемая нагрузка не превышает (0,5 0,7 P_кр).

Критическую силу определяют по минимальному моменту инерции сечения. Величина зависит от условий закрепления, характера нагружения и конфигурации сечений стержня.

В общем случае формулу Эйлера можно представить в виде:

;

где: L – длина стержня,

η – коэффициент, зависящий от устройства опор и способа нагружения

стержня и называемый коэффициентом длины, в нашем случае можно принять

η= 9,9…14,1, (принимаем η=10);

I – момент инерции сечения при изгибе,

Е – модуль Юнга материала, для сплава Д16Т,

k – коэффициент несовершенства конструкции (коэффициент запаса) (k = 0,50,7), (принимаем его равным k=0,6).

;

где d – диаметр тяги рулевого привода.

Подставим полученное значение в формулу Эйлера:

Т. к. критическая сила потери устойчивости меньше силы сжатия, действующей на тягу, размеры поперечного сечения тяги необходимо определять из формулы

;

приравняв P_кр = P_Т;

;

;

.

Масса тяги определяется через объем и плотность ее материала:

где: L – длина тяги;

ρ – плотность материала тяги.

2.6. Расчет узла соединения тяги с рычагом поворота руля

Рис. 6. Узел соединения тяги с рычагом поворота руля

В число размеров, подлежащих определению входят:

1) диаметр оси ;

2) ширина ушка тяги t;

3) толщина ушка тяги s;

5) наружный диаметр ушка рычага .

Диаметр оси определяем из условия прочности на срез.

где: - площадь среза;

, где - диаметр оси;

- допускаемое напряжение срез;

где - предел прочности материала оси.

_{Для изготовления оси выбираем материал – алюминиевый сплав Д16,}

_{Из конструктивных соображений принимаем диаметр оси dо = 0,01 м.}

Толщину ушка тяги sопределим из условия прочности на смятие.

_{где: Асм - площадь смятия,}

_;

_{- допускаемое напряжение на смятие;}

_{где: - коэффициент смятия ( ),}

- предел прочности материала ушка тяги.

_{Для изготовления ушка тяги выбираем материал -} алюминиевый сплав Д16

_{Из конструктивных соображений принимаем толщину ушка тяги S= 0,005 м.}

Ширину ушка тяги t определяем из условия прочности на разрыв.

_{К – коэффициент безопасности (для переменных нагрузок К=2,5)}

_{где: - площадь разрыва:}

_{- допускаемое напряжение на разрыв,}

Наружный диаметр ушка рычага принимаем равным ширине ушка тяги, D_p=0,08 м.