3.6. Визначення основних конструктивних розмірів та розрахунок на міцність пружних елементів підвіски

На основі даних експлуатації можна стверджувати, що порівняно із втомною міцністю значно більший вплив на міцність пружних елементів мають максимальні вертикальні навантаження. Тому пружні елементи розраховують на міцність під дією цих навантажень. Матеріал для виготовлення пружних елементів - сталі 55ГС, 55С2, 60С2.

3.6.1. Півеліптична листова ресора

На рис. 3.6.1. прийняті такі позначення: – довжина ресори; – відповідно ширина та товщина листа ресори; відповідно кількість корінних та загальна кількість листів ресори; – відстань між осями стрем’янок; – ширина еквівалентної листової ресори.

Півеліптичні листові ресори використовуються в залежних підвісках. Необхідна жорсткість ресори , встановленої на автомобілі, дорівнює жорсткості підвіски в статичному стані, яка розраховується за формулою (3.3.2) Жорсткість ресори у вільному стані зв’язана із жорсткістю встановленої на автомобілі ресори залежністю

(3.6.1)

де – коефіцієнт, який залежить від конструкції кріплення ресори до балки моста автомобіля; – коефіцієнт, який залежить від конструкції кріплення ресори до рами або кузова автомобіля.

Рис. 3.6.1. Розрахункова схема листової ресори

Коефіцієнти показують наскільки збільшується жорсткість ресори у разі установки її на автомобілі. Для визначення коефіцієнта використовується емпірична формула

де – коефіцієнт, що дорівнює 0,4...0,6 при жорсткому кріпленні ресори до балки моста.

Коефіцієнт залежить переважно від способу установки серги: при вертикальній установці серги, при установці серги під кутом до вертикалі.

Довжину ресори, як правило, вибирають із компонувальних міркувань. Орієнтовно приймають для передніх ресор вантажних автомобілів L = (0,25...0,35) L_а, для задніх ресор вантажних автомобілів L = (0,35...0,45) L_a, для задніх ресор легкових автомобілів L = (0,40...0,55) L_а. При виборі довжини ресори необхідно взяти до уваги таке. Здебільшого при великій довжині ресори легше узгодити кінематику кермового приводу і підвіски. Збільшення довжини ресори призводить також до пом’якшення підвіски. Разом з тим збільшення довжини ресори при одночасному збереженні її жорсткості викликає необхідність потовщення листів, що своєю чергою призводить до зменшення середніх напружень в листах ресори і збільшення її маси.

Здебільшого використовуються ресори симетричні відносно свого центрального перерізу. У деяких випадках з метою зменшення "клювання" або "присідання" використовуються несиметричні ресори.

Необхідний сумарний момент інерції центрального перерізу ресори, за якого забезпечується її жорсткість, визначається із виразу

(3.6.2)

де – коефіцієнт прогину ресори.

Коефіцієнт прогину залежить переважно від кількості листів однакової довжини і конструктивної форми кінців листів ресори. Для ресори рівного опору згину = 1,5, в реальних ресорах = 1,25...1,45. В ресорах з прямими обрубаними кінцями листів коефіцієнти прогину дорівнюють: при одному корінному листі = 1,4, при двох корінних листах = 1,35, при трьох листах однакової довжини У ресорах з відтягнутими кінцями листів коефіцієнт прогину збільшується на 4–5 %.

Сумарний момент опору центрального перерізу ресори, за якого забезпечуються рекомендовані значення середніх напружень під дією статичного навантаження, визначається із виразу

(3.6.3)

де – середні напруження в листах ресори під дією статичного навантаження.

Середні напруження залежать від прогину ресори під дією статичного навантаження навантаженого автомобіля

.

У багатолистовій ресорі з листами однакової товщини

. (3.6.4)

Враховуючи (3.6.2), (3.6.3) і (3.6.4), отримаємо залежність для визначення товщини листа:

. (3.6.5)

Величина заокруглюється до найближчого стандартного значення. Далі необхідно підбором, використовуючи формули (3.6.4), визначити кількість листів ресори і їх ширину, враховуючи вимогу забезпечення необхідних значень величин та , розрахованих за формулами (3.6.2) і (3.6.3). При цьому необхідно мати на увазі таке. Кількість листів ресори здебільшого становить 6...14, хоча може бути зменшено до 3...5 в легких автомобілях і збільшено до 20 у вантажних автомобілях великої вантажності. У разі зменшення кількості листів зменшується міжлистове тертя, а значить підвищується плавність ходу, однак до того ж збільшується металоємність ресори.

У разі кількості листів ресори, більшої 10, необхідно передбачити конструктивні міри по посиленню корінного листа, тому що його міцність може виявитись недостатньою.

Відношення ширини листа до товщини рекомендується брати в межах 6...10. При більшому значенні цього відношення, що інколи трапляється, можуть під час роботи ресори виникати мембранні напруження, що не бажано. При виборі товщини та ширини листів ресори необхідно користуватись сортаментом ресорних штаб, установленим ГОСТ 7419 -74 (табл. 3.6.1).

Таблиця 3.6.1