1.6.4. Розрахунок кермового приводу

Під час розрахунку кермового приводу перевіряють на міцність та жорсткість сошку, поворотні важелі, поздовжню та поперечну тяги, кульові шарніри.

1.6.4.1. Розрахунок сошки та поворотних важелів

Сошку і важелі розраховують на сумісний згин і кручення. Небезпечним перерізом є переріз А-А біля основи сошки чи важеля (рис. 1.6.3).

Для найбільш напруженої точки а розрахункового перерізу згідно третій теорії міцності розраховують еквівалентні напруження

. (1.6.13)

У точці розрахункового перерізу б для прямокутного перерізу виникають найбільші дотичні напруження

. (1.6.14)

У формулах (1.6.13) і (1.6.14) моменти опору відповідно згину і крученню:

– для прямокутного перерізу сошки

– для еліпсоїдного перерізу сошки ,

де h і b – більша і менша сторони прямокутника.

К оефіцієнти залежать від співвідношення сторін перерізу , їх значення визначають із таблиць довідкової літератури. При

.

Сила, прикладена до кульового пальця сошки, визначається за формулою (1.5.3) або за формулою:

(1.6.15)

Осьова сила розраховується за формулою (1.6.6) або (1.6.7) залежно від наявності та розміщення підсилювача.

Рис. 1.6.3. Розрахункові схеми сошки, кульового пальця і епюри навантажень у перетині А-А

Сила, прикладена до кульового пальця поворотного важеля, дорівнює . Сила, прикладена до кульового пальця бокового важеля трапеції, дорівнює

,

де – довжина поворотного важеля; – плече важеля трапеції.

У разі розміщення в кермовому приводі силового циліндра гідропідсилювача, сили, що діють на кульові пальці важелів, розраховуються з врахуванням дії цього циліндра.

Виготовляються сошка і важелі кованими із сталей 40, 35Х, 40Х, 40ХН і піддаються закалюванню із відпуском.

1.6.4.2. Розрахунок тяг

Прямі тяги кермового приводу розраховують на поздовжню стійкість шляхом визначення коефіцієнта запасу стійкості

(1.6.16)

де І – осьовий момент інерції поперечного перерізу трубчастої тяги – довжина тяги (відстань між центрами шарнірів); – осьове зусилля, що діє на тягу.

Осьове зусилля – для поздовжньої тяги, – для поперечної тяги.

Непрямі тяги розраховують на міцність від дії сумарних напружень стиску, викликаних силою і згину, спричинених моментом сили на плече згину.

Тяги виконують із сталевих труб (сталь 20, 30, 35), внаслідок чого необхідна жорсткість досягається при малій масі.

1.6.4.3. Розрахунок шарнірів

Кульові пальці шарнірів виходять із ладу внаслідок зносу сферичної головки або поломки хвостовика. Їх розраховують за умовами

(1.6.17), (1.6.18)

де – сила, що діє на кульовий палець; с – плече дії сили (див. рис. 1.6.3); – діаметр кульки пальця шарніру.

Для виготовлення кульових пальців використовують сталі 18ГТ, 20ХН, 12ХНЗА з цементацією на глибину 1,5...3,0 мм з наступним закалюванням, або сталь 40Х із закалюванням (НRC 56...64).

З метою недопущення зазорів у шарнірах кермових тяг їх виконують підпружиненими. Використовуються дві схеми підпружинення: вздовж осі тяги і вздовж осі кульового пальця. За першою схемою зусилля пружини повинно в 1,5...2,0 рази перевищувати максимальне зусилля на тягу. Через велике значення цього зусилля тиски на робочих поверхнях кульового шарніра будуть значними, що знижує його довговічність. Це є істотним недоліком такої конструкції.

Шарніри з пружиною, дія якої напрямлена вздовж осі кульового пальця, не мають вказаного недоліку. У цій конструкції сила попереднього натягу пружини повинна перевищувати силу інерції тяги, зумовлену її вертикальним прискоренням (до 10 g) у разі переїзду через дорожні нерівності. Розраховують пружини кульових шарнірів за відомою методикою (див. розділ "Зчеплення" методичних вказівок до дипломного та курсового проектування).