
Методичка. Методы расчета многоцелевых гусеничных и колесных машин (расчет элементов силовой передачи). Часть 2
.pdf
МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
В.В. КУВШИНОВ
МЕТОДЫ РАСЧЕТА МНОГОЦЕЛЕВЫХ ГУСЕНИЧНЫХ И КОЛЕСНЫХ МАШИН
(расчет элементов системы подрессоривания)
Часть 2
МОСКВА 2009
3
МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
В.В. КУВШИНОВ
МЕТОДЫ РАСЧЕТА МНОГОЦЕЛЕВЫХ ГУСЕНИЧНЫХ И КОЛЕСНЫХ МАШИН
(расчет элементов системы подрессоривания)
Часть 2
Учебное пособие
Утверждено в качестве учебного пособия
редсоветом МАДИ(ГТУ)
МОСКВА 2009
4
УДК 629.113 ББК 39.33
Кувшинов В.В. Методы расчета многоцелевых гусеничных и колесных машин (расчет элементов системы подрессоривания): Учебное пособие. Часть 2/МАДИ(ГТУ). – М., 2009. – 25 с.
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. Г.И. Гладов канд. техн. наук, доц. А.И. Архипов
В учебном пособии (часть 2) представлен материал по дисциплине «Методы расчета многоцелевых гусеничных и колесных машин (МГ и КМ)», касающийся вопросов расчета элементов подвесок МГ и КМ. Рассмотрены методы расчета упругих и демпфирующих элементов подвесок и направляющих устройств. Учебный материал излагается в четырех лекциях, а применение конкретных методов расчета рассматривается на практических занятиях.
Пособие предназначено для студентов автотранспортных вузов, обучающихся по специальности «Многоцелевые гусеничные и колесные машины » и изучающих дисциплину «Методы расчета МГ и КМ», а также может быть полезным и для студентов родственных специальностей.
©Московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет), 2009
5
Введение
Внастоящем учебном пособии приводится содержание лекций
ирекомендуемый список литературы, а также расчетные схемы к лекционному материалу по расчету элементов силовой передачи (часть 1) и расчету элементов системы подрессоривания (часть 2). Также приводятся типовые контрольные вопросы и контрольные задачи, необходимые для подготовки студентов к аттестации по дисциплине «Методы расчета МГ и КМ».
1. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Лекция №5
Расчет оптимальных значений коэффициентов жесткости упругих элементов и коэффициентов сопротивления амортизаторов. Определение ходов подвески. Расчет подвески с торсионным упругим элементом: исходные данные, расчетная схема подвески, определение угла, обеспечивающего требуемый дорожный просвет машины, расчет диаметра и длины рабочей части торсиона. Определение размеров головок торсиона.
Литература: [3], [4], [6], [7].
Лекция №6
Проектировочный расчет многолистовой рессоры: исходные данные, расчетная схема, определение длины рессоры, определение жесткости рессоры в свободном состоянии. Расчет параметров поперечного сечения рессоры и количества листов в рессоре. Особенности расчета однолистовой рессоры: типы однолистовых рессор, расчет параметров рессор второго и третьего типов. Проектировочный расчет пружинного упругого элемента: исходные данные, определение геометрических параметров пружины, её деформации и напряжения.
Литература: [1], [3]-[6], [8].
6
Лекция №7
Проектировочный расчет двухтрубного телескопического амортизатора двухстороннего действия: исходные данные, расчетная схема, определение хода и диаметра поршня. Расчет площадей калиброванных отверстий, обеспечивающих характеристики отбоя и сжатия и перепускных отверстий на ходах отбоя и сжатия. Определение объёма компенсационной полости.
Особенности расчета однотрубного амортизатора. Определение площадей отверстий, обеспечивающих требуемую характеристику амортизатора.
Литература: [3], [4], [6], [7].
Лекция №8
Расчет пневматического упругого элемента (ПУЭ) в жесткой оболочке с одной ступенью давления и встроенным демпфирующим элементом: исходные данные, расчетная схема, определение диаметра поршня, объёмов давлений газа при различных ходах ПУЭ. Определение площадей отверстий, обеспечивающих требуемые демпфирующие характеристики.
Проектирование направляющих устройств подвески: типы расчетов, критерии оптимизации, определение нагрузок на направляющие устройства. Расчетные режимы движения машин.
Литература: [1], [2].
2. ТЕМАТИКА КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ
( Упругие элементы, амортизаторы, направляющие устройства )
ТЕМА №5
Расчет оптимальных параметров подвески
1.Какой параметр является определяющим при расчете коэффициента жесткости упругого элемента?
2.Какой параметр является определяющим при расчете коэффициентов сопротивления амортизаторов?
7
3.Как определяются коэффициенты сопротивления амортизатора с несимметричной характеристикой?
4.Как рассчитываются хода подвески?
ТЕМА №6
Расчет упругих элементов подвески
1.Какие исходные данные требуются при расчете упругих элементов?
2.Что такое расчетная схема подвески, и как она выполняется?
3.Что называется установочным углом подвески?
4.Как определяются геометрические размеры головок торсиона?
5.Чем отличается коэффициент жесткости рессоры, установленной на машине, от коэффициента жесткости рессоры в свободном состоянии?
6.Как определяется количество листов в многолистовой рессоре?
7.Какие существуют типы однолистовых рессор?
8.Какой тип однолистовой рессоры чаще всего применяется и почему?
9.Какие параметры пружинного упругого элемента определяются при его расчете?
ТЕМА №7
Расчет амортизаторов и ПУЭ
1.Какие исходные данные требуются при расчете амортизаторов?
2.Сколько потоков рабочей жидкости при ходах отбоя и сжатия амортизаторов различных конструкций?
3.По какому ходу амортизатора рассчитывается диаметр его поршня и почему?
4.Как определяются расходы рабочей жидкости на различных ходах амортизатора?
5.Как определяются объемы и давление газа при различных ходах ПУЭ?
6.Каков порядок расчета и построения характеристик ПУЭ?
8
ТЕМА №8
Проектирование направляющих устройств (НУ)
1.Перечислите типы расчетов НУ, их цели и порядок выполнения.
2.Каковы критерии оптимизации при выполнении кинематического расчета НУ?
3.Какие силы действуют на НУ от машины и от опорной поверхности при различных ходах подвески?
4.Какие режимы движения машины принимаются в качестве расчетных случаев при прочностном расчете НУ?
3.ТЕМАТИКА ЗАДАЧ ПО ЛЕКЦИОННОМУ МАТЕРИАЛУ
1.Определение коэффициентов жесткости упругих элементов.
2.Определение коэффициентов сопротивления амортизаторов.
3.Определение ходов подвесок и частот собственных колебаний.
4.Расчет конструктивных параметров упругих элементов.
5.Расчет конструктивных параметров амортизаторов.
6.Определение параметров состояния газа в ПУЭ.
7.Определение нагрузок на НУ.
ПРИМЕРНЫЕ ЗАДАЧИ ПО РАССМАТРИВАЕМОМУ УЧЕБНОМУ МАТЕРИАЛУ
Задача №1
Дано. Двухосное колесное транспортное средство, имеющее во всех подвесках одинаковые упругие элементы. Масса подрессоренной части Mп = 4000 кг, коэффициент нормальной жесткости шин Cш = 485 кН/м.
Определить: коэффициенты приведенной жесткости упругих элементов подвесок транспортного средства, имеющего частоту собственных вертикальных колебаний подрессоренной части Kz = 1,5 Гц.
9
Задача №2
Дано. Двухосное колесное транспортное средство, у которого амортизаторы установлены на передней оси. Масса подрессоренной части Mп = 2000 кг.
Определить: коэффициенты сопротивления амортизаторов на ходах сжатия и отбоя при условиях: подрессоренная масса имеет частоту собственных вертикальных колебаний Kz = 1,6 Гц; коэффициент апериодичности σz = 0,3; амортизаторы имеют несимметричную характеристику с коэффициентом несимметричности αа = 3.
Задача №3
Дано. Гусеничная машина имеет торсионную подвеску катков радиусом rk = 300 мм с поперечным их расположением и дорожный просвет hk = 400 мм. Опорные катки связаны с торсионами через балансиры, длина которых rб = 400 мм. Торсионы расположены внутри корпуса машины на расстоянии от нижней точки машины h = 100 мм и имеют угол закрутки под статической нагрузкой γст = 150.
Определить: установочный угол балансира.
Задача №4
Дано. Независимая однорычажная подвеска с продольным расположением рычага имеет упругий элемент, выполненный в виде торсиона круглого сечения с коэффициентом жесткости, приведенным к оси катка равным Ср = 20 кН/м. При полном ходе подвески угол между рычагом и горизонталью составляет α = +100. Длина рычага rб = 0,5 м. Установочный угол рычага α0 = 300. Торсион изготовлен из материала, имеющего [τ ]дин = 1100 МПа, G = 7,5·104 МПа.
Определить: диаметр и длину рабочей части торсиона.
Задача №5
Дано. Коэффициент сопротивления амортизатора на ходе отбоя rао = 24000 Нс/м. Характеристика амортизатора – линейная.
10
Определить: площадь отверстий, определяющих характеристику хода отбоя, и площадь отверстий, перепускающих жидкость из компенсационной полости в цилиндр при ходе отбоя, для двухтрубного амортизатора. Принять коэффициент расхода μ = 0,7, удельный вес жидкости γ = 9000 H/м3, диаметр штока dш = 0,014 м, диаметр поршня DП = 0,04 м, скорость поршня, при которой открываются ограничительные клапаны ν = 0,3 м/с. Для перепускных отверстий р = 0,04 МПа.
Задача №6
Дано. Многолистовая симметричная рессора длиной Lр = 0,75 м состоит из листов прямоугольного сечения и имеет коэффициент жесткости в свободном состоянии Ср = 10 кН/м. В средней части рессора крепится к мосту транспортного средства стремянками, расстояние между которыми dс = 0,08 м. Рессора имеет коэффициент формы αр = 1,3 и полную деформацию fр = 0,17 м.
Определить: толщину и ширину листов рессоры, изготовленной из материала со следующими характеристиками: [σ] = 1000 МПа; Е = 2,1·105 МПа.
Задача №7
Дано. Коэффициент жесткости упругого элемента подвески машины Ср = 150 кН/м, статический ход fст = 0,12 м. Амортизатор имеет линейную несимметричную характеристику с коэффициентом несимметричности α = rао/rас = 3,5. Среднее значение коэффициента сопротивления амортизатора ra = 40 кНс/м.
Определить: при каких скоростях движения поршня амортизатора откроются ограничительные клапаны отбоя и сжатия, если они рассчитаны на следующие усилия открытия: при ходе отбоя на силу Raomax = 1,2Руст; при сжатии Racmax = 0,4Руст, где Руст – упругая сила в подвеске под статической нагрузкой.
Задача №8
Дано. 2-осная машина полной массой М = 10000 кг имеет на всех осях амортизаторы с несимметричной характеристикой с
11
коэффициентом несимметричности α = rao/rac = 3,5, обеспечивающие коэффициент апериодичности σz = 0,35. Подвеска машины симметричная по амортизаторам. Абсциссы осей колес от центра тяжести подрессоренной части І1 = а; І2 = -2а. Частота собственных вертикальных колебаний Кz = 1,4 Гц, коэффициент неподресссоренной массы Кμ = 0,15.
Определить: значения коэффициентов сопротивления амортизаторов на ходах отбоя и сжатия для всех подвесок машины.
Задача №9
Дано. 5-осная колесная машина полной массой М = 40000 кг с коэффициентом неподрессоренных масс Кμ = 0,2. Шины колес имеют коэффициент нормальной жесткости Сш = 900 кН/м. Частота собственных колебаний Кz = 1,5 Гц. Абсциссы осей колес от центра тяжести подрессоренной части І1 = 2а; І2 = а; І3 = 0; І4 = -а; І5 = -2а. Подвески колес имеют одинаковые упругие элементы.
Определить: значения коэффициентов жесткости упругих элементов и статических ходов подвесок.
Задача №10
Дано. Многолистовая симметричная рессора имеет рабочую длину Lр = 0,7 м и состоит из 8 листов. Листы рессоры прямоугольного сечения с параметрами: толщина h = 3 мм; ширина в = 27 мм. Коэффициент формы рессоры αр = 1,25.
Определить: коэффициент жесткости рессоры в свободном состоянии, изготовленной из материала с Е = 2,1·105 МПа.
Задача №11
Дано. Пневматический упругий элемент с газом, заключенным в жесткую оболочку и с одной ступенью давления, имеет диаметр поршня D = 80 мм. Под статической нагрузкой на поршень действует сила Pст = 40 кН. Статический и динамический хода поршня соответственно равны: fПст = 0,055 м; fПд = 0,055 м.