Выбор основных конструктивные параметры рессор

За основную конструкцию при расчете принимают эллиптическую рессору, которая рассматривается как четверть эллиптической рессоры.

Одной из основных задач при создании любой конструкции является обеспечение равнопрочности во всех сечениях.

Представляем расчетную рессору в виде консольной защемленной балки с переменным прямоугольным сечением, на конце которой действует только вертикальная нагрузка Р. Тогда в любом сечении балки, удаленном от точки приложения нагрузки на расстояние х и имеющем ширину bх, высоту hх (схема Б) напряжение изгиба

Рисунок 24. Схемы формообразования рессор

Это значит, что для обеспечения равенства напряжений во всех сечениях рессоры необходимо, чтобы геометрические размеры сечения удовлетворяли условию:

,

где k – коэффициент пропорциональности

На практике для автомобильных средств наибольшее применение получили рессоры следующих видов:

1. Рессора, представляющая собой балку постоянной толщины с линейно изменяющейся шириной (схема Б)

2. Рессоры, представляющие собой балку постоянной ширины, с параболически изменяющейся толщиной. Такие рессоры называются параболическими или малолистовыми.

Приведенные схемы рессор (Б) и (В) являются близкими к идеальной конструкции.

Действительные формы рессор отличаются от них. Это вызвано технологическими причинами, необходимостью сопряжения рессор и деталей крепления, а также тем, что рессоры кроме вертикальных воспринимают также продольные, поперечные и скручивающие нагрузки..

Обычно малолистовые рессоры имеют 2-3 листа, а многолистовые – 6-14 листов.

Прогиб многолистовой рессоры f определяется из соотношения:

,

К₁ – коэффициент заполнения площади, т.е. отношение площади действительной рессоры к площади идеального треугольника.

- для идеальной рессоры треугольной формы К₁ =1

- для балки постоянного сечения К₁ =2

К₂ – эмпирический коэффициент для рессор автомобильных средств большой грузоподъемности, равен К₂ =1,22

Е – модуль упругости для рессорных сталей, Е=2,05 10⁶ кг/см²

- активная длина рессоры в сантиметрах

J – момент инерции сечения у основания треугольника.

Максимальное напряжение у основания идеального треугольника

,

где h – толщина листа.

,

где f – полный прогиб.

Это выражение для предварительного определения длины рессоры в зависимости от прогиба и толщины листа.

При расчете параболических рессор с учетом, что все листы имеют одинаковую толщину пользуются зависимостями:

где: - напряжение в листах рессоры при нагрузке Р, Мпа;

Р – нагрузка на рессору, Н;

- расчетная длина рессоры, см;

z – число листов рессоры;

b – ширина рессоры, см;

h – максимальная толщина листа рессоры, см;

f – прогиб рессоры, см;

- коэффициент, учитывающий конструкцию рессоры;

Q – масса рессоры в кг.;

- плотность рессорной стали, = 0,00785 кг/см³;

- расчетная толщина конца листа рессоры, см.;

- полная длина рессоры;

и зависит от отношения расчетной толщины места к его максимальной толщине.

Между листами рессор существуют силы трения, вызывающие значительные сопротивления деформации рессоры.

Вертикальная сила Рт, затрачиваемая на преодоление сил трения в рессоре, зависит в основном от коэффициента трения листов рессоры, взаимно смещающихся при прогибе. Число трущихся поверхностей равно числу листов, уменьшенному на единицу.

Принимая, что нормальная сила взаимодействия между листами распределена равномерно получаем, что ее равнодействующая приложена в середине длины листа.

Передаточное отношение плеча силы трения к плече силы, приложенной к рессоре определяется как:

Затрачиваемая на преодоление трения в одной поверхности трения сила: .

Для рессоры, состоящей из z листов: .

Применение скользящих опор рессор увеличивает силу на преодоление трения на 10%-15%.

Определение напряжений в рессоре определяется из соотношения:

где h – толщина листа рессоры.