Управляемый мост

Управляемым мостом троллейбуса является передний мост, состоящий из балки и поворотных кулаков, шарнирно соединенных с ней при помощи шкворней. Управляемый мост должен удовлетворять не только общим требованиям, но и специфическим и обеспечивать:

• необходимую кинематику поворота троллейбуса при всех режимах движения;

• хорошую устойчивость движения, высокую маневренность и безопасность движения;

• обеспечивать стабилизацию и иметь развал управляемых колес.

Применяются (в основном) управляемые мосты по классической схеме, состоящие из стальной неразрезной балки, рычагов рулевой трапеции, ступиц колес, конические и роликовые подшипники.

При общей конструктивной схеме управляемые мосты могут иметь некоторые особенности, зависящие от компоновки АТС, нагрузки на мост, а также различаться линейными размерами и размером поперечного сечения балки, рычагов и способами их крепления.

Как правило балки имеют площадки для крепления управляющих элементов подвески.

По сравнению с неуправляемыми мостами управляемые мосты имеют меньшее расстояние между рессорами, что позволяет получить требуемый, максимально возможный угол поворота колес.

С увеличением диаметра шин, их ширины и углов поворота колес при прочих равных условиях расстояние между рессорами уменьшается. При неизменных вертикальной и угловой жесткостях рессор уменьшение расстояния между ними приводит к снижению угловой жесткости передней подвески, что повышает нагруженность балки моста и ухудшает управляемость АТС.

Уменьшение расстояния между рессорами увеличивает вылет колеса, в результате чего повышается нагруженность балки переднего моста изгибающим моментом в вертикальной плоскости.

Балка моста как правило кованая стальная двутаврового сечения.

Иногда применяют трубчатые балки круглого или эллиптического сечения, однако, они более сложны в производстве и имеют большую стоимость.

Среднюю часть балки опускают для более низкого расположения агрегатов, устанавливаемых на передней части рамы АТС, но это ограничено дорожным просветом под балкой. Концы балки выполняются в виде кульков, которые входят в вилки поворотных цапф.

Шкворни, соединяющие вилки цапф и концы балок имеют цилиндрическую или коническую форму.

Преимущества цилиндрического шкворня состоят в простоте его изготовления, большей надежности крепления, сниженной трудоемкости обслуживания и лучшей ремонтопригодности узла.

Шкворни должны обладать повышенной твердостью и иметь мягкую сердцевину. С этой целью применяют закалку шкворня методом глубокого нагрева ТВЧ, что позволяет увеличить глубину твердого слоя до 2-2,5 мм. и значительно повысить сопротивление усталости без снижения прочности шкворня.

Наиболее нагруженной и ответственной деталью моста является поворотная цапфа. Проведенные эксперименты исследовательской работы о повышении долговечности поворотных цапф позволили сделать вывод, что на усталость поворотных цапф влияют радиусы галтели.

При увеличении радиуса галтели с 3,2 до 7,6 мм. предел выносливости детали увеличивается более чем на 50 %.

Накатка галтелей роликом увеличивает выносливость цапфы тоже на 50 %, а при увеличении поверхностной твердости с 250-285 HB до 290-320 HB увеличивается ещё на 20 %.

Для изготовления оси деталей управляемого моста применяются следующие материалы:

1. балка управления моста – Сталь 40, Сталь 45

2. Поворотная цапфа – Сталь 40Х

3. Втулка поворотной цапфы – Бронза или оловянный томпак

4. Шкворень – Сталь 45 или Сталь 18ХГТ

5. Рычаги поворотной цапфы – Сталь 40ХН или Сталь 40Х

Выбор основных параметров управляемого моста

Колея передних колес и ширина рамы определяются условиями обеспечения необходимых углов поворота управляемых колес.

Дорожный просвет под балкой переднего моста зависит от расположения деталей рулевого привода между колесами.

Максимальный угол поворота внутренних управляемых колес и разницы базы автомобиля определяют его маневренность. На большинстве современных транспортных средств этот угол составляет 38-46 градусов. Обеспечение хорошей маневренности осуществляется при угле 45 градусов.

Правильную установку управляемых колес, обеспечивающую качение с минимальной затратой мощности без значительного износа шин и с необходимой стабилизацией достигается правильным выбором углов установки шкворня и колес.

Положение шкворня определяется углами и , характеризующими его наклон в поперечной и продольной плоскостях. Поперечный угол наклона шкворня используют для стабилизации колес путем подбора, приходящегося на мост веса автотранспортного средства. В расчетах угол принимается равным от 3 до 8 градусов и обеспечивается конструкцией балки моста.

Рисунок 27. Углы установки передних управляемых колес

Продольный угол наклона шкворня вводится для стабилизации колес за счет использования боковых реакций опорной поверхности, возникающих под действием центробежной силы при повороте, и устанавливается в пределах от 1^о 30’ до 4^о в зависимости от эластичности шин и конструкции рулевого управления. Эластичность шин способствует стабилизации колес. Продольный угол наклона шкворня обеспечивается соответствующей установкой передней рессоры.

Угол развала служит для компенсации деформации в системе передней подвески и зазоров в деталях моста по мере их износа. = 0^о 30’ до 1^о 30’ и обеспечивается конструкцией моста.

Для уменьшения элементарных боковых сил, действующих в контакте управляемых колес с дорогой углу развала должно соответствовать оптимальное схождение колес (А-Б) (см. рис.) в горизонтальной плоскости, которая регулируется рулевой поперечной тягой.

Оптимальный угол схождения управляемых колес составляет в среднем от 15 до 20 % от угла развала в зависимости от типа шин и других конструктивных особенностей.

Основные размеры деталей управляемого моста

При проектировании управляемого моста необходимые размеры его деталей ориентировочно определяют путем расчета на прочность по имеющимся методикам с учетом веса, приходящегося на управляемый мост при максимальных нагрузках при торможении, заносе и динамическом ударе, также берутся в основу статистические данные по аналогичным деталям, надежность которых проверена опытом эксплуатации.

Расчеты на прочность позволяют ориентировочно выбрать необходимые размеры детали, т.к. нельзя учесть нагрузки достаточно полноценно, вызывающие усталости, поломки и определяющие долговечность детали. Объясняется это тем, что детали управляемого моста не являются подрессоренными массами в эксплуатации находящихся под воздействием переменных нагрузок, которые зависят как от условий эксплуатации так и от конструктивных параметров АТС и его узлов.

Таблица. Рекомендуемые (и допустимые) основные параметры двутавровой балки.

Максимальная нагрузка на мост, кН	Высота сечения	Ширина полки	Диаметр отверстия под шкворень		Предел текучести материала , МПа
	В средней части, мм
20	70 (75)	52 (64)	30		687
26,5	75	64	35		785
34,3	85 (90)	65 (70)	38		785
44,1	95 (105)	75 (80)	45		785
59,0	105	80	50		785
68,7	115	85	50/39* под конический шкворень		785

В связи с большим числом факторов, влияющих на нагруженность деталей управляемого моста, оценка их надежности и долговечности в процессе конструкторско-экспериментальных работ является сложной задачей.

Воздушная среда и микроклимат пассажирского помещения

Воздушная среда пассажирского помещения засоряется пылью, испарениями красок от материалов и проникающими в салон через щели отработавшими газами и продуктами сгорания. Условно принимается, что один пассажир выделяет углекислоты - 20-23 л/час, тепла – 110-120 ккал/час, влаги 40 -280 г/час. Количество пыли и вредных веществ, вносимых в изделие не может быть нормировано. В средних условиях запыленность воздуха крупных городов: 0,8-1,8 мг/м³, индустриальных городов: 1,6-3 мг/м³. Для нетоксичной пыли, содержащей частицы кварца допустимая концентрация – 2 мг/м³, для других видов пыли – 10 мг/м³.

Запыленность воздуха салона 6-10 мг/м³ может быть признана предельно допускаемой.

Углекислый газ CO₂ нетоксичен, но при содержании в воздухе 2,25% CO₂ соответствующее уменьшение в воздухе кислорода приводит к депрессии, к болезненному состоянию.

Микроклимат пассажирского салона характеризуется температурой, влажностью воздуха и скоростью воздушных потоков. К характерным температурам относятся: температура воздуха в салоне, разность температур на уровне ног и головы пассажира, разность температур окружающего воздуха и внутри салона летом и зимой и изменение температуры в салоне по времени. Эффективной температурой называется температура неподвижного воздуха при 100-процентной относительной влажности, которая оказывает воздействие на человека такое же, как и температура при относительной влажности неподвижного воздуха не равной 100%. Относительной влажностью воздуха φ_в называется отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при той же температуре. В обычных условиях воздух считается сухим при φ_в ≤ 30%, нормально влажным при φ_в = 50%-60%, влажным при φ_в ≥ 80-90%. Нормальная влажность воздуха для большинства людей – 30-70%. Понятие эквивалентно – эффективной температуры учитывает кроме температуры и влажности воздуха также и скорость движения воздуха. Зависимость между температурой воздуха в жилых и общественных помещениях и температуры наружного воздуха в летнее время при φ_в = 35%-70% принята: при наружной 10⁰С – в помещении 20, и соотв.: 20-21; 25-22; 30-25 (для лета). Для зимы при φ_в = 40%-70% температура окружающего воздуха рекомендуется 19-21⁰С. По рекомендациям нормативных документов при температуре окружающего воздуха 25⁰С средняя температура в салоне на уровне 1м от пола при закрытых дверях должна быть рана 14..18⁰С. Минимальная температура на уровне пола около деверей – 5⁰С. Скорость движения воздуха в летнее время – 0,5 м/с, в зимнее – 0,2 м/с.

Разность температур наружного и внутреннего воздуха различна для зимы и лета. В германии принята следующая зависимость температуры в пассажирской помещении от наружной температуры:

.

Перепад температур выражается графически:

Рисунок . .Перепад t_н и t_к наружного воздуха и пассажирского помещения в летнее время

Для лета рекомендуется перепад . По рекомендации нормативных документов часовая кратность обмена воздуха при скорости движения изделия 15 км/ч должна быть не менее 20. Другие источники рекомендуют 20-140 в час.

В летний период при температуре наружного воздуха 25-30⁰С можно условно принять тепловыделение одного человека 110 ккал в час, температуру внутренних панелей 40⁰С. В этом случае температура воздуха внутри изделия больше температуры окружающего воздуха, так как она складывается из температур основных источников.

, где

температура от солнечной инсоляции;

тепловыделения пассажиров;

тепло от двигателей и шасси.

Для охлаждения воздуха в салоне скорость подаваемого системой воздуха должна быть:

, где

количество тепла, подлежащее удалению из салона,

- теплоемкость воздуха, 0,24ккал/(кг∙⁰С)

плотность воздуха, 1,2 кг/м³

Минимальное количество воздух с учетом скорости воздуха, подаваемого в салон в течение одного часа для поддержания необходимого уровня содержания углекислоты:

, где

V_в1 – объем углекислоты, выделяемый одним человеком за час;

V_в2 – предельно допустимое содержание углекислоты в 1 м³ наружного воздуха.

V_в3 – 0,0003…0,0005 м³.

Количество воздуха на одного человека для снижения влажности:

, где

С_вп – количество водяных паров, выделяемых человеком при температуре 15-40⁰С,

d₁ – влагосодержание наружного воздуха. Зимой d₁ = 0,5…5,0 г/кг. Летом d₁ = 6…16 г/кг.

d₂ – влагосодержание воздуха, выходящего из салона. Зимой d₁ = 5…8 г/кг. Летом d₁ = 8…19 г/кг.

плотность воздуха.