4.4.1 Расчет параметров силового винта

Принимаем, что винт будет изготовлен из стали 35Х. Принимаем длину винта l=110 мм, один конец винта будет иметь сферическую опору, противоположный конец в сечении – квадратную форму для установки съемной рукоятки. Схема силового винта приведена на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 – Схема силового винта

По результатам расчетов (см. п 3.4) сила зажима (сила создаваемая винтом), необходимая для удержания рессоры, F_заж>161 Н.

При расчете винта необходимо определить напряжения сжатия и среза в резьбе (т.е. проверить на износостойкость), произвести расчет на прочность и устойчивость винта (продольный изгиб) с целью определения правильности выбора материалов и способности винта выдерживать заданные нагрузки.

Средний диаметр d₂, мм, резьбы винта:

(4.3)

где F_заж– сила, развиваемая винтом, Н; y–отношение высоты гайки к среднему диаметру резьбы (для гаек] принимаем y=1,2) [p] – допускаемое удельное давление для резьбы (по рекомендации для стали по стали [p]=7), МПа.

Тогда

С учетом запаса прочности принимаем d₂ = 16 мм и по ГОСТ 10177-62 назначаем упорную, одноходную самотормозящую резьбу с наружным диаметром d₃ = 18 мм, средним диаметром d₂=16,5 мм, внутренним – d₁ = 14,5 мм, шагом S = 2 мм и высотой профиля резьбы h = 2,982 мм.

Напряжение сжатия _см в резьбе при принятых условиях не должно превышать предельно допустимое, т.е. должно быть обеспечено условие прочности (износостойкости):

(4.4)

где z_b–число рабочих витков резьбы (гайки);

d₂–средний диаметр резьбы (d₂ = 16,5), мм;

h–высота профиля резьбы (n=2,982), мм;

[_сж]–допустимое напряжение смятия (для стали 35Х [_сж]=7), МПа.

Для определения числа витков необходимо знать глубину завинчивания винта (или высоту гайки) Н, мм:

H=·d₂, (4.5)

где -отношение высоты гайки к среднему диаметру резьбы (для целых гаек принимаем =1,2).

Тогда

H=1,2·16,5=20 мм.

Принимаем Н=25 мм.

В свою очередь число витков резьбы z_b:

, (4.6)

где S–шаг резьбы (по условию S=2), мм.

Тогда

Напряжение среза при принятых условиях не должно превышать предельно допустимое, т.е. должно быть выполнено условие прочности:

(4.7)

где d–наружный диаметр (d = 18), мм;

Н–глубина завинчивания (Н=25), мм;

k–коэффициент полноты резьбы (для упорной резьбы k=0,65 [11]);

k_т.–коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы (k_т = 0,7);

[τ_ср]–предельно допустимое напряжение среза (для стали 35Х [τ_ср]=89), МПа

Тогда

Т.к. стержень винта работает на сжатие и имеет свободную длину (расстояние l от подпятника до гайки) его необходимо проверить на прочность и устойчивость (продольный изгиб).

Объединенное условие прочности и устойчивости (продольный изгиб) :

(4.8)

где d₁–внутренний диаметр резьбы винта (по условию d₁=14,5), мм;

k_п–коэффициент понижения допускаемого напряжения на сжатие в зависимости от гибкости стержня винта λ;

[_c]–предельно допустимое напряжение на сжатие (для стали 35Х [_c]=320) МПа.

Гибкость винта λ:

(4.9)

где μ–коэффициент приведения длины винта (для винтов с одной опорой и направлением в гайке μ=1);

l–длина рабочей части стержня винта, подверженной продольному изгибу (с учетом минимальной толщины пакета листов рессоры в месте закрепления принимаем l=70), мм;

i–радиус инерции сечения винта

Тогда коэффициент уменьшения допускаемых напряжений k_п с учетом гибкости винта λ=19 для сталей повышенного качества равен k_п = 0,95.

Тогда по условию прочности:

Условие прочности с учетом устойчивости выполняется, винт выдержит заданные нагрузки, материал выбран правильно.

4.5 Компоновка

С учетом размеров, массы и способа крепления рессор разработан захват. Основой захват с консольным закреплением будет служить планка-гайка с прямоугольной формой.

Для установки направляющих планок скольжения на планке-гайке , в боковых поверхностях последней предлагаем просверлить соосно два отверстия d=15 мм. Крепить направляющие планки после их установки в отверстия планки-гайки предлагаем с помощью ручной электродуговой сварки. На направляющих планках будут смонтированы раздвижные упорные рычаги 3, на концах которых предлагаем выполнить отверстия по форме направляющих планок. Рабочий чертеж рычага приведен в графической части дипломного проекта. Форма направляющей планки и отверстия в рычаге выполнены с учетом того, что они исключат проворачивание рычага относительно направляющей планки. Длина планок скольжения выбрана с учетом обеспечения подвода к рессорам с различной шириной листов, свободного прохода через листы упоров рычагов 3, а так же сведение их при замене рессоры до упора в боковые поверхности листов.

Для исключения соскальзывания (выпадения) упорных рычагов с направляющих планок на концах последних предлагаем просверлить два отверстия (по одному в планке) под установку шплинтов 10.

Для исключения неравномерности прижатия листов рессоры при ее замене (закреплении) с одной стороны (конца) силового винта 5 предлагаем выполнить сферическую (шаровую) опору, на которую будет установлен подпятник 7. Со второй стороны (конца) винта 5 предлагаем выполнить головку квадратного сечения для установки на ней съемной рукоятки привода 9 привода силового винта 5. Рабочий чертеж винта представлен в графической части дипломного проекта. Для исключения падения рукоятки с головки силового винта в ступице рукоятки 9 и круглой головке винта 5 предусмотрены соосные отверстия под стопорные штифты 10.

С целью увеличения площади контакта опорной поверхности при зажиме рессоры опорный, поворотный подпятник 4 предлагаем выполнить на шарнирной опоре. С учетом формы опорной головки силового винта 2 и свободного проворачивания подпятника, в корпусе последнего предлагаем выполнить полусферическую полость. Фиксирование шаровой опоры силового винта 2 на подпятнике 4 будет обеспечено при помощи заглушки 5, в которой так же будет выполнена полусферическая полость под шаровую опору винта 2. Крепление заглушки 5 в корпусе подпятника 4 будет обеспечено с помощью 4-х винтов М6, для которых в корпусе подпятника 4 предлагаем просверлить 4-е отверстия М6, а в корпусе заглушки 5 – четыре отверстия d=7 мм. Рабочие чертежи деталей также приведены в графической части.

Для установки захвата на стреле – пантографе тележки – подъемника предусмотрено отверстие в планке – гайке 1, в которой предлагаем запрессовать ось 7 крепления захвата, выполненную по размеру отверстия в кронштейне стрелы – пантографа тележки – подъемника.

Захват для задних рессор 3-хосных автомобилей имеет аналогичную конструкцию, что и захват с консольным закреплением, но отличается от последнего габаритными размерами и конструкцией опорного подпятника.

Основой захвата так же будет служить планка – гайка 1 прямоугольной формы с размерами планки – гайки консольного захвата. Для установки направляющих планок на гайке, в ее боковых поверхностях предлагаем просверлить два отверстия (соосно). Оси которых будут смещены на величину 65 мм с учетом ширины и толщины упорного рычага 3.

На направляющих планках будут смонтированы раздвижные рычаги, длина которых выбрана с учетом максимальной толщины (высоты) рессоры в средней части, высоты подпятника и рабочего хода винта. Длина направляющих планок так же выбрана с учетом развода упорных рычагов, при размещении рессоры на упорах захвата, в зависимости от расположения стяжных хомутиков, формы коренного листа и диаметра ступицы балансира задней подвески.

Силовой винт 2 имеет аналогичную конструкцию и размеры, что и винт консольного захвата, т.е. с одной стороны выполнена шаровая опора под установку опорного подпятника, с другой – головка квадратного сечения под съемную рукоятку привода силового винта.

Опорный подпятник 4 отличается от подпятника консольного захвата несколько большими размерами, а так же наличием в опорной поверхности заглушки 5 отверстия, выполненного для прохода центрального стяжного болта рессоры, с учетом диаметра и высоты выступающей части болта (головки). Способ установки захвата на стреле – платформе тележки аналогичен захвату с консольным закреплением.