5 Функциональный и прочностной расчёт переднего тормоза

5.1 Расчет максимально возможного тормозного момента

Прежде чем проектировать тормоза мобильных машин необходимо знать величину максимально возможного тормозного момента, который может быть реализован в определенных условиях эксплуатации машины и уже потом, с учетом найденной величины максимально возможного реализуемого момента, приступить к проектированию тормозов.

Из рассмотрения сил, действующих на мобильную машину при установившемся торможении на горизонтальном участке дороги (рисунок 5.1), определяем максимальные моменты трения переднего и заднего тормозов проектируемой машины, исходя из условия полного использования сцепления шин с дорогой:

(5.1)

(5.2)

где М – максимально возможные моменты трения передних и задних тормозов в случае одновременного торможения всеми колесами автомобиля;

φ – коэффициент сцепления шин с дорогой, φ = 0,8;

r – радиус качения колеса, r= 0,324 м ;

m – масса автомобиля, m = 2600 кг;

а = 1,7 м, h = 0,6 - координаты центра масс автомобиля;

L – база автомобиля, L = 3,5 м;

n₂, n₂ – число колес с тормозами, соответственно, на передней и задней осях автомобиля.

Тогда произведя расчёт получим:

Так как тормозной момент передних тормозов больше чем задних то дальнейший расчёт будем производить, используя М₁.

т – масса машины; g – ускорение свободного падения; a,b,h – координаты центра масс машины; L – база мобильной машины.

Рисунок 5.1 – Силы, действующие на мобильную машину при торможении на горизонтальном участке дороги.

5.2 Расчет основных параметров тормозов

Для определения основных геометрических параметров воспользуемся формулой для расчета величины тормозного момента:

(5.3)

где N – сила, прижимающая накладку к диску;

– коэффициент трения;

– средний радиус трения (принимаем из прототипа ).

Следовательно:

(5.4)

Максимальное удельное давление равно:

, (5.5)

где – внутренний радиус поверхности трения диска;

– наружный радиус поверхности трения диска;

– центральный угол кольцевого сегмента (накладки).

.

Среднее удельное давление определяется как

; (5.6)

N – сила прижимающая накладку к диску; – средний радиус трения; – внутренний радиус поверхности трения диска; – наружный радиус поверхности трения диска; – центральный угол кольцевого сегмента (накладки).

Рисунок 5.2 – Расчетная схема дискового тормоза

5.3 Прочностной расчёт элементов тормозного механизма

Наиболее сложно и тяжело нагруженными деталями дискового тормоза являются диск и скоба.

В общем случае скоба дискового тормоза приводится к расчетной схеме бруса с участком, очерченным по дуге окружности, концы которой переходят в прямолинейные участки, к которым приложена распирающая сила Р (рисунок 5.3).

Максимальное значение изгибающего момента

; (5.7)

где – распирающая сила;

– плечо приложения силы на прямолинейном участке (принимаем равным м);

– радиус дуги окружности (принимаем равным м).

– распирающая сила; – плечо приложения силы ; – радиус дуги окружности; – текущее значение длинны прямолинейного участка; – текущее значение угла дуги окружности.

Рисунок 5.3 – Расчётная схема скобы

Изгибающий момент, действующий в сечении скобы:

(5.8)

Из данного выражения видно, что максимальный момент в сечении скобы будет развиваться при , так как . Следовательно опасным сечением скобы будет сечение при .

Напряжение в сечении скобы:

(5.9)

где W = 0,00000628 м³ – момент сопротивления сечения скобы.

Перемещение концов скобы (её раскрытие) под действием рассматриваемых сил найдём по формуле:

(5.10)

где – жесткость сечения скобы на изгиб