7. Расчет амортизатора

   1. Определение основных размеров амортизатора

В качестве демпфирующего элемента подвески разрабатывают гидравлический телескопический амортизатор двустороннего действия с газонаполненной компенсационной камерой (амортизатор). Для него основными размерами являются диаметры поршня D_п и штока d_шт, а также полная длина между осями проушин l_а.

Полная длина амортизатора между осями проушин l_а определяется из конструктивных соображений и составляет 0,758 м. Для нахождения диаметров поршня D_п и штока d_шт необходимо знать силовое передаточное отношение , которое здесь равно 1,8. Оно позволяет перейти от сил, приведенных к оси ОК, к силам, непосредственно действующим на шток амортизатора. Максимальная сила, действующая на шток амортизатора, будет достигаться при полностью выбранном ходе подвески в начале обратного хода, когда приведенная сила от упругого элемента подвески максимальная. Связь между силами, приведенными к штоку амортизатора R_шт и приведенными к оси ОК, определяют по формуле 46.

. 4646\* MERGEFORMAT ()

Давление в штоковой полости амортизатора также будет максимальным. Обычно оно ограничено возможностями уплотнительных устройств и для современных конструкций, как правило, не превышает 15…45 МПа. Исходя из значения допустимого давления в штоковой полости амортизатора [p] вычисляют минимальный диаметр поршня по формуле 47 [1].

, 4747\* MERGEFORMAT ()

где i_шт.п — отношение диаметра штока d_шт к диаметру поршня D_п. Обычно оно находится в диапазоне от 0,3 до 0,4.

Тогда для i_шт.п = 0,4:

Окончательно принимают диаметр поршня D_п = 0,165 м, а диаметр штока d_шт = 0,065 м.

Фактическое значения максимального давления жидкости p_max в гидроцилиндре рассчитывают по формуле 47, подставляя в нее известные диаметры поршня D_п и штока d_шт, тогда

Это значение не превышает допустимого.

2. Расчет толщины стенок амортизатора

Для обеспечения достаточной жесткости и прочности гидроцилиндра амортизатора следует рассчитать и выбрать толщину его стенки. Работа амортизатора обеспечивается перетеканием жидкости через калиброванные отверстия дросселирующей системы. При этом вязкая жидкость при изменении формы и сечения ядра потока создает сопротивление, представляющее собой перепад давления перед сопротивлением. Таким образом, гидроцилиндр амортизатора нагружен внутренним давлением, которое создает меридиональное и окружное напряжения в его стенках. Согласно теории Мора, полагая минимальное главное напряжение равным нулю, эквивалентное напряжение σ_экв вычисляют по формуле 48.

, 4848\* MERGEFORMAT ()

где δ — толщина стенок гидроцилиндра, м.

Гидроцилиндры амортизаторов изготавливают, как правило, из конструкционных и легированных сталей с хорошей свариваемостью. В данной конструкции принимают Сталь 30ХГСА по ГОСТ 4543-2016. Для нее предел текучести составляет 490∙10⁶ Па. Толщина стенок гидроцилиндра δ принимается равной 0,01 м. Тогда эквивалентное напряжение σ_экв, вычисленное по формуле 48:

Полученное значение не превышает допустимое.

3. Расчет штока амортизатора на устойчивость

Помимо прочности и жесткости гидроцилиндра, достаточно жестким на изгиб должен быть и штока амортизатора. С этой целью проводят расчет штока на устойчивость для амортизатора с полностью выдвинутым штоком [1]. Критическая сила, вызывающая потерю устойчивости, должна значительно превышать возникающие при работе амортизатора усилия при прямом ходе подвески.

Расчетная схема амортизатора при определении критической силы представлена на рисунке 8.

l — длина амортизатора между осями проушин при полностью выдвинутом штоке;

P_кр — критическая сила

Рисунок 8 — Расчетная схема к определению критической силы

Критическую силу P_кр определяют по формуле 49.

, 4949\* MERGEFORMAT ()

где E — модуль Юнга, Па.

Тогда, по формуле (50):

Максимальная сила, действующая на шток амортизатора на прямом ходе подвески, с учетом силового передаточного отношения составляет 342428 Н. Это значение в 13,5 раза меньше критической силы потери устойчивости.