Число витков должно быть кратным 0,5, т.к. при этом концы крайних витков будут развернуты в разные стороны.
После определения диаметра проволоки и числа витков следует найти размеры, имеющие значение для высоты автомобиля.
Одним из таких размеров является та высота Lw, которую пружина будет иметь под действием начальной нагрузки Fw. Нижний предел размера Lw зависит от наименьшей рабочей высоты Ln, т.е. от длины, которую будет иметь пружина, полностью сжатая до такого состояния, когда витки даже с учетом предусмотренного покрытия не касаются один другого. При определении величины Ln следует использовать максимально возможный диаметр проволоки dmax, т.е. средний диаметр с допускаемым положительным отклонением. В рассматриваемом примере dmax=14,08+0,08=14,16 мм. Длина пружины при полной нагрузке (длина блока при плотном прилегании всех витков), мм:
Lb1=(n+1,1)dmax=(5+1,1)∙14,16= 86,376 мм.
Стоящая в скобках цифра 1,1 учитывает прижатые концевые витки.
Sa=cdmaxn= 0,19∙14,16∙5 = 13,452 мм.
Ln=Lb1+Sa=86,376 +13,452 = 99,828 мм,
где коэффициент c определяется по рис. 2.125 [1] как функцию индекса пружины w. В приведенном примере при w=11,36 коэффициент c=0,19.
Высота пружины при начальной нагрузке:
Lw=f1F+Ln=64,28+99,828 = 164,108 мм.
Высота пружины в свободном состоянии без нагрузки:
L0=Lw+Fw/CF= 164,108+2754,89/20 = 301,85 мм.
Используя L0, следует проверить устойчивость пружины, т.е. ее продольный изгиб под нагрузкой. Коэффициент гибкости:
l=L0/Dm=301,85/160=1,887.
Относительная упругость, приведенная на рис. 2.126 [1], определяется по уравнению:
(L0–Lb1)/L0=(301,85–86,376)/301,85=0,7138.
В соответствии с рис. 2.126 [1] при коэффициенте гибкости l=1,887 и условии по относительной упругости: (L0-Lb1)/L0=0,7138, опасность продольного изгиба — отсутствует.
Кроме того необходимо учитывать следующие соображения: пружина очень редко бывает максимально сжата, а в основном – на 0,9 величины хода подвески; от продольного изгиба пружину предохраняет корпус амортизатора; изменение Dm приводит к отсутствию продольного изгиба.
Для пружин, изготавливаемых в условиях крупносерийного производства, из шлифованных прутков изготовители указывают допуски Тр, исчисляемые в ньютонах в соответствие со следующей формулой:
TP=±(0,5[1,5 мм+0,03(L0–Lb1)]∙CF+0,01Fω).
TP=±(0,5∙[1,5+0,03∙(301,85–86,376)]∙20+0,01∙2754,89)=±107,19 H.
На чертеже с учетом округления должно быть указано:
Длина пружины 164 мм при 2755±107 Н.
Наносимый на чертеже наружный диаметр будет иметь значение:
Da=Dm+d=160+14,08=174,08 мм.
И принимая допуск, указанный в колонке “шлифованные прутки” (по табл. 2.5 [1]), получаем диаметр 174.08±1,5 мм, или округленно 174±1,5 мм.
8 Расчет характеристики амортизатора
Амортизатор, предназначенный для гашения колебаний колес и кузова, повышает плавность хода автомобиля, устойчивость движения,
Долговечность упругих элементов и шин. Решающее влияние на все указанные выше качества автомобиля оказывает правильный выбор характеристики амортизатора, т.е. правильный выбор зависимости силы на штоке амортизатора от скорости относительного перемещения штока и цилиндра. Математически эта зависимость устанавливается уравнением:
Pa=kaVnn,
Где Pa – сила на шток амортизатора;
Vn – скорость относительного перемещения штока и цилиндра амортизатора;
ka – коэффициент пропорциональности;
n – показатель степени, который обычно колеблется в пределах 1 – 2.
Конструктивно амортизатор в проектируемой подвеске располагается внутри направляющей пружинной стойки. Так как передаточное число iX=1,0112 близко к единице, то перемещение штока должно соответствовать величине, близкой к ходу колеса 150 мм.
На рис. 8.1 изображена линейная характеристика современного гидравлического амортизатора, которая обычно определяется следующими параметрами: коэффициентами сопротивления отбоя kao и сжатия kac при закрытых клапанах амортизатора; коэффициентами сопротивления k¢ao и k¢ac при открытых клапанах и силами на штоке амортизатора Рао и Рас, при которых открываются клапаны амортизатора.
Величины коэффициентов kao и kac определяются расчетом, исходя из требований к плавности хода или устойчивости движения автомобиля. Силы на штоке автомобиля могут быть определены по формулам:
Pao=kaoVxo и Pac=kacVxc.
Скорости относительного движения штока и цилиндра амортизатора Vx0 и Vxc, соответствующие моменту открытия клапанов, обычно лежат в пределах 0,3 – 0,52 м/с.
Величины коэффициентов k¢ao и k¢ac обычно не рассчитываются. Однако, если имеется экспериментально определенная характеристика, то они могут быть рассчитаны по формулам:
В большинстве конструкций амортизаторов показатель степени n не равен единице, однако характеристика амортизатора для инженерных расчетов приводится к линейной.
При выборе характеристики амортизатора, обычно, задаются величиной парциального коэффициента апериодичности, рассматривая подвеску как одномассовую систему:
где kn – приведенный коэффициент сопротивления амортизатора;
g – ускорение силы тяжести;
Cn – жесткость подвески;
ТСТ – статическая нагрузка на подвеску.
Диапазон коэффициента апериодичности y=0,15…0,30. Жесткость подвески c1=19576 Н/м (на одно колесо). Нагрузка на одно колесо Nv= 2885 Н. Принимая y=0,17, определяем kn:
При несимметричной характеристике необходимо, зная величину kn, установить приведенные коэффициенты сопротивления амортизатора при сжатии и отбое. С этой целью необходимо выбрать отношение a=kno/knc, которое для современных амортизаторов находится в пределах от 2 до 5. В этом случае принимая a=3, получим:
kno=a∙knc=3∙407,895=1223,685 Нс/м.
Действительные коэффициенты сопротивления амортизатора определяются из выражений:
kao=kno(dS/dfa)2 и kac=knc(dS/dfa)2,
где S – вертикальная деформация подвески;
fa – относительное перемещение поршня и цилиндра амортизатора.
Для данного случая dS/dfa является ни чем иным, как кинематическим передаточным числом подвески iX=1,0112.
kao=1223,685∙(1,0112)2=1251,25 Нс/м;
kac=407,895∙1,01122=417,08 Нс/м.
Силы на штоке амортизатора:
Pao=kaoVxo;
Pac=kacVxc,
где Vxo и Vxc – скорости относительного движения штока и цилиндра амортизатора при ходах отбоя и сжатия, соответствующие моменту открытия клапанов.
Из диапазона 0,3…0,52 м/с принимаем скорость Vxo=Vxc=0,5 м/с в связи с тем, что подвеска довольно жесткая для легкового автомобиля, имеет большой ход и воспринимает высокие нагрузки.
Pao=1251,25∙0,5=625,625 H»626 H.
Pac=417,08∙0,5=208,54»209 H.
Величины коэффициентов сопротивления амортизатора при открытых клапанах принимаем:
– при отбое - k¢ao=400 Нс/м,
– при сжатии - k¢ac=300 Нс/м.
Относительная скорость перемещения штока и цилиндра V¢xo=V¢xc=0,8 м/с.
P¢ao=Pao+k¢ao(V¢xo-Vxo)=626+400∙(0,8–0,5)=746H.
P¢ac=Pac+k¢ac(V¢xc-Vxc)=209+300∙(0,8–0,5)=299 H.
Столь низкие на первый взгляд демпфирующие силы и коэффициенты рассчитаны с учетом того, что в направляющей втулке амортизатора создаются достаточно высокие нагрузки, вызывающие силу трения, также являющуюся демпфирующей и которую нужно учитывать при выборе характеристики амортизатора.
По результатам расчета строим характеристику амортизатора.
Рис 8.1 Характеристика амортизатора
9 Построение графика изменения колеи в зависимости от хода колеса
Рис. 9.1
Очевидно, что изменение колеи Dd можно вычислять по формуле:
где Df – изменение хода колеса от горизонтального положения рычага, мм.
Для расчета достаточно взять Dfmax=85 мм, т.к. и для Df1 и для Df2 значения будут одинаковы. Для расчета возьмем 14 точек:
Изменение колеи, мм. Если считать, что колесо движется сверху вниз, то для участка В3-В0 (рис. 10.1 ) Db будет положительным, а для участка В0-В8 – отрицательным.
Таблица 9.1
|
||||
|
||||
10 ОХРАНА ТРУДА.
Охрана труда в Украине регламентируется законом «Об охране труда», принятым в 1933 году.
Согласно ГОСТ 12.0.002–80. «Система стандартов безопасности труда. Термины и определения». Охрана труда — это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранения здоровья и работоспособности человека в процессе труда.
Техника безопасности — это система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
