Файл: Радчик А.С. Пружины и рессоры.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.08.2024

Просмотров: 124

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

воспринимать и горизонтальные усилия. Наличие трения между листами способствует быстрому затуханию колеба­ ний. Рессоры просты в изготовлении и надежны в работе.

Рессора представляет собой работающую на изгиб балку равного сопротивления, набранную из стальных полос раз­ личной длины.

Наибольшее распространение получили рессоры трех основных типов, представленных в табл. 15: а) полуэл­ липтические, представляющие собой двухопорную балку с нагрузкой, приложенной в средней части; б) кантилеверные, представляющие собой двухопорную балку, к консоли которой прикладывается рабочая нагрузка; в) четвертные (консольно защемленные).

Полуэллиптические и кантилеверные рессоры могут быть симметричными = - у ] или несимметричными.

При прочих равных условиях прогибы четвертной и сим­ метричных кантилеверной и полуэллиптической рессор относятся как 16 : 4 : 1.

Вопрос о применении того или другого типа рессор ре­ шается с учетом их взаимосвязи со смежными узлами, габа­ ритов, условий крепления и других конструктивных и экс­ плуатационных соображений. Наибольшее распространение получили полуэллиптические рессоры.

Характеристика рессор аналогична характеристике коль­ цевой пружины.

В некоторых случаях желательно получить уменьшение

жесткости рессоры при

возрастании нагрузки (например,

для создания одинаково

комфортабельных условий езды

на тяжелых грузовых автомобилях при различной степени их загрузки). Д л я достижения этой цели применяются раз­ личные конструктивные решения: применение подрессор­ ников / (рис. 32, а), которые при достижении определенной нагрузки становятся на упоры 2, увеличивая общую жест­ кость подвески; так называемые прогрессивные рессоры, изменяющие свою жесткость при выборке специально

90

Таблица 15

Формулы для расчета рессор основных типов

Рессора

Эскиз

Прогиб

 

— / — -

/,-

P

 

 

Полуэллип­

 

 

тическая

 

/? (/ _ y »

 

X

/

Кантилевер-

/>

ная

 

{

Четвертная

 

/0

I T " '

X

 

 

V ( i

 

 

 

Максимальное на­

Прогиб при

предваритель­

пряжение 0" m a x

ной осадке Fq

 

Ph

21 X

X

l

Ph

1 Г к

21

к(l ~к)

200ft

k(I -k)

200/1

/ 2

200ft

./


предусмотренного зазора между некоторыми листами (рис. 32, б) либо вследствие перекатывания коренного листа по криволинейным опорам (рис. 32, в).

Материалы, применяемые для изготовления р е с с о р

Рессоры ответственного назначения изготовляются из ле­ гированных сталей, в основном кремнистых (55С2, 6СС2, 60С2А), хромистых (50ХГ и др.), никелькремнистых (60С2Н2А). Отличительной особенностью этих сталей яв­ ляется высокий предел текучести, приближающийся к вре­ менному сопротивлению. Менее ответственные рессоры могут изготовляться из качественных углеродистых сталей.

Основные механические свойства рессорных сталей при­ ведены в табл. 3. Сортамент рессорных сталей регламенти­ рован ГОСТ 7419—55, химический состав и механические свойства — ГОСТ 14959—69.

Основные виды поперечных сечений рессорных листов представлены на рис. 33. Наибольшее распространение по­ лучили листы прямоугольного и двояковогнутого профилей (рис. 33, а, б). В тех случаях, когда необходимы дополни­ тельные меры для предотвращения бокового смещения

листов, они

изготовляются с

профилем,

показанным

на

рис. 33, в, г.

Дл я обеспечения

большей долговечности

рес­

сор рекомендуется применять

профили,

приведенные

на

рис. 33, д, е. Нейтральный слой таких листов смещен в сто­ рону растягивающих напряжений, которые, как показали многочисленные эксперименты, опаснее равновеликих сжи­ мающих.

При выборе допускаемых напряжений необходимо учи­ тывать ряд специфических факторов, влияющих на рабо­ ту рессор: циклический характер нагружения; тяжесть по­ следствий возможной аварии; некоторую неодинаковость предела прочности материала при растяжении и сжатии; неблагоприятное (при неоптимальном проектировании)


распределение напряжений между листами и их перераспре­ деление после сборки и осадки рессоры.

Ниже приведены ориентировочные, проверенные на прак­ тике значения допускаемых напряжений [а]„ в коренных

V/////////////Zb

ÇZZZZZZZZSZZZfà

а

6

Ш ^ ^ Т Ш )

ZZZZZZZZZZZZZZZZ&

д

е

Рис. 33. Формы сечений рессорных листов.

листах (с проушинами) для различных условий работы рес­ сор (без учета напряжений затяжки):

Назначение рессор-

[ст]„, кГ/лша

Рессоры железнодорожного подвижного

состава и передние

рессоры легковых

автомобилей

45—60

Задние рессоры легковых автомобилей

50—60

Рессоры грузовых

автомобилей:

 

передние

 

35—45

задние

 

45—50

Буферные рессоры

 

30—40

Р а с ч е т р е с с о р

Приближенный расчет рессор основан на следующих допущениях: рессора набрана из одинаковых по толщине листов с таким соотношением длин и конфигураций, ко­ торые образуют балку равного сопротивления изгибу; кривизна рессоры равна нулю; до сборки рессоры листы плоские (т. е. сборочные напряжения отсутствуют); силы трения между листами отсутствуют; рессора не стянута стре­ мянками и воспринимает только вертикальные нагрузки.

94

Рессоры, обладающие такими свойствами, называются идеальными. Моделью идеальной рессоры может служить комплект пластинчатых пружин, который получается в ре­ зультате разделения балки равного сопротивления в форме равнобедренного треугольника на несколько попарно сим­ метричных полос, как это показано на рис. 34.

В идеальной рессоре, например четвертной, усилия Р передаются по концам листов и прогиб составляет

 

 

 

 

 

 

F

=

— .

Р

1\

 

 

(30)

 

 

 

 

 

 

ЕІ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wz3

 

 

 

 

где / — длина рессоры; /

=

п

• суммарный момент инер­

1 2

ции

идеальной

рессоры;

Ь — ширина

рессоры;

h — тол­

щина каждого листа; п — количество листов.

 

 

Каждый лист

идеальной

рес-

 

 

 

соры испытывает одни и те ж е

 

 

 

 

максимальные напряжения,

 

по­

 

 

 

 

стоянные

по

длине

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PI

 

Plh

 

 

(31)

 

 

 

 

 

 

 

W

 

2/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2/

суммарный момент

 

 

 

 

где W = -j

 

 

 

 

сопротивления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уточненные

теоретические и

 

 

 

 

экспериментальные

 

исследова­

 

 

 

 

ния, однако, показали, что если

 

 

 

 

реальная

рессора

собрана

 

из

 

 

 

 

листов

одинаковой

толщины,

то

 

 

 

 

ее короткие листы -заметно

 

пе­

 

 

 

 

ренапряжены. В связи с этим

Рис.

34. Модель

идеальной

2—3

самых

коротких

листа

ре­

 

рессоры:

 

комендуется

изготовлять

из

по­

а — треугольная в плане балка;

лос более тонких, чем остальные.

б

— идеальная

рессора.

 

 

 

 

Д л я

того

чтобы реальная

рессора максимально

прибли­

зилась

к

балке

равного

сопротивления, длину

ее

листов

95


рекомендуется устанавливать графически. С этой целью по вертикали (рис. 35) откладывают кубы толщин листов и проводят через намеченные точки горизонтальные прямые. На верхней и нижней из них откладывают отрезки OA и СВ, соответствующие длинам первого (коренного) листа и за-

I

в.

Рис. 35. Определение длины листов рессоры.

 

делки 5. Длины

листов определяются

как расстояния от

вертикали до соответствующих точек прямой

AB.

 

У правильно спроектированной рессоры максимальные

напряжения сттах

практически

одинаковы

для всех

ее

листов.

 

 

 

 

 

Приближенные формулы, позволяющие оценить величи­

ну максимальных напряжений и прогибов

реальных

рес­

сор различных типов, приведены

в табл.

15.

В основу

вы­

вода этих формул положены соотношения (30) и (31) для идеальной четвертной рессоры.

Однако в виду того, что реальные рессоры могут состоять

из пластин различной

толщины,

суммарный момент

инер­

ции / и толщина листа

h получили более общую трактовку:

h — толщина

наиболее

толстого

(обычно коренного)

листа,

а суммарный

момент

инерции

 

 

(32)

і г і=>\

где ht — толщина г-го листа.

96


Безразмерные коэффициенты ѵ и [д., входящие в формулы для определения прогибов, учитывают изменение жесткости реальных рессор по сравнению с соответствующими идеаль­ ными.

Коэффициент V вводит поправку на влияние заделки ли­ стов стяжными скобами. Его величина определяется по эм­ пирической формуле

ѵ = 1 , 1 - 2 , 5 - 1 - ,

(33)

где s — длина заделанного участка. Формула (33) справедлива для — > 0,05.

Коэффициент качества рессоры [х учитывает степень от­ клонения реальной рессоры от идеальной и зависит от офор­ мления концов листов, соотношения их длин и других кон­ структивных параметров. Ниже приведены ориентировоч­ ные значения [д. для некоторых конструкций:

 

Конструкция рессоры

 

 

(.і

Идеальная рессора

 

 

 

 

0,5

Рессоры, близкие к идеальной, с оттянутыми концами

0,47—0,4с'

Рессоры из листов с концами, обрубленными по прямой,

 

когда второй лист равен по длине коренному,

а рессоры

 

имеют не более одного надкоренного листа

 

 

0,45

Рессоры из листов с концами, обрубленными по прямой, при

 

наличии

2—3 листов,

равных по длине коренному,

и не­

 

скольких

надкорепных

листов

 

 

 

0,43

Особо тяжелые рессоры с большим

количеством

листов

 

одинаковой длины

 

 

 

 

0,41

Важным моментом расчета

рессоры

является

определе­

ние ее

стрелки Н'

в свободном состоянии до осадки. Стрел­

ка свободной неосаженной рессоры складывается из необ­

ходимой стрелки нагруженной

рессоры Нг, деформации F,

под максимальной нагрузкой

и

пластической осадки

t

H' = Н2 + F2

+ t.

(34)

7 2-1991

97