Файл: Шасси автомобиля ЗИЛ-130. Практика проектирования, испытаний и доводки.pdf

Глава VII. ПОДВЕСКА

ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ПОДВЕСКИ

Анализ развития подвесок грузовых автомобилей как в СССР,

так и за рубежом показал, что на грузовых автомобилях средней грузоподъемности применяются зависимые подвески с листовы­ ми рессорами. Широкое распространение таких подвесок объяс­ няется простотой их изготовления и обслуживания, а также тем, что они обеспечивают вполне удовлетворительные плавность хода и устойчивость автомобиля при современных скоростях движения.

В подвеске, где полуэллиптическая листовая рессора выпол­ няет функции направляющего устройства, большое значение имеет правильный выбор конструкции крепления рессор к раме автомобиля. Это связано с тем, что коренные листы рессор под­ вергаются воздействию комплекса сил и моментов, значительно возрастающих при эксплуатации автомобилей в тяжелых дорож­ ных условиях. Если недооценить влияния этих нагрузок, эксплу­ атационная надежность подвески резко снизится. Поэтому при выборе типа крепления рессор к раме был рассмотрен и проана­ лизирован ряд наиболее распространенных на грузовых автомо­ билях конструкций с учетом их надежности, удобства и простоты обслуживания (количество точек смазки), а также экономиче­ ской целесообразности.

Основные типы крепления концов рессоры к раме или кузову автомобиля следующие:

фиксированного конца рессоры (т. е. конца рессоры, воспри­ нимающего все силы, действующие на подвеску) — с витым или отъемным ушком или на резиновой опоре;

свободного конца рессоры (т. е. конца рессоры, восприни­ мающего все силы, кроме продольных, возникающих при дви­ жении автомобиля) — на серьге, на резиновой или скользящей опоре.

Сочетание креплений концов рессоры может быть самым раз­ личным. На практике чаще всего применяется крепление фикси­ рованного конца рессоры с витым ушком и свободного конца на серьге или скользящей опоре. Сочетание витого ушка с серь­ гой, опробованного на Московском автомобильном заводе им. И. А. Лихачева, показано на рис. 41.

116

Резиновые опоры обычно используют одновременно для креп­ ления обоих концов рессоры. Вариант этого крепления, разрабо­ танный и проверенный на заводе, изображен на рис. 42.

На автомобиле ЗИЛ-130 было решено применить отъемное ушко для крепления переднего конца рессоры и скользящую опору для заднего (рис. 43). Соображения, которыми при этом руководствовались, приведены ниже.

Крепление фиксированного конца рессоры с витым ушком отличается простотой конструкции, малой стоимостью и наи­ меньшей массой по сравнению с креплениями других типов. Однако применение такого типа крепления на автомобилях, эксплуатируемых в тяжелых дорожных условиях, встречает ряд затруднений, связанных с обеспечением необходимой прочности ушка.

Наиболее распространенный и простой способ повышения прочности ушка путем увеличения толщины коренного листа не всегда дает положительный результат. Если увеличивать тол­ щину только одного коренного листа, оставляя толщину осталь­ ных листов неизменной, то это может привести к значительному снижению долговечности рессоры из-за преждевременной уста­ лостной поломки утолщенного коренного листа. Если одновре­ менно увеличить толщину коренного и остальных листов, то для сохранения заданных в расчете прогиба и среднего расчетного напряжения потребуется удлинить рессору, что не всегда воз­ можно по компоновочным соображениям, и, кроме того, может привести к нерациональному увеличению массы рессоры в связи с уменьшением числа листов ‘.

Крепление концов рессор на резиновых опорах используется в подвесках автобусов и некоторых моделей грузовых автомоби­ лей. Резиновые опоры являются хорошим изолятором от шума и гасителем вибраций, их не надо смазывать и, кроме того, они позволяют при необходимости повысить долговечность рессор, когда по соображениям компоновки нельзя существенно увели­ чить их длину. Тем не менее эта конструкция в мировой практике автомобилестроения получила весьма ограниченное применение на грузовых автомобилях по следующим причинам: повышенная масса узла по сравнению с узлами с другими способами крепле­ ния (см. табл. 44 и 45); большая стоимость узла из-за необходи­ мости применения резины высокого качества; снижение долго­

1 См. раздел «Расчет листовых рессор».

118

44. Массы деталей крепления фиксированного конца рессоры (в кг)

45. Массы деталей крепления свободного конца крепления рессоры (в кг)

*Одна втулка.

**Под массой рессорного проката понимается масса концов рессорных листов, выхо­ дящих за пределы расчетной длины рессоры.

Масса деталей крепления свободных концов рессор одной подвески при различном креплении (в кг):

119

ных колебаний, которые при определенной скорости автомобиля вступают в резонанс с собственными колебаниями всей системы управляемых колес.

Крепление фиксированного конца рессоры с отъемным ушком применяется в тех случаях, когда витые ушки не обеспечивают надежного соединения. При этом креплении толщина коренного листа, а следовательно, и длина рессоры определяются в зави­ симости толко от вертикальных нагрузок. Отъемные ушки, так же как и резиновые опоры, позволяют при необходимости повы­ сить долговечность рессор, когда по компоновочным соображе­ ниям нельзя значительно увеличить их длину.

Отъемное ушко имеет отверстие правильной геометрической формы, поэтому втулку можно подвергнуть термообработке, что значительно повышает долговечность шарнира. Данная конст­ рукция по сравнению с витым ушком отличается несколько по­ вышенной трудоемкостью изготовления и большей массой.

Крепление свободного конца рессоры с помощью скользящей опоры было выбрано для подвески автомобиля ЗИЛ-130 прежде всего потому, что в этом случае наипростейшим образом исклю­ чаются точки смазки. По долговечности указанный узел после соответствующей доводки конструкции не уступает креплению с помощью серьги и превосходит крепление на резиновой опоре.

РАСЧЕТ ЛИСТОВЫХ РЕССОР

Последовательность расчета

При расчете, ставшем стандартным, прежде всего определя­ ют суммарные моменты инерции h в см4 и сопротивления Wt

в см3:

(4) (5)

где L — длина рессоры в см;

Е — модуль упругости материала рессоры в кгс/см2; Р — нагрузка на рессору в кгс;

k ■— коэффициент прогиба; f — прогиб рессоры в см;

От — расчетное напряжение в кгс/см2.

При нахождении этих величин необходимо выполнение двух условий:

1. Момент инерции Is должен быть таким, чтобы с доста­ точной степенью точности обеспечивался заданный в расчете прогиб, возникающий под действием заданной нагрузки Р.

120

2. Момент сопротивления Ws должен соответствовать за­ данному расчетному напряжению от.

Эти условия являются необходимыми, но, как следует из фор­ мул (4) и (5), недостаточными, поскольку еще остаются неиз­ вестными две величины: коэффициент прогиба к и длина рессо­ ры L. Величину k берут с известным приближением, а затем, при необходимости, уточняют. Принятый на заводе метод выбо­ ра коэффициента k описан в следующем разделе. Длину рессо­ ры L обычно определяют методом подбора. При этом единствен­ ным показателем, позволяющим оценить правильность ее выбора, является получаемое в конечном итоге число листов п:і рес­ соры.

По статистическим данным /гл = 4-=- 18 (и даже 20). И хо­ тя в технической литературе рекомендуется число листов рес­ соры /гл = 6-=-14, все равно решение остается неопреде­ ленным.

В связи с этим расчет следует начинать с определения длины рессоры L, поскольку этот размер в наибольшей степени, чем остальные, влияет не только на качество рессоры, но и на компо­ новку автомобиля. Формула для L выводится пз выражений (4) и (5).

Чтобы увязать длину рессоры с размерами поперечного сече­ ния листов, используют общепринятое допущение, согласно ко­ торому рессору принимают состоящей из листов одинаковой толщины.

Если учесть, что поперечные сечения листов имеют прямо­ угольную форму, то приведенные выше равенста (4) и (5) при­ мут следующий вид:

(6)

(7)

где b — ширина листа в см;

tp— расчетная толщина листа в см. При этом имеется в виду, что

Iz= h + h + •••+ f

ws=*wl + wa+...+ w„,

где i], 1 .2 , ..., in — моменты инерции поперечных сечении COOT- '

ветствующих листов;

WI, W2, ..., Wn — моменты сопротивления поперечных сечений соответствующих листов.

121