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

Из совместного решения выражений (4) — (7) находим

з

/р, которую округляют до ближайшего размера согласно ГОСТу 7419—55.

После этого в соответствии с принятыми значениями L и /р уточняются расчетные напряжение ат и прогиб f по формулам

(4) и (5).

Выбор основных параметров рессоры

Расчетные схемы листовой рессоры показаны на рис. 44. При расчете предполагается, что во время изгиба отдельные листы соприкасаются по всей длине (гипотеза общей кривизны). Рес­ сору рассчитывают из изгиб от вертикальной силы Р с учетом действия только нормальных напряжений о.

В качестве расчетной силы Р, действующей на рессору, при­ нимается вес груженого автомобиля, приходящийся на передние и задние колеса, за вычетом веса неподрессоренных частей. При определении веса последних в него включают половину веса основных рессор.

Вес деталей и узлов, имеющих шарнирную связь с подрессо­ ренными и неподрессоренными частями (продольная рулевая тяга, амортизатор, карданные валы), не учитывают.

Для автомобиля ЗИЛ-130 вес неподрессоренных частей пе­ редней оси был принят равным 475 кгс, а задней оси 950 кгс.

Прогиб рессоры f. Расчетный прогиб рессоры является пара­ метром, характеризующим качество подвески. Эту величину вы­ бирают в зависимости от типа и назначения автомобиля и она может находиться в пределах от 25 до 250 мм.

Передние рессоры грузовых автомобилей ЗИЛ-150 и ЗИЛ-164 имели прогиб соответственно 54 и 70 мм. Увеличивая Д можно

122

снизить частоту собственных колебаний подрессоренных частей автомобиля, а следовательно, н вертикальные ускорения.

Для автомобиля ЗИЛ-130 было решено несколько увеличить прогиб передних рессор, доведя его до 80—90 мм. Характеристи­ ки задних подвесок автомобилей ЗИЛ-130 и ЗИЛ-164 примерно одинаковы,

Рис. 44. Расчетные схемы:

а — листовая рессора; б — рессора в спрямленном со­ стоянии; в — схема эквивалентной однолистоной балки

Расчетное напряжение стт . Среднее расчетное напряжение выбирают в зависимости от режима работы рессоры и заданного прогиба f. Между расчетным напряжением и прогибом f суще­ ствует определенная взаимосвязь. При увеличенном прогибе f может быть допущено большее напряжение от: Первоначально зависимость между ат н f принималась прямолинейной. В даль­ нейшем на основе анализа удельной металлоемкости листовых

123

от показателя напряженного состояния П, при выборе которого учитывают режим работы рессоры п ее прогиб f.

Рекомендации по выбору показателя напряженного состоя­ ния II содержатся в статье Б. М. Дышмана '.

Толщина листов t. Большей частью листовые рессоры пред­ ставляют собой набор листов одинаковой толщины, которую определяют по формуле (9).

В некоторых конструкциях рессор несколько листов, обычно самых длинных, делают более толстыми, а число групп листов разной толщины достигает трех. В данном случае величина tp, определенная по выражению (6 ), представляет собой толщину

эквивалентной однолистовой балки, на основании которой может быть найдена толщина каждого из листов, составляющих пакет рессоры.

Необходимость применения более толстого коренного листа может возникнуть при использовании крепления концов рессоры к раме с помощью витых ушков, чтобы повысить их прочность. Вместе с тем увеличение толщины листов по сравнению с рас­ четной, определенной по выражению (9), приводит к увеличению рабочего диапазона изменения напряжения более толстых лис­ тов. При большой разнице толщины листов изменение напряже­ ния возрастает настолько, что долговечность более толстых лис­ тов значительно снижается. Чтобы избежать этого, на новых моделях грузовых автомобилей было применено крепление рес­ сор к раме при помощи отъемного ушка и скользящей опоры. При этом пакет рессоры можно составлять из листов одинаковой толщины, что обусловливает более рациональное использование металла рессоры.

Коэффициент прогиба к. При определении коэффициента прогиба к был использован эквивалент рессоры в виде однолис­ товой балки постоянной толщины tp. В плане эта балка (рис. 44, в) представляет собой две равнобочные трапеции, при­ мыкающие друг к другу большими основаниями. В дальнейшем эквивалент такой формы именуется ß-балкой.

Расчетное сечение эквивалентной балки имеет одинаковые с рассчитываемой рессорой момент инерции /„ и момент сопро­ тивления Wn.1

1 Дышмам Б. М. Расчет основных параметров рессор с учетом металлоем­ кости.— «Автомобильная промышленность», 1959, № 1.

124

Коэффициент прогиба ß-балкп может быть определен по сле­ дующей формуле:

где ß — коэффициент формы; ß = — (см. рис. 44, ß).

В

Как следует из рис. 44, в, для рессор, пакет которых состав­ лен из листов одинаковой толщины, коэффициент формы опре­ деляется отношением чисел листов, т. е.

«л ’

где nL— число листов, длина которых равна L или больше ее; пл — общее число листов.

Неоднократная экспериментальная проверка показала, что действительный коэффициент прогиба рессоры с достаточной степенью точности совпадает с величиной kp, определенной по формуле (11). Важно, что в ней учитывается число листов nL, поскольку от этой величины в значительной степени зависит эф­ фективность использования металла, а следовательно, и масса рессоры.

Как правило, у рессор грузовых автомобилей nL = 2. Наряду с этим встречаются рессоры, у которых nL — 3. К последним относятся рессоры автомобилей ЗИЛ-150, ЗИЛ-151, ЗИЛ-164 и ЗИЛ-157.

Изменение числа листов nL с трех до двух позволило, не сни­ жая долговечности задних основных рессор автомобилей ЗИЛ-164, уменьшить массу одной рессоры примерно на 1,8 кг. Вследствие этого для всех рессор автомобилей ЗИЛ-130 было принято nL = 2 .

Выбирая общее число листов пл, нужно учитывать, что при лл < 8 неоправданно повышается расход металла. Это объяс­

няется тем, что при выбранном пь уменьшение общего числа листов способствует приближению рессоры к балке постоянного сечения (см. рис. 44), масса которой при прочих равных услови­ ях в 3 раза больше массы балки равного сопротивления.

На рис. 45 приведена зависимость массы рессоры от числа листов пл; построенная на основе расчета передних рессор авто­ мобиля ЗИЛ-130.

Кривая 1 характеризует изменение массы, когда в качестве эквивалентной рессоры используется ß-балка. С увеличением числа листов пл масса непрерывно уменьшается. Кривая 2 по­ строена с учетом зоны а, расположенной между стремянками крепления рессоры к передней оси или заднему мосту автомо­ биля. При учете этой зоны, размер которой не зависит от изме­ нения числа листов, масса рессоры снижается до определенного предела, после чего либо остается неизменной, либо незначитель­

125

но возрастает. Точка перегиба кривой 2 соответствует рацио­ нальному числу листов, которое в данном случае равно 1 1 .

Подобный анализ был произведен для всех рессор автомоби­ ля ЗИЛ-130, в результате чего было выявлено, что рациональное

Расчет передней рессоры

Исходные данные. 1. Согласно техническим условиям нагруз­ ка на переднюю ось автомобиля с грузом 5 тс составляет 2575 кгс. Отсюда расчетная нагрузка на одну рессору

где вес неподрессоренных частей равен 475 кгс.

2.Расчетный прогиб рессоры f принимаем равным 80 мм

(без учета затяжки стремянок).

3.Для определения среднего расчетного напряжения прини­ маем П = 1300. Тогда согласно формуле (10)

мобилей ЗИЛ-150 и ЗИЛ-164. В соответствии с ГОСТом 7419—55 ширина профиля равна 65 мм.

126

Определение основных параметров. I. Расчетную длину рес­

соры определяем по выражению (8 ). Рессора состоит из листов

9

5. Преобразуя выражение (10), находим показатель напря­ женного состояния

П = -%^- = — = 1296.

Vf 2,83

6 . Дополнительно к исходным данным выбираем длину по­

следнего (короткого) листа Ьп, от которого зависит форма про­ дольного контура рессоры, а следовательно, и ее масса.

Известно, что средняя зона рессоры, заключенная между стремянками (см. рис. 44, а), при деформациях рессоры не вся участвует в работе. Если расстояние между стремянками обоз­ начить через А, то при nL = 2

а = 0,65/1. Согласно компоновке передней подвески, расстояние между стремянками А = 10,5 см, тогда

а = 0,65• 10,5 = 6,825 см.

127