Методичка. Методы расчета многоцелевых гусеничных и колесных машин (расчет элементов силовой передачи). Часть 2

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

В.В. КУВШИНОВ

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МНОГОЦЕЛЕВЫХ ГУСЕНИЧНЫХ И КОЛЕСНЫХ МАШИН

(расчет элементов системы подрессоривания)

Часть 2

МОСКВА 2009

5

Введение

Внастоящем учебном пособии приводится содержание лекций

ирекомендуемый список литературы, а также расчетные схемы к лекционному материалу по расчету элементов силовой передачи (часть 1) и расчету элементов системы подрессоривания (часть 2). Также приводятся типовые контрольные вопросы и контрольные задачи, необходимые для подготовки студентов к аттестации по дисциплине «Методы расчета МГ и КМ».

1. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Лекция №5

Расчет оптимальных значений коэффициентов жесткости упругих элементов и коэффициентов сопротивления амортизаторов. Определение ходов подвески. Расчет подвески с торсионным упругим элементом: исходные данные, расчетная схема подвески, определение угла, обеспечивающего требуемый дорожный просвет машины, расчет диаметра и длины рабочей части торсиона. Определение размеров головок торсиона.

Литература: [3], [4], [6], [7].

Лекция №6

Проектировочный расчет многолистовой рессоры: исходные данные, расчетная схема, определение длины рессоры, определение жесткости рессоры в свободном состоянии. Расчет параметров поперечного сечения рессоры и количества листов в рессоре. Особенности расчета однолистовой рессоры: типы однолистовых рессор, расчет параметров рессор второго и третьего типов. Проектировочный расчет пружинного упругого элемента: исходные данные, определение геометрических параметров пружины, её деформации и напряжения.

Литература: [1], [3]-[6], [8].

6

Лекция №7

Проектировочный расчет двухтрубного телескопического амортизатора двухстороннего действия: исходные данные, расчетная схема, определение хода и диаметра поршня. Расчет площадей калиброванных отверстий, обеспечивающих характеристики отбоя и сжатия и перепускных отверстий на ходах отбоя и сжатия. Определение объёма компенсационной полости.

Особенности расчета однотрубного амортизатора. Определение площадей отверстий, обеспечивающих требуемую характеристику амортизатора.

Литература: [3], [4], [6], [7].

Лекция №8

Расчет пневматического упругого элемента (ПУЭ) в жесткой оболочке с одной ступенью давления и встроенным демпфирующим элементом: исходные данные, расчетная схема, определение диаметра поршня, объёмов давлений газа при различных ходах ПУЭ. Определение площадей отверстий, обеспечивающих требуемые демпфирующие характеристики.

Проектирование направляющих устройств подвески: типы расчетов, критерии оптимизации, определение нагрузок на направляющие устройства. Расчетные режимы движения машин.

Литература: [1], [2].

2. ТЕМАТИКА КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ

( Упругие элементы, амортизаторы, направляющие устройства )

ТЕМА №5

Расчет оптимальных параметров подвески

1.Какой параметр является определяющим при расчете коэффициента жесткости упругого элемента?

2.Какой параметр является определяющим при расчете коэффициентов сопротивления амортизаторов?

7

3.Как определяются коэффициенты сопротивления амортизатора с несимметричной характеристикой?

4.Как рассчитываются хода подвески?

ТЕМА №6

Расчет упругих элементов подвески

1.Какие исходные данные требуются при расчете упругих элементов?

2.Что такое расчетная схема подвески, и как она выполняется?

3.Что называется установочным углом подвески?

4.Как определяются геометрические размеры головок торсиона?

5.Чем отличается коэффициент жесткости рессоры, установленной на машине, от коэффициента жесткости рессоры в свободном состоянии?

6.Как определяется количество листов в многолистовой рессоре?

7.Какие существуют типы однолистовых рессор?

8.Какой тип однолистовой рессоры чаще всего применяется и почему?

9.Какие параметры пружинного упругого элемента определяются при его расчете?

ТЕМА №7

Расчет амортизаторов и ПУЭ

1.Какие исходные данные требуются при расчете амортизаторов?

2.Сколько потоков рабочей жидкости при ходах отбоя и сжатия амортизаторов различных конструкций?

3.По какому ходу амортизатора рассчитывается диаметр его поршня и почему?

4.Как определяются расходы рабочей жидкости на различных ходах амортизатора?

5.Как определяются объемы и давление газа при различных ходах ПУЭ?

6.Каков порядок расчета и построения характеристик ПУЭ?

8

ТЕМА №8

Проектирование направляющих устройств (НУ)

1.Перечислите типы расчетов НУ, их цели и порядок выполнения.

2.Каковы критерии оптимизации при выполнении кинематического расчета НУ?

3.Какие силы действуют на НУ от машины и от опорной поверхности при различных ходах подвески?

4.Какие режимы движения машины принимаются в качестве расчетных случаев при прочностном расчете НУ?

3.ТЕМАТИКА ЗАДАЧ ПО ЛЕКЦИОННОМУ МАТЕРИАЛУ

1.Определение коэффициентов жесткости упругих элементов.

2.Определение коэффициентов сопротивления амортизаторов.

3.Определение ходов подвесок и частот собственных колебаний.

4.Расчет конструктивных параметров упругих элементов.

5.Расчет конструктивных параметров амортизаторов.

6.Определение параметров состояния газа в ПУЭ.

7.Определение нагрузок на НУ.

ПРИМЕРНЫЕ ЗАДАЧИ ПО РАССМАТРИВАЕМОМУ УЧЕБНОМУ МАТЕРИАЛУ

Задача №1

Дано. Двухосное колесное транспортное средство, имеющее во всех подвесках одинаковые упругие элементы. Масса подрессоренной части Mп = 4000 кг, коэффициент нормальной жесткости шин Cш = 485 кН/м.

Определить: коэффициенты приведенной жесткости упругих элементов подвесок транспортного средства, имеющего частоту собственных вертикальных колебаний подрессоренной части Kz = 1,5 Гц.

9

Задача №2

Дано. Двухосное колесное транспортное средство, у которого амортизаторы установлены на передней оси. Масса подрессоренной части Mп = 2000 кг.

Определить: коэффициенты сопротивления амортизаторов на ходах сжатия и отбоя при условиях: подрессоренная масса имеет частоту собственных вертикальных колебаний Kz = 1,6 Гц; коэффициент апериодичности σz = 0,3; амортизаторы имеют несимметричную характеристику с коэффициентом несимметричности αа = 3.

Задача №3

Дано. Гусеничная машина имеет торсионную подвеску катков радиусом rk = 300 мм с поперечным их расположением и дорожный просвет hk = 400 мм. Опорные катки связаны с торсионами через балансиры, длина которых rб = 400 мм. Торсионы расположены внутри корпуса машины на расстоянии от нижней точки машины h = 100 мм и имеют угол закрутки под статической нагрузкой γст = 150.

Определить: установочный угол балансира.

Задача №4

Дано. Независимая однорычажная подвеска с продольным расположением рычага имеет упругий элемент, выполненный в виде торсиона круглого сечения с коэффициентом жесткости, приведенным к оси катка равным Ср = 20 кН/м. При полном ходе подвески угол между рычагом и горизонталью составляет α = +100. Длина рычага rб = 0,5 м. Установочный угол рычага α0 = 300. Торсион изготовлен из материала, имеющего [τ ]дин = 1100 МПа, G = 7,5·104 МПа.

Определить: диаметр и длину рабочей части торсиона.

Задача №5

Дано. Коэффициент сопротивления амортизатора на ходе отбоя rао = 24000 Нс/м. Характеристика амортизатора – линейная.

10

Определить: площадь отверстий, определяющих характеристику хода отбоя, и площадь отверстий, перепускающих жидкость из компенсационной полости в цилиндр при ходе отбоя, для двухтрубного амортизатора. Принять коэффициент расхода μ = 0,7, удельный вес жидкости γ = 9000 H/м3, диаметр штока dш = 0,014 м, диаметр поршня DП = 0,04 м, скорость поршня, при которой открываются ограничительные клапаны ν = 0,3 м/с. Для перепускных отверстий р = 0,04 МПа.

Задача №6

Дано. Многолистовая симметричная рессора длиной Lр = 0,75 м состоит из листов прямоугольного сечения и имеет коэффициент жесткости в свободном состоянии Ср = 10 кН/м. В средней части рессора крепится к мосту транспортного средства стремянками, расстояние между которыми dс = 0,08 м. Рессора имеет коэффициент формы αр = 1,3 и полную деформацию fр = 0,17 м.

Определить: толщину и ширину листов рессоры, изготовленной из материала со следующими характеристиками: [σ] = 1000 МПа; Е = 2,1·105 МПа.

Задача №7

Дано. Коэффициент жесткости упругого элемента подвески машины Ср = 150 кН/м, статический ход fст = 0,12 м. Амортизатор имеет линейную несимметричную характеристику с коэффициентом несимметричности α = rао/rас = 3,5. Среднее значение коэффициента сопротивления амортизатора ra = 40 кНс/м.

Определить: при каких скоростях движения поршня амортизатора откроются ограничительные клапаны отбоя и сжатия, если они рассчитаны на следующие усилия открытия: при ходе отбоя на силу Raomax = 1,2Руст; при сжатии Racmax = 0,4Руст, где Руст – упругая сила в подвеске под статической нагрузкой.

Задача №8

Дано. 2-осная машина полной массой М = 10000 кг имеет на всех осях амортизаторы с несимметричной характеристикой с

11

коэффициентом несимметричности α = rao/rac = 3,5, обеспечивающие коэффициент апериодичности σz = 0,35. Подвеска машины симметричная по амортизаторам. Абсциссы осей колес от центра тяжести подрессоренной части І1 = а; І2 = -2а. Частота собственных вертикальных колебаний Кz = 1,4 Гц, коэффициент неподресссоренной массы Кμ = 0,15.

Определить: значения коэффициентов сопротивления амортизаторов на ходах отбоя и сжатия для всех подвесок машины.

Задача №9

Дано. 5-осная колесная машина полной массой М = 40000 кг с коэффициентом неподрессоренных масс Кμ = 0,2. Шины колес имеют коэффициент нормальной жесткости Сш = 900 кН/м. Частота собственных колебаний Кz = 1,5 Гц. Абсциссы осей колес от центра тяжести подрессоренной части І1 = 2а; І2 = а; І3 = 0; І4 = -а; І5 = -2а. Подвески колес имеют одинаковые упругие элементы.

Определить: значения коэффициентов жесткости упругих элементов и статических ходов подвесок.

Задача №10

Дано. Многолистовая симметричная рессора имеет рабочую длину Lр = 0,7 м и состоит из 8 листов. Листы рессоры прямоугольного сечения с параметрами: толщина h = 3 мм; ширина в = 27 мм. Коэффициент формы рессоры αр = 1,25.

Определить: коэффициент жесткости рессоры в свободном состоянии, изготовленной из материала с Е = 2,1·105 МПа.

Задача №11

Дано. Пневматический упругий элемент с газом, заключенным в жесткую оболочку и с одной ступенью давления, имеет диаметр поршня D = 80 мм. Под статической нагрузкой на поршень действует сила Pст = 40 кН. Статический и динамический хода поршня соответственно равны: fПст = 0,055 м; fПд = 0,055 м.