F_TО-2= 12,78 ∙ 1 ∙ 4 = 51,12 м².

5.2 Обоснование принятой конструкторской разработки и результаты патентного поиска

Применение конструкторской разработки увеличит срок службы подвески, а также напрямую влияет на объем перевозимого груза.

Увеличение срока службы упругого элемента подвески – увеличение затухания существенно уменьшает среднее значение прогиба рессор на дорогах с неровной поверхностью и повышает тем самым усталостную прочность упругого элемента.

Автотранспортное предприятие осуществляет перевозку грузов различного веса. Автомобильный парк не имеет широкой разномарочности. Поэтому автомобили загружены не полностью.

Вследствие колебания автомобиля часть мощности двигателя расходуется. Увеличение затухания уменьшает дополнительные затраты мощности двигателя, достигающие при периодических неровностях и особо неблагоприятных условиях.

Увеличение затухания уменьшает деформацию шины при периодической возмущающей силе и увеличивает этим ее срок службы.

Увеличение качества амортизатора автомобиля ведет к увеличению скоростей движения на дорогах с неровным покрытием.

Для увеличения срока службы грузоподъемности необходимо рассчитать и установить комплект дополнительных рессор, а также установить соответствующий показателям амортизатор.

В последнее время участились случаи продажи и установки «подрессорников УАЗ» кустарного производства с кронштейнами от «ГАЗели» и стремянкой из арматуры. Это может привести к плачевному результату, когда на кочке или ямке подвеска вашего автомобиля просто выйдет из строя.

5.3 Устройство и принцип работы подвески

Подвеска автомобиля состоит из четырех продольных полуэллиптических рессор, работающих совместно с гидравлическими телескопическими амортизаторами двухстороннего действия.

Задняя подвеска автомобиля состоит из устройств: упругого и гасящего.

Задняя подвеска автомобиля вагонной компоновки состоит из: рессоры, дополнительной рессоры, буфера и амортизатора.

Техническая характеристика

Тип подвески зависимая

Рессора продольная полуэллиптическая,

состоит из 13 листов, длина 1200мм,

ширина 45 мм, толщина 6,5 мм,

профиль листов трапециевидный с

параболическими кромками

Дополнительная рессора продольная с оттянутыми концами

состоит из 6 листов, длиной 750 мм,

700 мм, 600 мм, 550 мм, 450 мм, 400 мм толщиной 6,5 мм, шириной 45 мм

Амортизатор двухстороннего действия, модель

2905006-13, длина от центра

проушин в сжатом состоянии 380мм, в разжатом состоянии 575 мм. Объем 410 мл. Диаметр цилиндра 40 мм

Грузоподъемность автомобиля до 2,5 т

Грузоподъемность одной

рессоры до 0,8 т

Главной частью упругого устройства подвески являются упругие элементы – рессора и подрессорник. Параметры упругого элемента оценивают по его упругой характеристике.

Устройство, гасящее колебание в подвеске и называемое амортизатором, совместно с трением в подвеске создает силы сопротивления колебаниям автомобиля и переводят механическую энергию колебаний в тепловую. На автомобилях широко применяются гидравлические амортизаторы двухстороннего действия: рычажные и телескопические. Телескопические амортизаторы легче рычажных, имеют более развитую поверхность охлаждения, работают при меньших давлениях (2,5 - 5,0 МПа), технологичнее в производстве. В силу указанных преимуществ они получили широкое распространение на отечественных и зарубежных автомобилях. Основные параметры и размеры телескопических амортизаторов стандартизированы (ГОСТ 11728 – 76).

5.4 Расчет рессорной подвески

5.4.1 Построение желаемой упругой характеристики подвески

Построение упругой характеристики рессорной подвески производят с упрощениями: пренебрегаем трением в подвеске и действием неподрессоренных масс; считают упругую характеристику рессоры прямолинейной; исходят из того, что на колесо действует только нормальная реакция дороги Z; сила, деформирующая рессору, равная реакции Z, а прогиб рессоры равен ходу колеса.

Определяем статическое значение нормальной реакции для ненагруженного автомобиля Z’_c, задаются желаемой частотой собственных колебаний подрессоренных масс, определят статический ход колеса h’_c, обеспечивающий необходимую плавность хода ненагруженного автомобиля. Откладывая полученные значения Z’_c и h’_c (рисунок 5.1), проводят прямую ОА, представляющую собой ориентировочную упругую характеристику проектируемой подвески.

Определяет нормальную статистическую реакцию на колесо при полной нагрузке на автомобиль Z”_с и находят по графику соответствующий ей ход h’_c колеса.

При нагрузке Z_max и линейной характеристики рессоры динамический ход колеса получается приемлемо большим. Для его ограничения устанавливают деформируемый резиновый буфер. Это позволяет задаться величиной динамического хода. Для легковых автомобилей принимают h_Д = 0,5 h_с; для автобусов h_Д = 0,75 h_с; для грузовых автомобилей h_Д = 1,0 h_с. Откладывая значение Z_max и h_Д на графике находят точки D и С характеристики (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 Упругая характеристика зависимой рессорной подвески с дополнительной рессорой

Высокие динамические возможности подвески реализуются сравнительно редко, поэтому допускается значительное увеличение жесткости в конце хода сжатия. Учитывая это, задают деформацию буфера в пределах f_б = (0,35 / 0,40) h_Д.

Нагрузки, действующие на заднюю подвеску нагруженного грузового автомобиля, различаются значительно, вследствие чего для нагруженного автомобиля статический прогиб получается неприемлемо большим. Это и вызывает применение дополнительной рессоры. Принимают, что дополнительная рессора включается в работу при нагрузке

Z_c³ = Z_c² + (G₂² + G¹₂) / 4, (5.1)

где G”₂ и G’₂ – часть веса соответственно нагруженного и ненагруженного автомобиля, приходящаяся на задний мост [12].

Z_c³ = 250 + (1200 + 500) / 4 = 425 кг

На ориентировочной упругой характеристике (рисунок 5.1) отмечают точку с ординатой Z'''_c, соответствующую началу вступления в действие дополнительной рессоры.

Установлено, что жесткости дополнительной с_доп и основной с_осн= tg α рессор должны быть связаны зависимостью исходя из которой строят участок характеристики, на котором обе рессоры должны работать совместно. Для этого через точку В проводят линию BE, пересекающую линию ОБ под углом γ = arctg с_доп из построенного графика находят ход h"_c колеса при полной нагрузке на колесо и проверяют достигается ли необходимая плавность хода.

С_доп ≤ С_осн ∙ ∆h_c / h'_c, (5.2)

где С_доп – жесткость дополнительной рессоры;

С_осн – жесткость основной рессоры;

h'_c – статический ход колеса.

С_осн = tgα, (5.3)

С_доп = 1 ∙ 6 / 9 = 0,66

Принимаем 0,38

С_осн = tg45 = 1

γ = arctgC_доп, (5.4)

где γ – угол совместной работы двух рессор

γ = arctg0,38 = 21°.

Определяем динамический ход рессоры

fp_доп = 0,4 ∙ h_c (5.5)

fр_доп = 0,4 ∙ 9 =3,6 см.

Последний участок характеристики, когда вступает в действие резиновый буфер.

Найденные и принятые значения из рисунка 5.1

h'_с = 9 cм, h"₂ = 15 см, h'''₂ = 17,2 см.

Z'_с = 250 кг, Z"₂ = 650 кг, Z'''₂ = 425 кг.

Z'_max = 850 кг, P_p = 525 кг, P_{р доп} = 400 кг, Р = 550 кг.

5.4.2 Расчет прочности рессоры

Расчет рессоры производят только на изгиб, проверяя, выполняется ли условие необходимой упругости рессоры и условия прочности рессоры.

f = 4δР (l¹)⁴ / (E ∙ l ∙ b ∙ i ∙ s³), (5.6)

σ_и = 6Р(l¹)² / (l ∙ b ∙ i ∙ s) ≤ 850...900 MПa (5.7)

где δ – коэффициент деформации, учитывающий отклонение формы рессоры от балки равного сопротивления; δ = 1,25 / 1,45 (меньшие значения соответствуют рессорам с несколькими листами одинаковой длины);

Р и fр – расчетная нагрузка и деформация, которые определяют по упругой характеристике

l' – приведенная длина рессоры;

Е – модуль упругости первого рода; Е = 2 ∙ 10⁵ МПа;

l – длина рессоры, м;

b и s – ширина и толщина листа, м;

i – число листов.

Расчет основной рессоры

f= 4δР (l¹)⁴ / (E ∙ l ∙ b ∙ i ∙ s³),

σ_и = 6Р(l¹)² / (l ∙ b ∙ i ∙ s) ≤ 850...900 MПa

(5.8)

где l₁, l₂ – размер листа рессоры.

м.

f = 4 ∙ 1,25 ∙ 5500 (0,6)⁴ / (2 ∙ 10⁵ ∙ 1,2 ∙ 0,045 ∙ 13 ∙ 0,0065³) = 590 МПа

σ_и = 6 ∙ 5500 (0,6)⁴ ∙ 1,2 ∙ 0,045 ∙ 13 ∙ 0,0065² = 400,55 МПа

Условия прочности выполняются 332,4 МПа ≤ 850.. .900 МПа

Расчет дополнительной рессоры

σ_и = 6 ∙ 400 (0,375)² / (0,75 ∙ 0,045 ∙ 6 ∙ 0,0065²) = 332,4 МПа

м.

Условия прочности выполняются 332,4 МПа ≤ 850...900 МПа

5.4.3 Расчет параметров амортизатора

Основной целью расчета является определение параметров амортизатора и выбор его по каталогу. Основные параметры и размеры телескопических амортизаторов стандартизированы (ГОСТ 11728 - 76).

Основные определяемые параметры амортизатора являются:

- коэффициент апериодичности в подвеске при колебаниях автомобиля;