CC BY
22
УДК 629.4. 027
ВИЗНАЧЕННЯ ПРУЖНО1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ПНЕВМАТИЧНО1 П1ДВ1СКИ М1СЬКОГО АВТОБУСА
М. П. Литвиненко, ст. викладач каф. ЕРМ, С. Л. Говорун, студ.
Постановка проблеми. Дослщженнями встановлено, що середш експлуатацшш швидкостi руху не перевищують 50% тягово-швидкюних можливостей автотранспортних засобiв, i зростання цих швидкостей обмежуеться в першу чергу дорожшми умовами та якiстю пiдвiсок. Одним iз шляхiв пiдвищення експлуатацiйних властивостей автотранспортних засобiв е розробка й створення конструкцш пiдвiсок, що забезпечують високу плавнiсть ходу, безпеку, прохщнють i т. д.
Однак значно шдвищити експлуатацiйнi властивостi, використовуючи конструкцп пiдвiсок зi звичайними пружними елементами (листовi ресори, пружини тощо), практично неможливо. Необхiдно створювати й упроваджувати у виробництво автотранспортних засобiв автоматизоваш пiдвiски. Найбiльш перспективними з погляду можливосп автоматичного регулювання е шдвюки iз пневматичними пружними елементами.
Основний матерiал. Останнiм часом на автотранспортних засобах усе бшьше знаходять застосування комбшоваш пiдвiски, у яких пневматичний пружний елемент працюе паралельно з листовою ресорою, з гумовим елементом i т. п. Майже у вшх випадках уведення пневматично! шдвюки супроводжуеться застосуванням автоматичного регулювання положення кузова, а в багатьох конструкщях передбачаеться й можливiсть примусового регулювання.
Пружна характеристика пiдвiски являе собою залежнють вертикального навантаження 2 на колесо вщ деформаци
пiдвiски /, вимiряноl безпосередньо над вiссю колеса. Пiдвiска характеризуеться статичним прогином ст, динамiчним /
прогином д i коефiцiентом динамiчностi, який виражаеться залежнiстю [2]:
К _ К2т ах
^ст (1)
При проектуванш жорсткiсть шдвюки визначаеться виходячи з умови забезпечення високо! плавностi ходу автомобiля:
•с
т_
« , (2)
с _
де
с_ 9,4... 12,5хв 1 •
' ' - частота вiльних коливань кузова автобуса.
У випадку проектування комбшовано! пiдвiски (ресора застосовуеться як напрямний апарат) необхвдну жорсткють
визначаемо для обох пружних елементiв. Так, жорсткiсть ресори буде визначатися за формулою (2), у цьому випадку ст вщповщатиме навантаженню, при якому в роботу шдвюки включаеться пневматичний пружний елемент. Пюля цього визначаеться сумарна жорсткiсть комбшовано! пiдвiски:
Кт 2 сп + с _ -
g
(3)
Сп
де п - жорсткiсть пневматичного пружного елемента;
^ст - статичне навантаження на пiдвiску вiд пiдресорних частин при завантаженому автомобш.
Виходячи зi здатностi пневматичного пружного елемента збершати практично постiйний ефективний прогин для вшх навантажень при однаковiй вихвднш висотi, необхiдно вибрати початкову деформащю листово! ресори (статичний прогин), рiвну ефективному прогину пневматичного пружного елемента. Оскшьки жорсткiсть ресори характеризуеться прямою лшею, И можна виразити через тангенс кута нахилу ща лши (рис. 1). Звiдси статичний прогин ресори можна обчислити за формулою:
f, мм
Рис. 1. Вертикальна пружна характеристика nideicKU
f
Величина динамiчного ходу пiдвiски (ходу стиску д ) визначаеться при використанш даних, отриманих шляхом
f
ан^зу iснуючих моделей автомобiлiв. У цьому випадку величина визначаеться за формулою:
Уд = ke ' fem (5)
де ke 0'6—1 - для легкових автомобiлiв;
К = 0,8... 1,1 .
e - для вантажних автомобшш.
Звичайно меншi значення ke приймають для переднiх, бiльшi - для заднiх пiдвiсок.
f
Величина ходу шдвюки до торкання буфера визначаеться за формулою:
1сб = ke ' /д
де k 0'6-0,7 - для легкових автомобшв [4];
k = 0,7...0,8 e - для вантажних автомобiлiв.
(6)
Для отримання прогресивно! характеристики необхщно, щоб жорсткiсть пiдвiски була не постшна, а змiнювалась за залежнютю:
dR
c =
df
(7)
П 1 /эф = const ....
При цьому ефективний прогин пiдвiски буде незмiнним ( ф ), а величина навантаження в будь-як1й довiльнiй
точцi М пружно! характеристики буде визначатися за формулою [1]:
(8)
де
поточне значення прогину шдвюки.
Пюля того як була отримана характеристика пневматичного пружного елемента, яку необидно забезпечити, опираючись на статистичнi данi й вивчивши конструкцiю ресорно-пневматичних пiдвiсок автобусiв малого класу, приймаемо розмiр гумово-кордного пневматичного елемента i профiль поршня. Оскшьки в бiльшостi випадкiв застосовуеться поршень профшю "А", характеристику гумово-кордного пневматичного елемента можна визначити за формулою [1]:
де
- надлишковий тиск;
- об'ем додаткового резервуара, розрахований за конструктивними розмiрами;
V V
0' - початковий i поточний об'ем внутрiшньоï порожнини пневматичного балона твщповщно.
За отриманими даними будуемо динамiчну характеристику пневматичного пружного елемента при рiзних значеннях Р
надлишкового тиску 0 (рис. 2). i для подальшого конструювання вибираемо таю геометричш параметри пневматичного елемента, при яких динамiчна характеристика буде найбшьше наближеною до бажаноï. Рiзницю компенсуватиме робота регулятора рiвня пiдлоги.
Довжина ресори вибираеться звичайно з конструктивних мiркувань. Орiентовно можна прийняти, що:
L = (0,35...0,45)• La, (10)
де La - база автомобiля.
Сумарний момент шерцп перетинiв листiв 1 може бути визначений за виразом:
I _ а • cp ■ iL _ n • b • h3
c ~ 48 • E ~ 12 , (11)
де а - коефщент форми ресори;
ср
твердють вiльноï ресори;
E - модуль пружносп першого роду.
P, к Н 50 7
4 5 /
4 0
35 у
30
2 5 4
2 0
15 3
2
5 1
——
■ 100 - 80 - 60 - 40 - 20 0 20 40 60 80 100
S, мм
Рис. 2. Динамична характеристика пневматичного пружного елемента
Жорсткють вiльноï ресори визначаемо за формулою:
, (12) де - коефщент, що залежить вщ конструкцп кршлення ресори до ос автомоб^ [4];
- коефщент, що залежить вщ конструкцiï крiплення ресори до рами або кузова автомобшя [4].
Розрахувавши значення , визначимо товщину й ширину лиспв.
Товщину листiв розраховуемо з умови, що при максимальних прогинах напруги в листах ресори не будуть бшьшими припустимоï величини:
де - максимальний прогин ресори;
^ - коефщент збiльшення прогину.
З формули (11), задавшись кшькютю лиспв п, можна визначити ширину лиспв [4]:
12 • /
Ь = ■ 3
к • п (14)
Висновки. До основних проблемних питань теорн пневматичного пiдресорювання слщ вiднести:
- одержання оптимально! характеристики шдвюки, що сполучить малу жорсткють на середньоексплуатацiйному дiапазонi коливань iз високою енергоeмнiстю при обмежених габаритах як пружних елементiв, так i само! пiдвiски;
- вибiр оптимального сшввщношення параметрiв автотранспортних засобiв як коливальних систем.
Унаслщок застосування правильно розраховано! й спроектовано! пневматично! шдвюки, а також правильно пщбраних параметрiв самого автотранспортного засобу пiдвищуeться плавнють ходу при обмежених вiдносних перемщеннях шдресорно! й нешдресорно! мас, безпека при великих швидкостях руху, надшнють кузова й пiдвiски (головним чином И пружних елеменпв, регуляторiв, шарнiрiв) при малiй металоeмностi пiдвiски як в абсолютному значенш, так i щодо маси кузова, а також прохвднють. Створення вiтчизняних оригiнальних прогресивних конструкцiй пневматичних пiдвiсок повинне базуватися на серйозних теоретичних дослiдженнях i результатах випробувань рiзних варiантiв цих конструкцiй.
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Акопян Р. А. Пневматическое подрессоревание автотранспортных средств (вопросы теории и практики), ч. 1. Львов: Вища школа. Изд-во при Львов. ун-те, 1979. - 218 с.
2. Певзнер Я. М. Пневматические и гидравлические подвески. - М.: Машгиз, 1963. - 319 с.
3. Осепчугов В. В., Фрумкин А. К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета: Учебник для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". - М.: Машиностроениие, 1989. - 304 с.
4. Цимбалин В. Б. Шасси автомобиля. Атлас конструкций. Учебное пособие для вузов. М., Машиностроениие, 1977.
УДК 629.4. 027
Визначення пружноТ характеристики пневматичноТ шдвюки мюького автобуса /М. П. Литвиненко, С. Л. Говорун //Вюник ПридншровськоТ державноТ академп будiвництва та арх^ектури. - Дншропетровськ: ПДАБА, 2008. - № 6-7. - С. 59-63. - рис. 2. - Бiблiогр.: (4 назв.).
Розглянуто питання, як стосуються компонування пневматично! шдвюки автомобшя та одержання бажано! пружно! характеристики.
