Мост автомобиля.
Мост автомобиля
Мост объединяет между собой два колеса автомобиля на одной оси, соединяет колеса с кузовом, а в случае, если мост ведущий, передает на колеса крутящий момент.
Мост, особенно ведущий — сложный узел из множества деталей, выполняющих разные функции. В картере ведущего моста расположены: главная пара, дифференциал и полуоси. Мост воспринимает на себя все вертикальные, поперечные и продольные нагрузки, которые гасятся упругими элементами подвески — рессорами или пружинами.
Соответственно, мост не имеет жесткой связи с кузовом (рамой) и соединяется с ним при помощи рессор с реактивными тягами или рычагов с пружинами, в зависимости от конструкции. По сути, мост как бы висит на этих элементах, соединенных с кузовом или рамой через резинометаллические втулки.
Типы автомобильных мостов:
1) Ведущие
2) Управляемые
3) Управляемые ведущие
4) Поддерживающие
Ведущий мост
Ведущие мосты бывают передними, задними и промежуточными. Они также делятся на неразрезные и разрезные — в зависимости от типа подвески. Если автомобиль оснащен независимой подвеской, ведущий мост делается разрезным, если подвеска зависимая, мост, как правило, неразрезной.
На легковых автомобилях классической компоновки задний мост ведущий, на полноприводных автомобилях ведущие оба моста.
Управляемый мост
Когда речь идет об управляемом мосте, в подавляющем большинстве случаев имеется в виду передний мост автомобиля с задним или полным приводом. Однако у автомобилей специального назначения (автомобили коммунальных служб, сельскохозяйственная колесная техника, погрузчики др.) передний мост может быть ведущим, а задний мост – управляемым.
Поддерживающий мост
Поддерживающий мост применяется в качестве промежуточного для повышения грузоподъемности автомобиля и служит дополнительным элементом в схеме распределения вертикальной нагрузки на раму или несущий кузов. Такой мост представляет собой прямую балку, на концах которой смонтированы колеса, оснащенную подвеской. Поддерживающие мосты также нашли применение в крупных и тяжелых полуприцепах и прицепах для легковых автомобилей и пикапов (например в "доме на колесах").
Неразрезной ведущий мост
Конструктивно такой мост выполняется пустотелым в виде балки, для размещения в ней узлов трансмиссии: дифференциала, главной пары и полуосей, являющихся приводом к ведущим колесам автомобиля. На концах балки установлены подшипники полуосей и смонтированы фланцы для крепления опорных дисков и тормозных механизмов. На теле балки выполнены площадки под крепления рессор или пружин, а также кронштейны для соединения с подвеской.
Назначение ведущего моста заключается в изменении подведенного крутящего момента и передачи его под прямым углом на ведущие колеса. При прохождении поворота ведущий мост дает возможность ведущим колесам автомобиля вращаться с различными скоростями. Мост также передает тяговое усилие и реактивный момент к раме или несущему кузову автомобиля от ведущих колес, а также воспринимает силу веса и боковые реакции, при движении автомобиля в повороте.
Конструкция неразрезного заднего моста
Задний мост автомобиля включает в себя следующие элементы: картер заднего моста, дифференциал, главную передачу и полуоси привода колес. Картер заднего моста служит для установки необходимых узлов с их заданным взаимным расположением, передающих крутящий момент к ведущим колесам. Вместе с тем картер заднего моста одновременно является элементов подвески задних колес, воспринимающий через подвеску вес автомобиля, передающийся на колеса.
Картер заднего моста выполнен методом штамповки. На концах картера запрессованы и приварены стальные кованые фланцы, которые окончательно обрабатываются после сварки. Фланцы имеют специальные гнезда для установки подшипников полуосей и резьбы для крепления тормозного щита.
В средней части картера моста имеется отверстие впереди для установки редуктора заднего моста (главная передача), а сзади это отверстие закрыто штампованной приваренной крышкой. В крышке расположено маслозаливное отверстие под резьбовую пробку. Снизу картера имеется отверстие для слива масла, которое также закрывается резьбовой пробкой. Обычно в пробке имеется магнитный элемент для сбора металлических продуктов износа, которые удаляются с пробки при смене масла в редукторе.
Подводимое к заднему мосту усилие (крутящий момент) от двигателя через карданную передачу увеличивается главной передачей в редукторе. Помимо этого главная передача изменяет положение оси вращения на 90 градусов посредством передачи момента через шестерни дифференциала на полуоси.
Полуоси выполнены из углеродистой стали 40 и по всей длине закалены ТВЧ для придания им упругих свойств и увеличения их прочности. На концах полуосей имеются отлитые воедино с ней фланцы, к которым крепятся тормозные механизмы и колеса. Внутренняя часть полуосей имеет накатанные шлицы, входящие в зацепление с шестернями дифференциала.
Управляемый мост
Управляемый мост автомобиля может быть как разрезным, так и не разрезным.
Неразрезной мост представляет собой балку с поворотными кулаками на концах, что обеспечивает возможность поворота управляемых колес при движении автомобиля. На цапфах поворотных кулаков крепятся через ступицы управляемые колеса.
Балка моста одновременно должна быть легкой, прочной и жесткой. Таким условиям отвечают в наибольшей степени, кованные стальные балки двутаврового сечения. На балке предусмотрены опорные площадки для крепления элементов подвески.
Балка в своей средней части выгнута вниз, для того чтобы расположить двигатель как можно ниже, что позволяет сместить центр тяжести для повышения устойчивости автомобиля.
Передний разрезной управляемый мост
Разрезной мост это закрепленный на подрамнике редуктор с приводными валами, передающими крутящий момент колесам. Независимая подвеска соединяется с поворотными кулаками, как это бывает у переднеприводных автомобилей. Управляемые колеса, прикрепленные к ступицам, могут поворачиваться вместе со стойками, обеспечивая автомобилю возможность маневрировать.
Устройство автомобилей
В зависимости от назначения и возлагаемых функций мосты могут быть ведущими, управляемыми, комбинированными или поддерживающими.
Ведущим называется мост, к колесам которого посредством механизмов трансмиссии подводится крутящий момент от двигателя.
Управляемый мост предназначен для поддержания автомобиля и обеспечения его маневренности. Колеса этого моста не принимают крутящий момент и являются ведомыми.
Комбинированный мост является одновременно и ведущим, и управляемым, т. е. он принимает крутящий момент и одновременно служит для выполнения поворотов и других маневров автомобиля.
Поддерживающий мост предназначен исключительно для поддержания автомобиля, и не способен обеспечивать тягу на колесах или поворот автомобиля.
Устройство переднего управляемого моста
Передний управляемый мост представляет собой поперечную балку с ведомыми управляемыми колесами. Балка переднего управляемого моста обычно выполняется кованой из стали и имеет пространственное сечение для повышения изгибной прочности.
В зависимости от типа подвески управляемых колес передние мосты автомобилей могут быть неразрезными, в которых управляемые колеса связаны непосредственно с балкой моста, и разрезными, в которых управляемые колеса связаны с балкой моста через подвеску.
Схематическое устройство наиболее распространенных типов управляемых передних мостов приведено на рис. 1.
Передний неразрезной управляемый мост (рис. 1, а) выполняется, как правило, в виде кованой стальной балки 4 двутаврового сечения. На концах балки в бобышках закреплены шкворни 3, а на их наружных концах шарнирно закреплены поворотные цапфы 2, на которые посредством подшипников устанавливают колеса. Цапфы могут поворачиваться вокруг своих шкворней вместе с управляемыми колесами, обеспечивая поворот автомобиля.
Связь балки моста с рамой осуществляется посредством элементов подвески – рессор, пружин, амортизаторов, пневматических баллонов и т. п.
Передний разрезной управляемый мост (рис. 1, б) отличается от неразрезного тем, что его поперечная балка 4 связана с управляемыми колесами посредством рычагов независимой подвески 7. В данном случае балка моста связана с несущей системой (чаще всего – кузовом) автомобиля жестко и одновременно служит для размещения опор двигателя.
Управляемые колеса со ступицами, установленные посредством подшипников на поворотных цапфах, могут вращаться вокруг шкворней или шаровых шарниров подвески, либо вместе со стойками (бесшкворневые подвески).
Передний неразрезной управляемый мост
На рис. 2 изображен передний управляемый неразрезной мост грузового автомобиля марки «ГАЗ».
Стальная двутавровая балка 14 с посредством двух рессор крепится к раме автомобиля.
Средняя часть балки выгнута вниз, что позволяет расположить двигатель ниже и оптимизировать компоновку кабины автомобиля.
В концевых бобышках балки посредством стопоров 12 закреплены шкворни 8, а на них через бронзовые втулки поворотная цапфа 7.
На фланцах поворотных цапф закреплены щиты 6 тормозных механизмов, а на осях цапф на конических подшипниках установлены ступицы 3. Закрепленные на ступицах колеса 1 с тормозными барабанами 2 могут вращаться на подшипниках вместе со ступицами вокруг осей поворотных цапф 7 и вместе с поворотными цапфами поворачиваться вокруг шкворней 8.
Передний разрезной управляемый мост
На рис. 3 изображен разрезной передний управляемый мост легкового автомобиля с независимой бесшкворневой рычажно-пружинной подвеской.
Основной частью моста является поперечная балка 4. К ней посредством верхних 3 и нижних 5 рычагов поворотных стоек 2, пружин 6 и амортизаторов 7 подвешены передние управляемые колеса автомобиля.
Колеса вместе со ступицами 9 и тормозными дисками 8 установлены на подшипниках на поворотных стойках 2, к которым прикреплены суппорты 1 тормозных механизмов колес. Управляемые колеса поворачиваются вместе с поворотными стойками, изменяя направление движения автомобиля при маневрировании.
Разрезной управляемый передний мост легкового автомобиля является съемным и жестко крепится болтами к несущему кузову автомобиля. Балка моста одновременно служит для крепления двигателя посредством упругих элементов (подушек двигателя).
Поддерживающий мост
Поддерживающий мост (рис. 4) служит только для поддержания несущей системы автомобиля. Он применяется в качестве заднего моста в переднеприводных легковых автомобилях, а также на прицепах и полуприцепах.
Основной частью моста является U-образная стальная балка 5 с приваренными по концам трубчатыми рычагами 3 и пружинной подвески 4. К концам рычагов прикреплены оси 1, на которых посредством подшипников установлены ступицы 2 с задними поддерживающими колесами.
Другими концами рычаги шарнирно соединены с кузовом автомобиля.
Поддерживающие мосты большегрузных автомобилей, прицепов и полуприцепов могут выполняться подъемными – при полной загрузке транспортного средства они опускаются в рабочее положение и поддерживают вес автомобиля или прицепа (полуприцепа), а при движении порожнего автопоезда могут вместе с колесами подниматься в транспортное положение, не оказывая дополнительного сопротивления качению, что способствует повышению топливной экономичности и уменьшению износа шин. Обычно в качестве подъемного выполняется один из сдвоенных мостов задней тележки.
Управление механизмом подъема поддерживающего моста чаще всего осуществляется посредством гидравлических, пневматических или механических приводов.
35. Назначение, типы и устройство передних управляемых мостов
Передним управляемым мостом называется поперечная балка с ведомыми управляемыми колесами, к которым не подводится крутящий момент от двигателя. Этот мост не ведущий и служит для поддерживания несущей системы автомобиля и обеспечения его поворота.
Типы передних управляемых мостов. Передние управляемые мосты различных типов широко применяются на легковых, грузовых автомобилях и автобусах с колесной формулой 4 х 2, а также на грузовых автомобилях с колесной формулой 6×4.
В зависимости от типа подвески управляемых колес передние мосты автомобилей могут быть неразрезными и разрезными. В неразрезных мостах управляемые колеса непосредственно связаны с балкой моста. В разрезных мостах связь управляемых колес с балкой моста осуществляется через подвеску. Неразрезные мосты применяются на грузовых автомобилях и автобусах при зависимой подвеске колес. Разрезные мосты устанавливаются на легковых автомобилях и автобусах при независимой подвеске колес.
Передний неразрезной мост представляет собой балку с установленными по обоим концам поворотными цапфами. Балка – кованая стальная, обычно двутаврового сечения. Средняя часть балки выгнута вниз для более низкого расположения двигателя и центра тяжести автомобиля с целью повышения его устойчивости. В бобышках балки закреплены неподвижно шкворни, на которых установлены поворотные цапфы. На поворотных цапфах на подшипниках установлены ступицы с управляемыми колесами. Колеса, поворачиваясь вокруг шкворней, обеспечивают поворот автомобиля. Мост с помощью рессор крепится к раме автомобиля.
Передний разрезной мост представляет собой балку или поперечину с установленной на ней передней независимой подвеской с управляемыми колесами. Поперечина может быть стальная кованая или штампованная из листовой стали. Она жестко связана с кузовом автомобиля и служит одновременно для крепления двигателя. Управляемые колеса со ступицами, установленные на подшипниках на поворотных цапфах, могут поворачиваться вокруг шкворней (шкворневые подвески), закрепленных в стойках подвески или вместе со стойками (бесшкворневые подвески), обеспечивая поворот автомобиля.
36. Установка управляемых колес. Влияние установки колес управляемых мостов на безопасность движения автомобиля, износ шин и расход топлива.
Для создания наименьшего сопротивления движению, уменьшения изнашивания шин и снижения расхода топлива управляемые колеса должны катиться в вертикальных плоскостях, параллельных продольной оси автомобиля. С этой целью управляемые колеса устанавливают на автомобиле с развалом в вертикальной плоскости и со схождением в горизонтальной плоскости.
Углом развала управляемых колес называется угол, заключенный между плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной продольной оси автомобиля. Угол развала считается положительным, если колесо наклонено от автомобиля наружу, и отрицательным при наклоне колеса внутрь.
Угол развала необходим для того, чтобы обеспечить перпендикулярное расположение колес относительно поверхности дороги при деформации деталей моста под действием веса передней части автомобиля. Этот угол уменьшает плечо поворота – расстояние между точкой пересечения продолжения оси шкворня и точкой касания колеса с плоскостью дороги. В результате уменьшается момент, необходимый для поворота управляемых колес, и, следовательно, облегчается поворот автомобиля. Угол развала обеспечивается конструкцией управляемого моста путем наклона поворотного кулака на 0-2°. В процессе эксплуатации угол развала колес изменяется главным образом из-за износа втулок шкворней поворотных кулаков, подшипников ступицы колес и деформации балки переднего моста.
При наличии угла развала колес колесо стремится катиться в сторону от автомобиля по дуге вокруг точки пересечения продолжения его оси с плоскостью дороги. Так как управляемые колеса связаны жесткой балкой моста, то качение колес по расходящимся дугам сопровождалось бы боковым скольжением. Для устранения этого явления колеса устанавливают со схождением, т. е. не параллельно, а под некоторым углом к продольной оси автомобиля.
Угол схождения управляемых колес определяется разностью расстояний между колесами, которые замеряют сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси колес. Угол расхождения колес у разных автомобилей от 0°20′ до 1°, а разность расстояний между колесами сзади и спереди 2-12 мм. В процессе эксплуатации углы схождения колес могут изменяться из-за износа втулок шкворней поворотных кулаков, шарнирных соединений рулевой трапеции и деформации ее рычагов. Регулировку угла схождения колес производят изменением длины поперечной рулевой тяги.
Установка управляемых колес с одновременным развалом и схождением обеспечивает их прямолинейное качение по дороге без бокового скольжения. Каждому углу развала должен соответствовать определенный угол схождения колес, при котором сила сопротивления движению, расход топлива и износ шин будут минимальными. Обычно оптимальный угол схождения управляемых колес составляет 15-20 % от угла их развала.
Передний управляемый мост
Передний управляемый мост представляет собой поперечную балку, к которой шарнирно закрепляются поворотные цапфы управляемых колес. Крутящий момент к таким мостам не подводится и они поддерживают несущую часть автомобиля и обеспечивают его поворот. Применяются эти мосты на легковых и грузовых автомобилях с колесными формулами 4×2, 6×2 и 6×4.
Рис. 6.5. Передние управляемые мосты: а – с неразрезной балкой; б – с разрезной балкой; 1 – колеса; 2 – поворотная цапфа; 3 – поворотный шкворень; 4 – балка; 5 – рессора; 6 – стойка; 7 – пружина подвески
В зависимости от типа подвески передних колес управляемые мосты могут быть неразрезные и разрезные. Неразрезные управляемые мосты (рис. 6.5, а) устанавливаются на автомобилях с передней зависимой подвеской. В таких мостах колеса непосредственно связаны с балкой и перемещение одного колеса в вертикальном направлении влияет на перемещение другого колеса. При разрезной балке (рис. 6.5, б) управляемые колеса с ней не связаны и их перемещение в вертикальном направлении не зависимо друг от друга.
Передний управляемый неразрезной мост (рис. 6.5, а) представляет собой балку 4 с установленными по концам поворотными цапфами 2. Такие балки изготавливают методом ковки из углеродистых сталей обычно двутаврового сечения. Средняя часть балки выгнута вниз, что позволяет ниже расположить двигатель, понизить центр массы автомобиля, за счет чего повысить его устойчивость. В бобышках балки неподвижно закреплены поворотные шкворни 3, с которыми, в свою очередь, соединены поворотные цапфы 2. На поворотных цапфах на подшипниках устанавливаются ступицы передних колес 1. За счет поворота цапф вокруг шкворней обеспечивается управление автомобилем на поворотах. Соединение моста с несущей частью автомобиля производится с помощью рессор 5.
Конструкция переднего управляемого моста с неразрезной балкой автомобиля МАЗ приведена на рис. 6.6. Балка 5 такого моста кованная из стали с двутавровым сечением с прогибом вниз в средней части. С поворотными цапфами 9 балка соединена поворотными шкворнями 2, имеющими в средней части конусную форму. Шкворни 2 ступенчатого диаметра установлены в вильчатых поворотных цапфах 9 на бронзовых втулках 19 и закреплены гайками. В нижней части обоих поворотных цапф закреплены поворотные рычаги 7 и верхний поворотный рычаг 4 только в левой цапфе. На цапфах на двух роликовых подшипниках 11 и 12 установлены ступицы 8 с тормозными барабанами и колесами. Подшипники колес закреплены с помощью гайки 13, кольца 14, шайбы 15 и контргайки 16. С помощью этих крепежных деталей осуществляется регулировка затяжки пошипников колес.
Рис. 6.6. Передний управляемый мост автомобиля МАЗ: 1 – болт; 2 – шкворень; 3, 6 — рулевые тяги; 4, 7 – рычаги; 5 – балка; 8 – ступица; 9 – цапфа; 10 – колпак; 11, 12, 17 подшипники; 13 – гайка; 14 – кольцо; 15 – шайба; 16 – контргайка; 18 – прокладка; 19 — втулка
Передний разрезной мост (рис. 6.5, б) представляет собой балку или поперечину (подрамник) 4 с прикрепленной к ней с обоих сторон подвеской колес 7 и управляемыми колесами 1. Балка или поперечина крепится к кузову автомобиля и предназначена для закрепления на ней двигателя. Установка передних колес может быть шкворневая или бесшкворневая. В первом случае поворот управляемых колес осуществляется вокруг шкворня, во втором случае – вокруг поворотной стойки 6.
На рис. 6.7 приведен передний управляемый мост с разрезной балкой легкового автомобиля с независимой бесшкворневой подвеской. Основной деталью моста является поперечина 4, изготовленная в виде штампосварной конструкции из листовой стали с выгнутой вниз средней частью. К поперечине 4 с помощью верхнего 3 и нижнего 5 рычагов подвески, стоек 2, пружин 6 и амортизаторов 7 подвешены передние управляемые колеса. Весь передний мост в сборе может быть закреплен к кузову автомобиля.
Рис. 6.7. Передний разрезной управляемый мост легкового автомобиля: 1 – суппорт тормоза; 2 – стойка; 3, 5 – рычаги; 4 – поперечина; 6 – пружина; 7 – амортизатор; 8 — тормозной диск; 9 – ступица колеса
Для создания наименьшего сопротивления движению, уменьшения износа шин, снижения расхода топлива, обеспечения стабилизации управляемых колес оси шкворней (или оси поворота) и колеса устанавливают с определенными углами в пространстве.
Углы установки шкворней (осей поворота) и управляемых колес приведены на рис. 6.8. Управляемые колеса устанавливаются с развала αк (рис. 6.8, а), чтобы обеспечить вертикальное положение колес по отношению к дороге под нагрузкой при деформации деталей переднего моста. Угол развала на автомобилях различного типа и класса выбирается в пределах 0…2 0 и обеспечивается соответствующим наклоном поворотной цапфы. по отношению к балке моста. В эксплуатации за счет износа подшипников колес и втулок шкворней этот угол может изменятся. поэтому в конструкции передних управляемых мостов предусматривается регулировка развала колес.
Вследствие развала, управляемые колеса стремятся катиться в сторону от продольной оси автомобиля, что отрицательно сказывается на износе шин. Для компенсации этого явления передние колеса устанавливают со схождением. Угол схождения управляемых колес (δк) определяется разницей расстояний А и Б (рис. 6.8, б), замеряемых по краям ободов колес сзад (Б) и спереди (А). Углы схождения управляемых колес разных автомобилей находятся в пределах 0 0 20’…1 0 , а разность расстояний (Б – А) — в пределах 2…8мм. В эксплуатации из-за износа шарниров рулевых тяг и их деформации, из-за износа втулок шкворней или шарниров подвески эти углы могут изменяться, поэтому предусмотрена их регулировка за счет изменения длины поперечной рулевой тяги или рулевых наконечников.
Рис. 6.8. Схема установки (а, б) и стабилизации (в, г, д) управляемых колес автомобиля
В совокупности углы развала и схождения управляемых колес обеспечивают минимальное их боковое скольжение и износ шин.
Для обеспечения стабилизации управляемых колес оси шкворней и осей поворота устанавливают с поперечным (βш) и продольным (γш) углами. За счет поперечного угла наклона βш обеспечивается создание весового стабилизирующего момента; за счет продольного угла наклона γш создается упругий и скоростной стабилизирующие моменты. У разных автомобилей поперечный угол наклона оси шкворня (оси поворота) составляет 5 0 …10 0 , продольный угол наклона – 0…3,5 0 .
Комбинированный мост
Комбинированный мост выполняет одновременно функции ведущего и управляемого мостов. Комбинированный мост (рис. 6.9, а) включает в себя балку моста, главную передачу 1, дифференциал 2, привод на ведущие колеса 3, 4, 5 и ступицы колес 6.
При зависимой подвеске (рис. 6.9, а, б) комбинированный мост имеет неразрезную балку и привод ведущих колес виде шарнира равных угловых скоростей. Крутящий момент от дифференциала 2 к карданному шарниру 4 передается через внутреннюю полуось 3; далее от карданного шарнира равных угловых скоростей крутящий момент передается на внешнюю полуось 5 и ступицу колеса 6, установленную на полуосевом рукаве на подшипниках.
При независимой подвеске (рис. 6.9, в) используются карданные передачи с двумя шарнирами равных угловых скоростей. При этом внутренние шарниры обеспечивают вертикальное перемещение управляемых колес, а наружные шарниры – их поворот. Иногда (рис. 6.9, г) используют карданные передачи с двумя шарнирами неравных угловых скоростей 7 и одним шарниром равных угловых скоростей 4.
Рис. 6.9. Схемы комбинированных мостов (а) и приводов ведущих колес (б, в, г): 1 — главная передача; 2 – дифференциал, 3, 5 – внутренняя и внешняя полуоси; 4 – шарнир равных угловых скоростей; 6 – ступица; 7 – шарниры неравных угловых скоростей.
На рис. 6.10 приведена конструкция переднего моста автомобиля ВАЗ, имеющего привод на все колеса. Такой мост выполняет функции ведущего и управляемого мостов и имеет постоянный привод от раздаточной коробки. Картер моста 4 выполнен неразъемным из алюминиевого сплава. Внутри установлены главная передача 8 и дифференциал 7.
Рис. 6.10. Передний ведущий мост автомобиля повышенной проходимости ВАЗ: 1, 2, 9 – крышки; 3 – шпилька; 4 – картер; 5 – сапун; 6 — кронштейн; 7 – дифференциал; 8 – главная передача; 10. 11 – пробки; 12 — подшипник; 13 – шарнир
Картер моста крепится к кронштейну двигателя с помощью шпилек 3 и кронштейна 6. Привод передних колес осуществляется через карданную передачу.
Расчет мостов
Расчет балок мостов производится на прочность при режимах нагружения:
• прямолинейное движение с максимальной продольной силой и отсутствии действия поперечной силы;
• при полном заносе автомобиля с действием поперечной силы и отсутствии действия продольных сил;
• при переезде препятствия и динамическим нагружением вертикальной силой.
Схема расчета балки ведущего моста по первому и второму нагрузочным режимам приведена приведена на рис 6.11.
Рис. 6.11. Схемы нагружения балки ведущего моста: а – при прямолинейном движении и действии продольной силы PT; б – при боковом заносе и действии поперечной силы PY
При прямолинейном движении балка ведущего моста изгибается в вертикальной плоскости от действия сил Rz1 = Rz2 = и в горизонтальной плоскости от действия тяговых сил РT1 = PT2 = Rz1 φx = Rz2φx,
где m2 = 1,2 – коэффициент динамического перераспределения нагрузки;
G2 – статическая нагрузка на мост;
φx = 0,9 – коэффициент сцепления колес с дорогой в продольном направлении.
Момент изгибающий в вертикальной плоскости:
момент изгибающий в горизонтальной плоскости:
где l – расстояние от линии действия силы до опасного сечения;
момент крутящий от действия касательной силы PT:
rк – радиус ведущего колеса.
В балке ведущего моста опасными сечениями являются сечения под площадками крепления рессор и места запрессовки полуосевых рукавов.
Результирующий момент изгиба и кручения в опасном сечении составит:
Для трубчатого круглого сечения результирующее напряжение
где W = 0,2 — момент сопротивления трубчатого круглого сечения.
Для прямоугольного и коробчатого сечений напряжения изгиба в вертикальной и горизонтальной плоскостях определяются раздельно и суммируются арифметически:
Поскольку напряжения изгиба относятся к переферийным волокнам, а напряжения кручения к средним волокнам, их определяют отдельно и с напряжением изгиба не суммируют:
где Wкр – момент сопротивления кручению сечения балки.
При расчетном режиме движения автомобиля с полным боковым заносом сила PT = 0 балка изгибается только в вертикальной плоскости под действием сил Rz и Ry. которые определяются зависимостями:
где φy – коэффициент сцепления колес с дорогой в поперечном направлении;
hц – высота расположения центра массы;
Изгибающие моменты от действия сил на левом и правом колесах:
Напряжение изгиба в опасном сечении балки:
Для расчетного режима переезда неровности балка моста изгибается от действия силы Rzkд. Напряжение изгиба в опасном сечении определится по формуле:
где kд – коэффициент динамичности: для легковых автомобилей kд = 1,75, для грузовых автомобилей kд = 2,5…3,0.
Допускаемые напряжения для расчета балок ведущих мостов составляют значения:
[σиз] = 300МПа; [τкр] = 200МПа — для литых из стали и ковкого чугуна;
[σиз] = 500МПа; [τкр] = 400МПа — для штампосватных из листовой стали.
Балку управляемого моста (рис. 6.12)в режиме прямолинейного движения с торможением рассчитывают на прочность по напряжениям изгиба в вертикальной плоскости от действия сил Rz1 и Rz2 и в горизонтальной плоскости от действия силы Pтор. Кроме того на участке от поворотного кулака до опорной площадки под рессору балка испытывает напряжение кручения от действия тормозного момента на опорных щитах Мтор = Рторrк.
Рис. 6.12. асчетная схема балки управляемого моста
Изгибающий момент в вертикальной плоскости равен
изгибающий момент в горизонтальной плоскости
где l – плече изгибающей силы (рис. 6.12);
φx = 0,9 – коэффициент сцепления колеса с дорогой в продольном направлении.
При расчете по режиму полного заноса нормальная реакция на левом колесе будет больше, чем на правом. Изгибающие моменты в сечениях балки слева справа определятся из зависимостей:
где G1 – нагрузка на управляемый мост;
φy = 1,0 — коэффициент сцепления колеса с дорогой в поперечном направлении;
В1 – колея передних колес;
hц – высота центра массы автомобиля.
При расчете балки в режиме преодоления препятствия определяется изгибающий момент в вертикальной плоскости
Поскольку сечение балки управляемого моста двутавровое, то напряжения изгиба определяют в вертикальной и в горизонтальной плоскости, а затем их арифметически складывают:
напряжение кручения определяется из соотношения:
где Wв и Wг – моменты сопротивления изгибу двутаврового сечения балки в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно;
Wкр – момент сопротивления изгибу сечения балки.
Балки управляемых мостов изготавливают кованными из сталей марок 45, 30Х, 40Х.
Допускаемые напряжения изгиба [σиз] = 300МПа, допускаемое напряжение кручения [τкр] = 150МПа.
Расчет поворотных кулаков (рис. 6.13) ведется на изгиб в режиме торможения в вертикальной и горизонтальной плоскостях с проверкой сечения на переходе от цапфы к проушине. Изгибающий момент равен:
где с – плечо действия изгибающих сил.
Рис. 6.13. Расчетная схема поворотного кулака
Напряжение изгиба цапфы поворотных кулаков в режиме заноса определим из соотношений:
Напряжение изгиба цапфы поворотных кулаков в режиме преодоления препятствия
где с – плечо изгибающей силы.
Поворотные цапфы изготавливают из сталей марок 30Х, 40Х.
Допускаемые напряжения изгиба [σиз] = 300МПа.
Расчет поворотных шкворней (рис. 6.14) ведется по тем же трем нагрузочным режимам с допущением, что ось шкворня располагается вертикально. Нагрузке подвергаются
Рис. 6.14. Расчетная схема поворотного шкворня
верхний и нижний концы шкворня.
В режиме торможения значение этих сил определится соотношениями:
от действия нормальной реакции —
= = ; (6.19)
от действия тормозной силы –
= = ; (6.20)
от действия реактивной силы P1 –
= = (6.21)
от действия тормозного момента Mтор = Рторrк –
= = . (6.22)
Суммарная сила, действующая на верхний конец шкворня, определится из радикала:
Суммарная сила, действующая на нижний конец шкворня, определится из радикала:
Из сравнения (6.23) и (6.24) следует, что нижний конец шкворня нагружен большей силой, чем верхний.
В режиме заноса автомобиля на верхний и нижний конец шкворня действуют силы:
от нормальной реакции Rz:
= ; = ; (6.25)
от действия поперечной силы Ry:
на левом шкворне
= = ; (6.26)
на правом шкворне
= = ; (6.27)
на левом шкворне
на правом шкворне
Здесь Rz1, Rz2, Ry1, Ry2 – нормальные и поперечные реакции на левом и правом колесе соответственно; — силы в верхней и нижней части шкворня соответственно.
При переезде через неровность дороги на шкворень действуют силы:
Шкворень на всех режимах рассчитывают на изгиб в опасном сечении, расположенном на границе с проушиной балки и срез, а втулки шкворня на смятие:
где h – высота проушины поворотного кулака;
d – диаметр сечения шкворня;
Шкворни изготавливают из сталей марок 45, 50, 20Х, 20ХН, 18ХГТ. Допускаемые напряжения изгиба [σиз] = 500МПа, среза [τср] = 100Мпа, смятия [σсм] = 50МПа.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: