Проверочный расчет на прочность резинометаллических шарниров

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

(ФГБОУ ВПО ВСГУТУ)

Кафедра "Автомобили"

Реферат

По дисциплине: " Автомобильные шины и резинотехнологические изделия "

На тему: "Проверочный расчет на прочность резинометаллических шарниров"

Выполнил: студент гр. - Б.431

Хобраков А.М.

Проверил: Барадиев В.С.

Улан - Удэ 2013

Содержание

Введение

1. Состав Сайлентблоков

2. Исходные данные

3. Материалы

4. Конструкция и характеристика резинометаллического шарнира

5. Определение статической нагрузки на одно колесо подвески

6. Влияние резинометаллических шарниров на жесткость рычажной подвески

7. Проверочный расчет сайлент-блоков на прочность

Заключение

Список используемых источников

Введение

Сайлентблок <#"702322.files/image001.gif">

Рисунок 1. Резинометаллический шарнир

Автомобиль не может обойтись без сайлентблоков, это:

·        Сайлентблоки рычагов передней подвески

·        упругие узлы крепления амортизаторов

·        элементы крепления реактивных тяг

·        элементы крепления стабилизатора поперечной устойчивости

·        опоры балок крепления двигателя и коробки передач

·        сайлентблоки <#"702322.files/image002.gif">1= 0,4 м. - длина нижнего рычага; 2= 0,24 м. - длина верхнего рычага; С = 44600 Н/м - жесткость подвески; m1 = 855 кг. - масса автомобиля приходящаяся на переднюю ось.

3. Материалы

Втулки сайлентблоков изготавливаются из стали марки 7-НО-68-1 ГОСТ 252-53. Контактирующие с резиной поверхности металла должны обладать высокой чистотой поверхности. Марка резины 7-6-163 ГОСТ 25105-82. Для улучшения сцепления между резиной и металлом и создания в резине предварительного натяжения шарнир вулканизируют в пресс-форме.

Стойку отливают из чугуна марки СЧ12.

4. Конструкция и характеристика резинометаллического шарнира

Развитием конструкции резинометаллических втулок являются резинометаллические шарниры. Цилиндрические шарниры представляют собой подшипниковый узел (рисунок 1), наружная и внутренняя посадочные поверхности, которого образованы металлическими втулками; между втулками плотно запрессован резиновый цилиндр. Между резиной и металлом создается давление около 30 кг/смІ, что при коэффициенте сцепления 0,7 обеспечивает передачу напряжений сдвига до 20 кг/смІ. Внутреннюю обойму можно повернуть по отношению к наружной на угол до 40° без нарушения сцепления. Шарниры этого типа обладают большой радиальной и осевой жесткостью и допускают лишь незначительные углы перекоса.

Рисунок 2 - Резинометаллический цилиндрический шарнир.

Опыт изготовления таких шарниров показал, что контактирующие с резиной поверхности металла должны обладать высокой чистотой поверхности; шероховатые и рифленые поверхности оказываются менее пригодными. Иногда для улучшения сцепления между резиной и металлом и создания в резине предварительного напряжения шарнир вулканизируют в пресс-форме.

5. Определение статической нагрузки на одно колесо подвески

Определим нагрузку на переднюю ось:

= m1∙g [Н] (1), G1= 855∙9,81 = 8387,55 [Н]

Нагрузка, приходящаяся на одно колесо, будет определяться по формуле:

G = G1/2 [Н] (2), G = 8387,55/2 = 4193,77 [Н] (3)

6. Влияние резинометаллических шарниров на жесткость рычажной подвески

В общем случае подвеска может иметь резинометаллические шарниры во всех

Рисунок 3 - Схема подвески с резинометаллическими шарнирами

Жесткость резинометаллических шарниров, отнесенная к колесу автомобиля, может быть определена из следующих соображений. Если обозначить через Тк ту часть полной вертикальной силы на колесе, которая расходуется на деформацию резиновых шарниров, то при перемещении колеса в вертикальном положении на величину dsк, баланс работы может быть выражен уравнением:

к∙dsк = Ма∙dφа + Мb∙dφb + Мd∙dφd + Мe∙dφe (4)

Дифференцируя уравнение (4), получим уравнение жест к ости подвески:

=·+·+·+·+· (5)

где , Мb, Мd, Мe - скручивающие моменты, действующие соответственно на шарниры А, В, D, Е; φа, φb, φd, φe - углы закручивания резиновых шарниров, расположенных соответственно в точках А, В, D и Е. Жесткость резинового шарнира (при закручивании) может быть определена из уравнения:

·G·b· [Н∙м] (6)

где G - модуль упругости резины второго рода;= 35·10і - Н/мІ при твердости резины (по Шору) 30 - 60;- длина резиновой втулки;н и Dвн - соответственно наружный и внутренний диаметры резиновой втулки.

Определим жесткость шарниров A и D:

·G·b· [Н∙м] (7)

Так как размеры резинометаллических шарниров одинаковы можно сделать вывод: Н·м· [Н·м] (8) Величину для любого шарнира подвески целесообразнее всего определять из выражения:

·= [Н·м] (9)

где Pхш - сила, создающая момент, скручивающий шарнир;

 - плечо приложения силы Рхш (Рис.2). Расчетные формулы для определения величины для вариантов.

Отношение сил определяется построением соответствующих силовых треугольников. Для определения силы Ра откладываем в определенном масштабе вертикально расположенную силу Тк. Через ее верхний и нижний концы проводим линии, соответственно параллельные силе Ра и реакции Qн, действующей вдоль нижнего рычага.

Рисунок 4 - Силовой треугольник для определения силы Pa

Из силового треугольника видно:

=0,61

Так как = G = 4193,77 Н., то сила скручивающая шарнир А будет вычисляться по формуле:

 = G/0,61 [Н] (10), = 4193,77/0,61= 6875 [Н]

Для определения силы Рd строим аналогичный силовой треугольник. Через верхний и нижний концы силы Тк проводим соответственно линии, параллельные оси верхнего рычага и силе Рd, которая, проходя через шарнир Е на плече ld создает момент, скручивающий резинометаллический шарнир D.

Рисунок 5 - Силовой треугольник для определения силы Рd.

Из силового треугольника видно:

Сила, скручивающая шарнир D будет вычисляться по формуле:

Рd= G/0,39 [H] (11)

Рd= 4193,77/0,39= 10753,3 [Н].

Геометрическими вычислениями находим, что плечо la=0, 203 м., а плечо ld= 0,257 м.

Подставляя полученные значения в формулу (6) найдем деформацию шарниров А и D:

= []

= []

Величина момента Мш, скручивающего резино-металлический шарнир, для любого положения колеса может быть подсчитана по формуле:

=- (12)

где - угловая деформация резинового шарнира, измеряемая от его нейтрального положения.

Величина для шарниров А и D может быть определена по изменению угла между осями вертикальной стойки и соответствующего рычага. Нейтральное положение зависит от того, в каком положении подвески были зажаты или установлены втулки резино-металлического шарнира. Поэтому в дальнейших расчетах следует учитывать, что упругий момент шарнира может иметь и положительное и отрицательное значения, в зависимости от того, в какой области относительно нейтрального положения происходит деформация шарнира. Если при перемещении колеса вверх относительно кузова автомобиля момент, скручивающий шарнир, возрастает, то он будет иметь положительное значение; если убывает, - то отрицательное. Знаки моментов следует учитывать при подстановке в формулу (4).

Определим угловую деформацию шарниров А и D в статическом режиме:

=/=1,76

=/=/=2763,59/795=3,48

Определим величины:

:

Жесткость подвески после установки резино-металлических шарниров будет находиться из следующего выражения:

С== [] (13)

Из данного анализа можно сделать вывод, что жесткость подвески увеличилась в 1,2 раза.

7. Проверочный расчет сайлент-блоков на прочность

 (14)

где Т-момент, скручивающий сайлентблок;

Заключение

При сильном износе сайлентблоков может появиться увод автомобиля на скорости. Т.е. автомобиль будет как бы швырять из стороны в сторону. Еще один неприятный признак износа резинометаллических шарниров - это неравномерный износ покрышек. Вообще-то, неравномерный износ шин говорит о неправильном сходе-развале, что в свою очередь может намекать на неисправность подвески автомобиля. Также следует помнить, что после замены сайлентблоков на новые следует восстановить углы схождения и развала колес. К слову, данную операцию следует делать при любом вмешательстве и ремонте подвески автомобиля. Сайлентблоки получили самое широкое применение в автомобильной промышленности. Они встречаются как в передней подвеске автомобиля, для крепления рычагов, стабилизатора поперечной устойчивости, реактивных тяг, так и для крепления штанги в задней подвески. Также резинометаллические шарниры применяют для крепления амортизаторов, коробки передач, двигателя. За всеми этими резинометаллическими шарнирами нужен постоянный и своевременный контроль.

Список используемых источников

1. Успенский И.Н. Мельников А.А. Проектирование подвески автомобиля М., 1976

. Гаспарянц Г. А Конструкция, основные теории и расчеты автомобиля М., 1978

. Ротенберг Р. Подвеска автомобилей, М., 1980

. Список информационных источников

. http://www.bibliofond.ru/view. aspx? id=477967

. ru. wikipedia.org/wiki/%D7%CC%DD3