Расчет упругих элементов подвески. Листовые рессоры.

Наибольшее распространение среди упругих элементов имеют листовые рессоры. Их положительными свойствами являются относительно простая технология изготовления, удобство ремонта и возможность выполнять функцию направляющего устройства. Недостаток листовых рессор - высокая металлоемкость и недостаточный срок службы. Величина потенциальной энергии при упругой деформации у рессоры в 2 – 3 раза меньше, чем торсионов и пружин. Однако и пружины, и торсионы требуют рычажного направляющего устройства, что увеличивает вес подвески. Из листовых рессор наиболее распространенными являются:

- полуэллиптическая (качающаяся серьга);

- кантилеверная (консольная);

- четвертная (защемленная).

Наибольшее распространение из них имеет полуэллиптическая рессора, серьга которой имеет наклон около 5°, а при максимальном прогибе до 40°. Листы растягиваются под действием сил S и за счет этого увеличивается жесткость рессоры.

В настоящее время применяют рессоры в проушинах которых устанавливают резиновые втулки, что уменьшает скручивающие усилия при перекосе мостов. Отрицательно влияет на работу рессор трение между листами, поэтому их смазывают графитовой смазкой, а для легковых машин применяют неметаллические прокладки. По концам рессорных листов устанавливают вставки из пластмасс или пористой резины (против сухого трения).

Материалом для изготовления рессор служат стали 55ГС, 50С2, 60С2.

Для несимметричной полуэллиптической листовой рессоры прогиб под нагрузкой Pp может быть найден по формуле:

(2.10.)

где δ – коэффициент деформации, учитывает влияние последующих листов на предыдущие, который для рессор равного сопротивления изгибу ( );

Рр– нагрузка от моста или расчетная нагрузка ;

– эффективная длина рессоры ;

– суммарный момент инерции рессоры в среднем сечении ;

Е – модуль, продольной упругости (

ε – коэффициент асимметрии.

В существующих конструкциях коэффициент асимметрии ε=0,1¸0,3 .

(2.11.)

где l –полная длина ;

lо –расстояние между стремянками .

Полученное значение fp должно быть меньше значения fmax , это условие является обязательным для обеспечения нормальной работы подвески ( ).

Проверку на прочность проводим по напряжениям изгиба:

(2.12.)

где n–число листов рессоры

– максимальная нагрузка ;

– эффективная длина рессоры ;

b – ширина листа рессоры ;

h – толщина листа рессоры .

.

(2.13.)

где – нагрузка от моста или расчетная нагрузка ;

– коэффициента динамичности .

Жесткость подвески определяем по формуле:

(2.14.)

где Е – модуль, продольной упругости ( Мпа ) ;

n–число листов рессоры ;

b – ширина листа рессоры ;

h – толщина листа рессоры ;

– эффективная длина рессоры ;

δ – коэффициент деформации, учитывает влияние последующих листов на предыдущие, который для рессор равного сопротивления изгибу ( );

Пример расчета

1. Определить основные параметры подвески.

Динамические прогибы сжатия fд можно принять в следующих пределах:

- для грузовых автомобилей fдв=fд=fст

fст=81мм ; fст= fд ; fд=81мм.

2. Расчет упругих характеристик с двумя упругими элементами.

Жесткость подвески до вступления в работу буфера:

.

Жесткость подвески сохраняется постоянной и равной до нагрузки:

.

Прогиб без ограничителя хода :

.

Прогиб при работе ограничителя хода :

.

Максимальная вертикальная нагрузка на колесо :

.

Жесткость буфера :

Жесткость подвески с ограничителем хода (буфером) :

.

Максимальный прогиб:

.

3. Расчет нагрузки на упругий элемент и прогиб.

Нагрузка от моста или расчетная нагрузка:

.