Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана»

(МГТУ им. Н. Э. Баумана)

ФАКУЛЬТЕТ Специальное машиностроение____________

КАФЕДРА Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Проектирование пневмо-гидравлической рессоры

Студент группы СМ9-111 (Кадомцев С.И.)

Руководитель (Чижов Д.А.)

Москва 2014 г

Оглавление

1. Исходные данные 3

2. Определение основных характеристик машины 5

2.1 Момент инерции корпуса 5

2.2 Статическая нагрузка на один каток 5

2.3 Статическое угловое положение балансира 5

2.4 Кинематика подвески 6

3. Расчет параметров ПГР 7

3.1 Заправочное давление. 7

3.2 Построение упругой характеристики ПГР при рабочей и заправочной температурах. 8

3.3 Построение упругой характеристики подвески 9

4. Построение демпфирующей характеристики 11

5. Расчет клапана 16

6. Расчет элементов подвески на прочность 17

6.1 Определение основных размеров бандажей опорных катков 17

6.2 Расчет подшипников опорных катков 19

6.3 Расчет игольчатых подшипников балансира 20

6.4 Расчет игольчатых подшипников пальца 22

6.5 Расчет пальца крепления ПГР по напряжениям среза 23

6.6 Расчет шлицевого соединения рычага ПГР 23

6.7 Расчет балансира на прочность 24

6.8. Проверка штока ПГР на устойчивость при сжатии 24

Список литературы 25

1. Исходные данные

Вес машины
Координаты опорных катков относительно продольной оси, проходящей через центр масс машины.
Угол наклона носовой ветви гусеницы
Угол наклона кормовой ветви гусеницы
Статическое натяжение гусеницы
Длина корпуса машины
Ширина корпуса машины
Высота корпуса машины
Высота клиренса машины
Толщина гусеницы
Радиус опорного катка
Радиус балансира

Диаметр камеры низкого давления (мм)	80
Диаметр камеры высокого давления (мм)	80
Диаметр основного поршня (мм)	80
Диаметр штока (мм)	35
Статический ход штока ПГР (мм)	40
Полный ход штока ПГР (мм)	188
Показатель политропы n	1,3
Максимальный объем камеры низкого давления ( )
Максимальный объем камеры высокого давления ( )
Отношение заправочных давлений камер высокого и низкого давлений.
Рабочая температура (К)	373
Заправочная температура (К)	293
Длина рычага ПГР b (мм)	150
Угол между рычагом балансира и рычагом ПГР (град)	52
Расстояние от точки крепления ПГР до верхней оси балансира c (мм)	600
Угол между прямой с и горизонталью (град)	40

2. Определение основных характеристик машины

2.1 Момент инерции корпуса

Момент инерции подрессоренного корпуса относительно поперечной оси, проходящей через центр масс, определяется по эмпирической формуле:

.

Где:

- вес подрессоренного корпуса;

- коэффициент влияния масс корпуса;

- коэффициент распределения масс оборудования;

- длина корпуса машины;

- высота корпуса машины.

.

2.2 Статическая нагрузка на один каток

.

Где:

- составляющая статического натяжения гусеницы, воздействующая на крайние катки;

- угол наклона ветвей гусеницы у направляющего колеса;

- угол наклона ветвей гусеницы у ведущего колеса;

-сила статического натяжения гусеницы;

.

.

2.3 Статическое угловое положение балансира

.

Где:

- высота клиренса гусеничной машины;

- расстояние от оси до днища машины;

- толщина гусеницы;

- радиус опорного катка;

- радиус балансира.

.

2.4 Кинематика подвески

Минимальное расстояние между шарнирами ПГР

Максимальное расстояние между шарнирами ПГР

Зависимость положения штока от угла

Тогда

при

при

3. Расчет параметров ПГР

3.1 Заправочное давление.

Заправочным давлением называется такое давление, при котором ПГР находится при заправочной температуре и при этом объем газовой камеры максимален.

Передаточная функция

По данной формуле нетрудно установить связь между статическим усилием на катке и усилием на штоке ПГР.

Подставляя в полученное выражения числовые значения получаем:

Площадь основного поршня

Заправочное давление можно определить из уравнения политропического процесса:

Для камеры низкого давления

Для камеры высокого давления

3.2 Построение упругой характеристики ПГР при рабочей и заправочной температурах.

Для построения упругой характеристики необходимо определить, начало работы камеры высокого давления (критический ход поршня).

Общий объем «камеры низкой жесткости»

Таким образом, давление газа в зависимости от хода поршня определяется

выражениями:

Зависимость силы на штоке от перемещения последнего при заправочной температуре:

Аналогичные зависимости и при рабочей температуре (с учетом поправочного коэффициента на температуру):

Графики сил на штоке и в зависимости от хода штока были построены с применением ПО Mathcad 14.0.

Упругая характеристика рессоры.

3.3 Построение упругой характеристики подвески

Для построения упругой характеристики подвески воспользуемся передаточной функцией:

Тогда зависимость силы на катке от можно выразить через усилие на штоке и передаточную функцию

Для более полного представления упругой характеристики подвески целесообразно получить зависимость силы на катке от вертикального перемещения катка (хода).

Влияние температуры учтем аналогично расчету упругой характеристики рессоры

Упругая характеристика подвески.

Упругая характеристика подвески была построена с применением

ПО Mathcad 14.0.

4. Построение демпфирующей характеристики

Для получения демпфирующей характеристики рессоры сделаем следующие допущения:

1. Жидкость не сжимаема

2. Сухое трение элементов конструкции отсутствует

В общем виде потери гидродинамического напора можно представить в виде:

где -коэффициент потерь при проходе i- того сопротивления

-скорость жидкости в i- том сечении

Демпфирующую силу на штоке можно представить в виде:

Для выражения скорости течения жидкости в i –том сечении через скорость штока можно воспользоваться уравнением баланса расходов (для случаев, где поток не имеет притоков и разветвлений):

Откуда:

Следовательно, для определения сил гидравлического сопротивления на штоке можно воспользоваться суммарным условным коэффициентом потерь приведенным к скорости штока.

Для определения величин местных сопротивлений воспользуемся следующими зависимостями:

1. Внезапное расширение потока:

2. Внезапное сужение потока:

3. Поворот: (принимаем инвариантной относительно угла поворота, так как величина потерь при повороте изменяется в пределах 0.47..0,59)

( -площадь поперечного сечения канала на выходе из местного сопротивления,

-площадь поперечного сечения канала на входе в местное сопротивление)

Расчетная схема гидросопротивлений.

Рассчитаем значения площадей для каждого участка:

Определим местные сопротивления на сужение и расширение потока отдельно на каждом участке:

Сужение потока

Расширение потока

Сужение потока