Носов Н.А. - Расчёт и конструирование гусеничных машин (1066314), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Правда, при этом повышается чувствитель- 4 ность материала к концентрации на- пряжений и уменьшается усталост. ,0 ная прочность. Однако для высоко- В легированных сталей типа 45ХНМФА этот эффект менее значителен и, кроме того, операция поверхностного наклепа в значительной степени нейРнс. Х11.4. Диаграмма нанево- трализует этот недостаток. лнванна торснонных валов: Наконец, эффективным методом « — нрн нервом натруженна н повышения упругих свойств и выносливости торсионных валов является так называемый ориентированный наклеп, или з а н ев о л и в а н и е. При заневоливанин торсион закручивается на угол, при котором напряжения в его поверхностном слое превосходят предел текучести, и слой этот деформируется пластически.
При снятии нагрузки под действием упруго сдеформированного внутреннего слоя (ядра) в наружных слоях торсиона возникают напряжения обратного знака. Для расчета заневоливания исходной является диаграмма сдвига торсионной стали (рис. ХП.4) т = ) (у). По этой диаграмме выбирается максимальная величина сдвига у, при которой получаются наиболее благоприятные остаточные напряжения в тор- 460 тогда 2ха уааах а О (Х П.!8) Если на диаграмме сдвига, принимая за центр начало коордиКа а! нат О, провести окружность с радиусами †" =-у,  — = у „, диаграмму сдвига можно рассматривать как эпюру напряжений в сечении торсионного вала, так как в обоих случаях имеют место идентичные зависимости т = Г (Щ и т = ~ (у). Эпюра напряжений в сечении торсиона при первом нагружении будет определяться площадью ОАЕВСО.
При разгрузке зависимость между напряжениями и деформациями линейная. Условная эпюра напряжений, снимаемых при разгрузке, определяется площадью ОЕЕОСО. Разность этих эпюр (заштрихованная площадь на рис. ХП.4, а) представляет собой эпюру остаточных напряжений, причем напряжения правее и левее точки Е имеют разные знаки. Внутренние упругие силы в торсионе при этом находятся в равновесии.
При рабочем нагружении заневоленного торсиона (рис. Х П,4, б) в сечении его складываются номинальные напряжения (эпюра ОЛГО) и остаточные. Результирующие напряжения здесь представлены эпюрой ОА'Е'В'ОО. Как видно из диаграммы, процесс заневоливания позволяет снизить напряжения в поверхностном слое торсиона, увеличить допустимые углы закручивания, запас потенциальной энергии и долговечность. При этом еще следует иметь в виду, что у материала наружного слоя торсиона вследствие пластической деформации (наклепа) повысился предел текучести т,. $4. ПУЧКОВЫЕ ТОРСИОННЫЕ ПОДВЕСКИ Пучковый торсион представляет собой рессору кручения, состоящую из нескольких стержней, жестко заделанных в двух концевых муфтах (рис.
ХП.5, а), одна из которых крепится в балансире, другая — в корпусе. Наиболее рациональны с точки зрения прочности и компоновки и наиболее распространены 46! сионе, позволяющие уравнять результирующие напряжения на достаточной глубине наружного слоя при рабочем нагружении после заневоливания. Из этих соображений, а также из-за необходимости сохранения устойчивости остаточных напряжений и уменьшения брака рекомендуется выбирать угол у „ так, чтобы ня выдерживалось соотношение — „=-» 0,5 (где х(, — диаметр ядра торсиона, имеющего только упругие деформации).
Этим устанавливается степень развития пластической зоны в сечении торсиона. Для круглого стержня стержни круглого сечения с шестигранными головками. В некруглых стержнях имеют место более высокие напряжения на гранях, более сложна технология их механической и упрочняющей обработки, больший вес. Стержни с шестигранными головками, изготовляемые обычно из калиброванного проката, наиболее удобно компонуются р пучки из семи или трех прутков, стержни с квадратными головками— в пучки из четырех прутков (рис. ХП.5, б, в, г).
Рис. ХИ.о. Схемы пучковых торсионов Проектировочный расчет. При проектировании пучковой торсионной подвески выполняются последовательно все расчеты, приведенные для моноторсионной подвески, включая определение диаметра сплошного моноторсиона с(,.
Дальнейший расчет (излагается по работам проф. С. А. Бернштейна) заключается в подборе по расчетной длине и диаметру сплошного торсиона геометрических параметров пучкового торсиона, эквивалентного с достаточной степенью точности сплошному по прочности и жесткости. Диаметр прутка при числе прутков в торсионе д„= (Хн. 19) Длина прутка в — ' (Х П.20) т' л Из этих соотношений следует, что длина семипруткового пучкового торсиона при равной жесткости и напряженности будет в 1,91 раза меньше, чем моноторсиона, а длина трехпруткового— в 1,44 раза.
462 Максимальный по допускаемым напряжениям т„мх угол закручивания пучкового торсиона по аналогии с моноторсионом ориентировочно определяется по формуле ~мах~я ямах!!г хм ам (Х 21) ихх Сх ! я/ птах й~! По величине а,х проверяется отсутствие контактов между прутками в месте их наибольшего сближения на середине длины 1„. При закручивании пучкового торсиона периферийные прутки, кроме кручения, испытывают еще и изгиб и благодаря этому сближаются в центре.
Соприкосновение прутков в процессе эксплуатации нежелательно, так как приведет к нарушению и износу их поверхности в месте контакта и резкому снижению усталостной прочности. Задача эта моьг и =5 пх жет быть решена при помощи простого геометрического построения для каждого конкрет- 05 ного конструктивного варианта. Для решения ее можно воспользоваться и графиком на рис. Х П.б.
0 0,г5 0,5 0,75 ихипд Расстояние между осями пе- Рис. Х!!.6. График для определения риферийных прутков в месте их возможности контакта между прут- ками пучкового торсиона при его аанаибольшего сближения обозна- кручивании чим з. На графике приведена зависимость от угла а относительно величины —, что позволяет использовать его при любых значениях д„. Здесь г — расстояние между осями центрального и периферийного прутков в заделке или при а = О. Отсутствие контакта обеспечивается, если при ~~п а = а,х выполняется условие — ( —. На рисунке л„— число периферийных прутков.
Если в конструкции л„отличается от приведенных на графике, то решение достигается интерполяцией. Поверочный расчет. В задачу поверочного расчета входит определение зависимости момента пучкового торсиона М от угла закручивания а, уточнение величины статического и полного хода катков и напряжений в прутках при статической и полной деформации пучка. При расчете принимаются следующие допущения: а) при скручивании пучка прутки не трутся друг о друга; б) при изгибе ось прутка перемещается в плоскости изгиба; в) деформации кручения и изгиб между собой не связаны.
Крутящий момент, действующий на каждый пруток, равен (Х П.22) М = — а. к— 463 Р1» Мч — 2 (ХП.23) Усилие Р здесь определяется по перемещению конца прутка 6 а Р~'„ 6 = 2 гз1п Рнс. Х!1.7. Схема расчета на прочность пучнового торснояа откуда Р = 24Е3 — згп —.
(Х П.24) 13 Крутящий момент относительно оси пучка, вызываемый силой изгиба Р, Мьа = Рг сов — = 24Е3 — ейп — соз — = 12Е,7 — 'з1п и. (ХП.25) ~з 2 2 ~з в в Суммарный момент пучкового торсиона 6Ф ~~4.2 М = (и„+ 1) М, + п,Мьч = 0,1 (и„+ 1) —" сс + 0,6п, — ", з1п а. гп ч (Х11.26) Модули упругости 6 = 8,5 10' МПа; Е = 2,2 10 МПа.
Вследствие податливости заделки прутков в муфте и упругости самой муфты действительный момент торсиона будет меньше рас- четного Мтд кМт (Х 11. 27) Коэффициент к зависит от сс; при сс = и „можно принимать к = 0,85 при сс = а,х к = 0,95. Изгибающий момент, действующий на периферийный пруток, если принять, что он изгибается как балка, заделанная с двух концов, при взаимном смещении крайних сечений (рис, ХП.7), равен Напряжения в прутках от кручения Мх Окл тпаах ' Сапаах )Р~ 2)л (Х П.28) Напряжения в периферийных прутках от изгиба Мли 6Ес)лс опаах з)п маслах )пи (л (Х П.
29) где В'„— момент сопротивления изгибу. Суммарные напряжения в периферийных прутках о = 1'о'+ Зт'- (о,]. (ХП.ЗО) й 5. ОГРАНИЧИТЕЛИ ХОДА КАТКОВ И ПОДРЕССОРНИКИ Ограничители хода катков, предохраняющие упругий элемент подвески от перегрузки, выполняются с упругой, обычно резиновой, подушкой, смягчающей удар балансира в упор прн пробивании подвески и на характеристику подвески практического влияния не оказывающей.
Вместо упругого упора может устанавливаться подрессорник в виде, например, буферной пружины, имеющей значительную деформацию и увеличивающей жесткость подвески в конце хода и потенциальную энергию подвески. Буферные пружины чаще применяются конического типа с витками прямоугольного сечения (рис.
ХП.8, а). Модуль жесткости пружины 2а)ЬМО ял (Лх+ ха) (Л+ х) ' (Х П.31) Деформация (стрела прогиба) лл (Йх + га) (Л+ х) О 2х)ЬМО (Х П.32) 466 30 н. х. носов Допускаемые напряжения назначаются в зависимости от марки материала и применяемых способов упрочняющих обработок: поверхностного наклепа стержней и головок, термической обработки на повышенную твердость, заневоливания, предварительного изгиба стержней. Последняя операция специфична для пучковых торсионов и заключается в том, что перед сборкой торсиона стержни предварительно изгибаются в сторону, обратную изгибу при рабочих нагрузках.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
