Носов Н.А. - Расчёт и конструирование гусеничных машин (1066314), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Значения объемного модуля упругости для некоторых жидкостей, применение которых возможно в гидравлической рессоре, составляет в МПа: 14 1О 1,75 1Ов 1,05 1Ог Керосин Турбинное масло Силиконовая жидкость Как видно, лучшей сжимаемостью обладает силиконовая жидкость. Однако для рессоры важное значение имеют и смазочные свойства жидкости. Поэтому более рациональным, очевидно, будет применение соответствующей смеси. Жесткость рессоры, если пренебречь упругостью стенок цилиндра: тр- — — ~; ЬР =ЛРРг; Л) = ог' сг где г", — площадь поршня гидравлической рессоры. После подстановки получим Лрр, брР,' сг или с учетом (ХП.65) Еж~г лт = 1г (Х П.66) Таким образом, для гидравлической рессоры уменьшение жесткости также достигается или увеличением ее первоначального объема, или уменьшением площади поршня. Расчет параметров и характеристики пневмогидравлической рессоры Исходной для расчета является характеристика пневмогидравлической подвески (рис.
ХП.15, а) и кинематическая схема подвески. Исходная характеристика строится по заданным 31 Н, А. Носов 4В1 подвески в движении по неровностям можно принимать и = = 1,2 —:1,3. Однако следует иметь в виду, что при медленном приложении нагрузки (иапример, при крене на повороте с большой скоростью, при трогании с места или торможении машины) показатель политропы будет близок к п = 1 и жесткость подвески значительно меньше расчетной.
Гидравлические рессоры. Сжнмаемость жидкости (ее объемная деформация), заметно проявляющаяся только при высоких давлениях, может характеризоваться объемным модулем упругости Е =(Уо — р, (Х11.65) значениям среднего модуля жесткости на мягком (их) и жестком (гп з) участках. Определяются значения статической нагрузки и статического хода катка Я, и й,, клнренс Н, а также значения хода катка й;, и йа„соответствующие началу и концу работы гидравлической рессоры. а) д а,пал гг Лггуст лпд а аспг а.л Рис. Х11.1о.
Расчетные характеристики Возможные варианты кинематических схем пневмогидравлических подвесок (ПГП) приведены на рис. ХП.16, а, б, в. По кинематической схеме подвески графоаналитическим способом строится кинематическая характеристика подвески, представляющая собой п) Рис. Х11.16. Возможные кинематические схемы ззклкгченил неметаллических рессор в подвеску зависимость 1 = зр (й).
Построение зто производится в масштабе следующим образом. Последовательно от значения й = О задаются перемещения опорного катка йс, строится его 1-е положение и соответствующее положение рессоры и измеряется деформация рессоРы (ход штока 1с). По характеристике упругости подвески и ее кинематической характеристике рассчитывается и строится исходная характери- 482 стика рессоры (рис. ХП.15, б). При этом используются соотношения: 1ЗАг = Рс(гс) Рг = Юс 1 ' = ЯА Рг Так как характеристика политропы нелинейна, то точки а, е, б расчетной характеристики ГПР (рис. ХП.15, б) не уложатся на одну прямую.
В действительной характеристике одна из них выпадает. Более важно выдержать жесткость подвески на участке е — б и давление р,, тогда давление предварительного поджатия Р,„ при ) = 0 уточнится расчетом. Объем У, в этом случае будет найден решением уравнения политропы на участке е — б Рга ( )сст 1л ) 1'в+ Рвба (ст) 1" Рст х )га l ). )сг+ Рв (1л ггх)г откуда Уа= „' ~0.-1,т)-Ил-(га) ~у' — '1. (ХП.70) —" — 1 Рст Здесь Р„= Рг, Рв Максимальный берется из расчетной характеристики ГПР.
объем воздушной рессоры У,„при с" = 0 У.,„= У, + Р,~„, (ХП.71) давление воздуха в рессоре (в объеме У, при Максимальное Рамах Рст ( 1с ) (Х П.72) 31г 483 )г; где 1; = †"' — передаточное число подвески. г Пневматическая рессора. Расчетная схема представлена на рис.
ХП.17. Задаемся давлением в воздушной камере при статическом ходе катка Р, = 10 —:12 МПа. Величина эта берется максимально возможной по условиям работы уплотнений с целью уменьшения габа- с* ритон рессоры. Затем определяем хг площадь и диаметр поршня-разделителя воздушного -цилиндра: Р, = — '; й,=1,13)~ Рт (ХП.68) Рст ' сг~ Минимальный объем воздушной сгг камеры У, пр и полном ходе кат- с, с„ ка Ьл (соответственно при )„рессоры) определяется по формуле Рнс, Х11.17.
Расчетная схема нневУв=)'ал — Рв Чл — 1аи) (ХП 69) Желательно, чтобы величина р,,„не выходила за пределы 30 — 35 МПа. Дальнейшее повышение давления, ухудшая работу уплотнений поршня-разделителя и выходного штока ГПР, не приводит к существенному увеличению энергоемкости рессоры. Если заданной величиной является р, ,„, а не р„, то Уо определяется из уравнения Ротах ( вст 1о ~ во+ Рв (св ест) ~о Рот с~ Уо / откуда ос Ре (1о — Ьа) ео= Рв свах Рот (ХП.73) В этом случае (ХП.75) Полный ход воздушного поршня в пневматической рессоре равен полному ходу штока 1„. В ПР или ГПР полный ход штока рессоры и связанного с ним поршня в гидравлической камере низкого давления 1„будет равен полному ходу воздушного поршня-разделителя 1т„лишь при условии равенства Р, = Р,,„, где Р, „ — площадь гидравлического поршня низкого давления.
В общем случае между ними устанавливается зависимость ~...= 1. г'" (ХП.77) При расчете ПР и ГПР величину 1, „нужно подставлять во все вышеприведенные формулы вместо 7„. Площадь гидравлического поршня низкого давления П2 14 Рс. и.= 4 откуда П,,„='У'(,' — 1,13Р, „. (ХП.78) Здесь а(, — диаметр гидравлического поршня (плунжера) высокого давления (см. схему на рис. ХП.13, в), вычисление его приведено ниже. 484 Рва Рот 1 1 +г (7 1 ) 1 ° (ХП ° 74) Давление предварительного поджатия: РвР= Роа ( у ) ' Рве = Россе. Давление воздуха перед открытием редукционного клапана в гидрорессоре Рва=Рот ~ у +Р (в с ) ] (Х11,76) Гидравлическая рессора.
Работа гидравлической рессоры (сжатие жидкости) начинается с хода штока 1=1,1 при давлении жидкости р = ргм При ходе 1 = 1„(перед открытием редукционного клапана) р = р, Усилие на штоке складывается из сопротивлений воздушной (Р„) и гидравлической (Р„) рессоры. Первое определено выше, второе определяется из характеристики рессоры г г2 ГП2 (ге 2 ггт)' Тогда максимальное усилие, которое должна создать на штоке ГПР гидравлическая рессора, будет равно Р,,„= Є— Р„. 001 л Рг мма !00 6 атг100% М0 ЛО р,ила Рис. Х11.18.
Зависимость от давления жидкости относительного веса гидрорессоры: 1 †б автоскреплснии; 2 — с авто- скреплением Рис. Х11.!9. Характеристика сжимаемости жидкости Задаваясь максимальным давлением в гидрорессоре Р, определяем площадь и диаметр гидравлического поршня (плунжера) высокого давления: Р Ргнмх, 1 1 13)/р Рг мах Величина р,,х выбирается в пределах 250 — 300 МПа. Меньшие давления приводят к увеличению габаритов. Увеличение давления свыше 300 МПа, значительно утяжеляя конструкцию, приводит к несущественному повышению энергоемкости рессоры. На рис. Х П.! 8 представлена зависимость относительного веса гидр авлической рессоры (ее веса бротнесенного к энергоемкости — работе сжатия А) от давления жйдкости. Меньшим относительным весом обладают гидроустройства с двухслойными цилиндрами с авто- скреплением, в ГПР они ие применяются.
Минимум кривой 1 лежит в пределах 250 — 300 МПа. Первоначальный объем гидравлического цилиндра высокого давления 1', вычисляется с использованием характеристики сжимаемости жидкости. По графику на рис. ХП.19 находится вели— Ь!гг чина относительного изменения объема жидкости Ь$', = — ', !г 488 (Х11.82) где Л„= ЛН вЂ” допустимое снижение клиренса; 1 — передаточное чйсло подвески. Величина Л1Г„ определяется опытным путем при эксплуатации машины; для ПР и ГПР она невелика, дозаправки рессор не требуется длительное время. Статический ход катка при этом увеличивается (по характеристике эта точка смещается вправо) на величину 1ю В целом изменение характеристики незначительно и не оказывает заметного влияния на плавность хода.
Влияние изменения температуры рессоры от 1, до (х может быть оценено с помощью уравнения Клапейрона: ра7, = )ха(1, + 273); рхРх = )ха(1, + 273). Так как р, = р, = р,„ н †' = ', , то изменение объема Ра па+ 273 Рх 1х+ 273 ' воздуха в рессоре при этом 436 соответствующая максимальному давлению р,,„. В то же время Л $', = Р, (1„— 1„), следовательно, Л1'г пг (1га — 1га) (Х11.80) м:г акг Раснет промежуточных точек ПГР. Давление в промежуточных точках характеристики пневматической рессоры Если умножить обе части равенства на Р, и в то же время разделить числитель и знаменатель дроби на Р„получим р р ( 1а+ 1л — 1гла а 1а+1л — 1г 1 ' Для определения давления в промежуточных точках характеристики гидрорессоры сначала величина Л$', „, соответствующая ходу 1г „ ЛР— 'Р' "'1'" 1сй 1* " '" (ХП 83) 1гг лг (1га 1гд 1га 1га Затем по графику на рис.
Х11.19 находим давление р, „, соответствующее относительному изменению объема Л!г,, Тогда усилие на штоке от гидравлической рессоры Р,, = р,,Р,. Суммарное усилие на штоке Р, = Р, „+ Р, „. На участке !"„((((„(см. рис. ХП.15); Р,=Р,,+Р, „.„; Ргпаах = Ргрг паах ПР 1 = 1л получим 1 агах = Рг. паап + Рг паап.
Влияние утечки жидкости и изменения температуры рессоры на величину клиренса и характеристику рессоры. Объем потерянной из рессоры вследствие утечек жидкости будет ~'"' ( 1~ + 273 ) ' (Х11.84) Температурное снижение клиренса н соответствующее изменение характеристики могут достигать заметных величин в статическом положении машины, однако с началом движения и клиренс, и характеристика быстро восстанавливаются. Расчет на прочность цилиндра высокого давления гидрорессоры. Расчетная схема приведена на рис. Х11.20. Расчет производится с помощью формул Ляме (они приведены в обозначениях Резина и Нейдича): а' — 1 ао — «и с Ро Р "о ! ««о бг'чбг «и +с« о 1 Рн «ио 1 «« — 1 2 о аа ! 1 ос Ро о а — 1 о (Х!1.85) и =Ро Здесь о„оо о,— соответственно ради- Рн'Хи 2О.
к'Росчсту но прочность цилиндра ныальная, тангенциальная и осевая состав соиогодоолснии гидроросляющие напряжения; Р, — внутреннее дав- соры ление в цилиндре; р„— наружное давле- Я !7 ние; «ио = —; сс = — ««' — наружный радиус цилиндра; «в го текущее значение радиуса; и, — внутренний радиус.
Напряжения на внутренней стенке при р„= О (атмосферным давлением для цилиндров высокого давления можно пренебречь) на=с«о: но+1 1 «гг = — Ро' о« = Ро, ', ос = Ро, (Х11 88) г «о о Напряжения на внешней стенке (Р„= О; г = )«; к = 1): оч Ро о ! оо Ро о (Х11 87) 2 1 "о 1 «'о Наибольшее напряжение на внутренней стенке не зависит от ее толщины и равно давлению: о, = — ро. Эквивалентные напряжения по энергетической теории прочности составляют: на внутренней стенке ро зно 2 (Х11.88) ао — ! 2 4В7 Тогда, имея в виду, что )7« = 1«, = — Р,г,, для температурного изменения клиренса получим следующую зависимость: на наружной стенке Ро$ З оэ ~~а — 1 (Х П.89) Если а, = — ', где а, пэ прочности, то — предел текучести стали, а п — запас а с~э го У и, — 1,73про в) 4~~ Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
