WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«автомобилей Проф., д.т.н. Балабин И.В., доц., к.т.н. Чабунин И.С., Груздев А.С., Лукьянов М.Н. Московский государственный технический университет «МАМИ» Для современных быстроходных ...»

Секция 5 «КОЛЕСА И ШИНЫ» .

Исследование НДС дисков колес малотоннажных грузовых

автомобилей

Проф., д.т.н. Балабин И.В., доц., к.т.н. Чабунин И.С., Груздев А.С., Лукьянов М.Н .

Московский государственный технический университет «МАМИ»

Для современных быстроходных автомобилей требуются колеса, которые должны

быть легкими и в тоже время прочными и весьма надежными. Для создания таких колес

необходимы точные представления о напряжениях, действующих в их различных

элементах .

В общем случае к катящему колесу от автомобиля приложены радиальная, окружная и осевая силы, крутящий и изгибающие моменты, а также колесо воспринимает действие сил от внутреннего давления воздуха в шине. Как показали многие экспериментальные исследования, напряженно-деформированное состояние (НДС) диска колеса формируется в основном радиальными и осевыми нагрузками и их моментами (рис. 1). Максимальные напряжения в диске колеса возникают при движении автомобиля по криволинейной траектории при максимальном боковом возмущении автомобиля, предшествующем его опрокидыванию. При расчете диска колеса на прочность следует исходить из максимальных нагрузок, встречающихся в течение периода нормальной эксплуатации автомобиля, заменяя динамические силы статическими с соответствующей корреляцией радиальной и осевой сил с помощью коэффициентов динамичности .

Рисунок 1  Силовые факторы, действующие на автомобильное колесо  Наибольшее применение на грузовых автомобилях получили стальные штампованные дисковые колеса, преимущественно с постоянной толщиной профиля .

Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» .

Секция 5 «КОЛЕСА И ШИНЫ» .

Неоспоримое преимущество таких колес – это их низкая цена и пластичность, что позволяет дискам гнуться, а не лопаться, как литым, при ударах или попадании в ямы, что играет немаловажную роль с точки зрения безопасности движения .

На поверхности диска делают отверстия, углубления, ребра жесткости, что, учитывая неосесимметричную внешнюю нагрузку, создает значительные трудности для теоретического решения. Однако, принимая во внимание свойственные колесам особенности, многие из указанных факторов, усложняющих расчет, можно учесть по упрощенной схеме без ущерба точности получаемых результатов .

Так, согласно [1], центральная часть диска с помощью крепежных элементов плотно соединена с привалочной плоскостью ступицы и благодаря силам трения образует с ней единое целое. Это позволяет рассматривать центральную часть диска в виде жесткого центра, к которому приложена внешняя нагрузка. Наружный контур диска приваривается к ободу, а, следовательно, цилиндрическая жесткость в месте приварки примерно на порядок больше жесткости остальной части и можно считать наружный контур диска защемленным .

Развивая этот метод, представилась возможность решить задачу пластинки и оболочки с жестким центром под воздействием асимметрично приложенной силы, которая действует при боковом возмущении автомобиля и приложена в контакте шины и опорного основания .

В результате было получено решение задачи по определению НДС пластинки и оболочки со сложной образующей под действием асимметрично приложенной силы, предполагающий последовательное рассмотрение двух схем с суммированием результатов расчета, а именно: исследование напряженного состояния под действием суммарного изгибающего момента от радиальной и осевой сил и самой осевой силы, приложенной в центре колеса .





Аналитическое решение задачи применимо к дискам автомобильных колес, которые могут быть интерпретированы пластинкой, конической и сферической оболочками, а также оболочкой сложной конфигурации, составленной из двух и более перечисленных выше оболочек. Решение получено с использованием моментной теории оболочек .

В общем случае определение напряженно-деформированного состояния диска колеса грузового автомобиля включает следующую последовательность действий:

1. Вычисляется значение осевой силой и суммарный изгибающий момент по формулам: F = y Rz ; m = Fr + Rz L1, где Rz – радиальная нагрузка на колесо;

y - коэффициенты поперечного сцепления шины с дорогой L1 – вылет обода

2. Периферийная зона диска интерпретируется пластиной, сферической или конической поверхностью, или в виде составной оболочки с участками в виде сферической и конической оболочек .

3. Для определения постоянных С1…Сn, входящих в аналитические зависимости, Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» .

Секция 5 «КОЛЕСА И ШИНЫ» .

используются граничные условия: на внешнем и внутреннем краях деформационные величины равны нулю, а в местах стыковки сопрягаемых участков должно выполняться равенство силовых и деформационных величин .

–  –  –

u rn = u rn+1 n = n+1 M rn = M rn+1 M rn = M rn+1 Qrn = Qrn+1 Qrn = Qrn+1 Получается система из 4n уравнений, где n – количество участков .

4. По известным формулам определяются напряжения в радиальном и окружном направлениях от осесимметричных и кососимметричных силовых факторов, потом определяются суммарные радиальные и окружные напряжения и в конце определяются эквивалентные напряжения .

Наличие вентиляционных отверстий по окружности диска учитывается уменьшением общей жесткости с использованием известной схемы «размазывания» в случае, если отсутствует концентрация напряжений .

В качестве примера использования предложенного метода был проведен расчет типовой модели серийного колеса 5,5Jх16, применяемого, в частности, на автомобилях ГАЗ семейства «Газель». Периферийная зона этого диска интерпретировалась двумя участками сферической формы, что, с одной стороны, достаточно точно повторяет форму диска, а, с другой стороны, всего два стыкуемых участка позволяют существенно упростить решение .

Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» .

Секция 5 «КОЛЕСА И ШИНЫ» .

Рисунок 2  Распределение эквивалентных напряжений по нижнему поперечному сечению  диска колеса 5,5Jx16  Результаты расчета показаны на рис .

2, где представлены напряжения в сечении диска (кривая 2), испытывающего наибольшие напряжения в момент, когда оно находится между осью колеса и плоскостью опоры, Также приведены результаты расчетов при интерпретации исследуемого диска в виде пластины (кривая 1), конической (кривая 3) и сферической (кривая 2) оболочками. Здесь по оси абсцисс отложен радиус среза, крайняя левая точка соответствует радиусу жесткого центра, а крайняя правая – радиусу внешнего среза, по которому производится заделка диска в обод .

Сравнивая полученные результаты, можно заключить, что наиболее рациональным с точки зрения экономии материала и обеспечения требуемых прочностных характеристик является форма диска в виде усеченного конуса, аналогично той, что применяется на автомобиле ГАЗ семейства 33-07/09. Применение же других конфигураций может рассматриваться следствием компромисса, обусловленного компоновкой колесного узла .

Наибольшие напряжения, что собственно и следовало ожидать, наблюдаются в зоне стыковки оболочки с жестким центром, а сама величина составляет порядка 200-230 МПа. Во всех остальных зонах, включая и область соединения диска с ободом, напряжения много меньше, порядка 40-45 МПа .

Литература 

1. Балабин И.В. «Аналитическое определение напряженно-деформированного состояния дисков колес». Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2002, №3, с. 18-20 .

Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» .

Секция 5 «КОЛЕСА И ШИНЫ» .

2. Прочность. Устойчивость. Колебания. Под общ. ред. Биргера И.А., Пановко Я.Г. - М.:

Машиностроение, 1968. - т.1.-831 с .

Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию




Похожие работы:

«ЕВРАЗИЙСКИЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (ЕАСС) EURO-ASIAN COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY _ AND CERTIFICATION (EASC)_ ГОСТ 31027МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ (ИСО 937:1978) МЯСО И МЯСНЫЕ ПРОДУКТЫ Определение содержания азота (арбитражный метод) (ISO 937:1978, MOD) Издание оф ициальное Минск Евразийский совет по с...»

«Строительство Производство Благоустройство территории Промстальмонтаж автоматические ворота, промышленные "Промстальмонтаж" динамично полы, средства вентиляции и отопления развивающаяся...»

«Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" Кафедра "Компьютерные и радиоэлектронные системы контроля и диагностики" РАЗРАБОТКИ Компьютеризированный ЭМА дефектоскоп для контроля изделий с сильно корродированной п...»

«Министерство образования и науки РФ _ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" Факультет ино...»

«Файл: Пр3-зав-от Закрытое акционерное общество "Электротехническая компания" МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ ПРИБОР "МАСТЕР" Приложение-3 Руководство по эксплуатации РЭ 4218-001-40055471-05 Редакция 1-05. Зависимая система отопления на тепловом пункте Часть...»

«Уважаемый пользователь! Выражаем Вам признательность за выбор и приобретение изделия, отличающегося высокой надежностью и эффективностью в работе. Мы уверены, что изделия PRORAB будут надежно служить Вам в течение многих лет. Пожалуйста, обратите Ваше внимание на то, что эффективная и безопасная рабо...»

«МОРСКИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Научный журнал № 3 (37) T.1 2017 www.morintex.ru, ISSN № 2073-7173, Тематика: кораблестроение, информатика, вычислительная техника и управление Главный редактор: В.А. Евтеев, д.т.н., Объединенная судостроительная корН.В. Никитин, д.т.н., профессор порация Ю....»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.