Верхние опоры представляют собой резино-металлический узел, воспринимающий основную часть всех нагрузок, передающихся подвеской на кузов, а также несут главную роль в обеспечении шумо- и виброизоляции. Важность этих узлов в подвеске автомобиля поставила перед многими фирмами-производителями задачу создания принципиально новых конструкций верхней опоры стойки телескопической передней подвески и верхней опоры амортизаторов задней подвески.
Верхняя опора модели автомобиля ИЖ-2126 (рис. 1) по конструкции аналогична многим опорам зарубежного производства, распространенным в автомобилестроении. Опора состоит из наружной 1 и внутренней 3 металлических обойм, между которыми завулканизирована резина 2. Внутренняя обойма состоит из двух приваренных друг к другу штампованных чашек. Наружная обойма состоит из штампованной фигурной втулки и штампованного опорного фланца, которые также приварены друг к другу. К фланцу приварены три болта 4 для крепления опоры к кузову. Опора неразборная, состоит из восьми деталей, масса составляет 1,3 кг. Осевая характеристика опоры имеет гистерезис, внутреннее трение по которому составляет 220 Н/мм при статической нагрузке 310 Н. Резиновый элемент изготовлен из натурального каучука.
Наиболее важной задачей при проектировании верхней опоры является расчет и обоснование угла наклона упругого элемента a (рис. 2). От значения угла a во многом зависит характеристика верхней опоры амортизаторной стойки. Для расчета угла a предлагается использовать следующую формулу:
где Ф - фактор формы упругого элемента (отношение площади опорной поверхности к сумме площадей свободных поверхностей); [Q]сж и [Т]сд - действующие нагрузки сжатия и сдвига по предельно допускаемым нормальным и касательным напряжениям выбранного материала.
Рис. 1. Верхняя опора автомобиля "ИЖ-2126"
Рис. 2. Эскиз опоры (Р - нагрузка, у - упоры, a - угол наклона упругого элемента, h - высота упругого
элемента, dср. - средний диаметр упругого элемента, l - длина упругого элемента, d - средний диаметр внутренней обоймы, Д - средний диаметр наружной обоймы)
Из формулы видно, что важными параметрами, влияющими на величину угла a, а значит и на работоспособность опор, которые требуют своего оптимального (рационального) выбора, являются фактор формы Ф и характеристики материала упругого элемента, определяющие соотношение напряжений [Q]cж и [Т]сд. При этом следует учитывать изменения [Q]сж и [Т]сд в зависимости от условий закрепления опорных поверхностей упругого элемента в опорах и видов нагрузок (статических или динамических) на упругий элемент, т. к. динамические касательные напряжения разных марок резины одной твердости отличаются друг от друга.
Каждому значению фактора формы Ф соответствует определенный наиболее рациональный угол наклона упругого элемента, зависящий от параметров применяемых материалов и условий закрепления опорных поверхностей. Для значений Ф более 3,5 в амортизационных резиновых деталях угол a изменяется незначительно, т. е. детали работают практически на чистый сдвиг. Для значений Ф менее 0,25 угол a быстро возрастает (предельная величина наклона УЭ составляет примерно 60°), т.е. детали работают в основном на сжатие. Спроектированные и изготовленные опоры без обоснования угла a могут работать с перенапряжением упругого элемента от сжимающих или сдвигающих сил, что проявится в дальнейшем при эксплуатации в недостаточной эффективности или долговечности их работы. Для устранения данных скрытых дефектов необходимо будет увеличивать размеры упругого элемента, что в свою очередь приведет к необоснованному увеличению материалоемкости всей конструкции.
Работа представлена на заочную электронную конференцию «Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства», 15-20 июня 2008 г. Получена в редакцию 02.03.09г.
Библиографическая ссылка
Шаяхметов Р.Р., Филькин Н.М. РАСЧЕТ УГЛА НАКЛОНА УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА ВЕРХНЕЙ ОПОРЫ АМОРТИЗАТОРНОЙ СТОЙКИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ // Современные наукоемкие технологии. – 2009. – № 4. – С. 76-78;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=26329 (дата обращения: 21.11.2024).