В данной статье производился расчет шарового пальца сошки на примере автобуса «Волжанин-32901. В начале исследования с помощью оптико-эмульсионного метода было определено содержание различных элементов в сплаве, из которого выполнен исследуемый палец и установлен материал. Это конструкционная углеродистая сталь ВСт6пс (таблица).
Существующие методики предлагают производить расчёт деталей по максимальным напряжениям без учета переменного характера нагрузки. Расчет на усталость проведен по ГОСТ 25.504-82 «Расчеты и испытания на прочность» и представлен на примере рулевого управления автобуса «Волжанин-32901». Опасные сечения – А-А и Б-Б.
Результаты оптико-эмульсионного метода
|
Fe |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
Al |
Cu |
V |
W |
|
98,45 |
0,4929 |
0,0959 |
0,7111 |
0,0744 |
0,0193 |
0,0415 |
0,0331 |
0,0122 |
0,0377 |
Расчетная схема сошки, шарового пальца рулевого механизма и результаты статического расчета
Усилие, прикладываемое водителем к рулевому колесу Pрк равно 294 Н согласно ГОСТ Р 52302-2004 «Автотранспортные средства. Управляемость и устойчивость».
Момент на выходе рулевого механизма составил 1436 Н·м. Усилие на шаровом пальце сошки – 7762 Н. Максимальное напряжение изгиба пальца в сечениях А-А и Б-Б составило 205 и 234 МПа при допустимых в 170 МПа. При расчете принимаем, что напряжения от изгиба шарового пальца изменяются по симметричному циклу. Амплитудное напряжение σа равно максимальному напряжению от изгиба, поэтому произведен расчет шарового пальца сошки на усталостную прочность. В сечении В-В для концентрации напряжений от напрессованной детали при изгибе принимаем Kσ/Kdσ по чертежу ГОСТ 25.504-82 приложение 2.
Тогда общий коэффициент снижения предела выносливости будет равен:
где KА – коэффициент влияния анизотропии, при σВ имеющей значение до 600 МПа KА = 0,9; Kυ – коэффициент влияния поверхностного упрочнения поверхности пальца на предел выносливости. Принимаем Kυ = 1; Kfσ – коэффициент влияния качества обработки (шероховатости), для σВ = 300 МПа Kfσ = 0,9…0,95.
Коэффициент запаса прочности при изгибе в сечении А-А:
где σ-1 = 245 МПа – предел выносливости ВСт6пс.
Проводим аналогичный расчет для сечения Б-Б и получаем коэффициент запаса прочности при изгибе в сечении Б-Б равным 0,88. Условие прочности не выполняется.
Согласно полученным усилиям на пальце в системе прочностного анализа APM FEM для КОМПАС-3D был произведен статический расчет и определено максимальное эквивалентное напряжение. Оно составило 233 Н. Полученные данные практически совпадают с напряжениями изгиба, рассчитанными ранее, и подтверждают что опасными сечением для «Волжанин – 32901» является сечение А-А. Анализ показал, что максимальное напряжение изгиба и коэффициент запаса прочности при изгибе шарового пальца больше допустимого; сталь 6 для не позволяет достичь допустимого уровня надежности.
Предложениями в данном случае может являться увеличение диаметра пальца в опасных сечениях. Или использовать сталь для шарового пальца другой марки с более высоким допустимым напряжением изгиба и выполнить термообработку. Также можно рекомендовать вести журнал учета замены шаровых опор в зависимости от пробега и времени эксплуатации. Это позволить снизить риск выхода из строя автобусов из-за неисправности шаровых опор во время работы на линии.
Библиографическая ссылка
Бадиков К.А., Чернова Г.А. ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ ШАРОВОЙ ОПОРЫ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОБУСА // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 5-2. – С. 13-14;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=33875 (дата обращения: 22.11.2024).