Модернизация подвески автомобиля ЗАЗ1102 Таврия (стр. 4 из 15)
На рис. 2.3.5 приведены силы, действующие в статике в передней подвеске автомобиля, имеющей вынос колеса вперед – nτ и угол продольного наклона от поворота τ = 1˚ 20′. Пружина смещена на расчетное расстояние и относительно обеих вертикальных сил F′n и FGZ, чтобы получить пару горизонтальных сил FАХ1 и FGХ1. Вторая из этих сил складывается с уже имеющейся на направляющем шарнире силой FGХо; сила же FАХ1 при определенной скорости компенсирует действие противоположно направленной силы FАХо. При этой скорости в точке А практически отсутствуют продольные силы, вызывающие трение, а вместе с этим и силы на поршне К и в направляющей С.
За счет смещения пружины (сила FF рис. 2.3.5) на виде сбоку за ось колеса можно при определенной скорости устранить трение в направляющей С и на поршне К, вызванное продольной тяговой силой Fа на переднем колесе.
У автомобилей, имеющих тормоза наружного расположения в колесах, при торможении в верхней точке крепления А и в направляющем шарнире G возникают продольные силы FАХ2 и FGХ2, противодействующие составляющим FАХ1 и FGХ1, обусловленным смещением пружины. За счет этого при торможении малой интенсивности опасность заклинивания уменьшается (рис. 2.3.6). По причине отрицательного плеча обкатки Ro тормозную силу Fb следует рассматривать в виде F′b, приложенной на расстоянии а = Ro cos δo sin δo выше уровня дороги.
| Рис. 2.3.5 Статические силы в подвеске с выносом колеса вперёд | Рис. 2.3.6 Схема стойки со смещением оси пружины за ось колеса |
3 Силы в пятне контакта колеса с дорогой
Для расчета деталей шасси на прочность используют силы, действующие в пятне контакта колеса с дорогой при равномерном прямолинейном движении автомобиля. При определении долговечности выбирают дорожное покрытие среднего качества, а для расчета статической прочности используют движение по дороге с выбоинами, переезд препятствия или торможения с максимальным замедлением.
Подвеска автомобиля представляет собой колебательную систему, собственная частота колебаний которой определяется жесткостью шины С1, жесткостью подвески кузова С2 и массой оси М1. На неровной дороге амортизатор не может полностью погасить постоянно появляющиеся колебания нагрузки ± ∆N (рис. 3). Применив индекс V для переднего колеса, получим следующие верхние значения нормальной силы в пятне контакта колеса с дорогой:
NV0 = NV + ∆ NV ,
где NV равна половине допустимой нагрузки на ось, т.е. GV /2 . При проведении расчета цапфы или полуоси колеса из значения NV0 следует вычесть вес колеса и ступицы UR = 100 …150 Н. При рассмотрении других деталей подвески колеса используют половину веса неподрессоренных деталей UV, т.е.
N′V0 = NV + ∆N - (UV /2)
Многочисленные замеры показали, что изменения нагрузок длительного действия на колесо зависят как от нагрузки на колесо NV, так и от жесткости шины С1. Для определения С1 следует установить в шине рекомендуемое для данного автомобиля давление. На рис. 3 приведен коэффициент динамической нагрузки на колесо К1, который после умножения на NV дает верхнее значение нормальной нагрузки соответственно на передние колеса:
NV0 = К1 NV = NV + ∆ NV
Отсюда собственно амплитуда изменения нагрузки на передние колеса:
∆ NV = NV0 - NV.
 |
3.1 Определение жесткости радиальных шин 155 ⁄ 70 R13
автомобиля ЗАЗ – 1102 «Таврия»
Шины автомобиля ЗАЗ – 1102 — радиальные, с универсальным рисунком протектора. Отношение высоты профиля к ширине Н/B = 0,7. Радиальное расположение нитей корда обеспечивает снижение числа слоёв корда по сравнению с диагональным расположением, высокую жесткость шин и повышает устойчивость и управляемость автомобиля, уменьшает теплообразование и сопротивление качению. Обозначение шин 155 ⁄ 70 R13, где 155 — ширина профиля в миллиметрах (или 6,1 дюймов), R — обозначает радиальную конструкцию, 13 — посадочный диаметр шины в дюймах (330 мм), 70 — отношение высоты профиля к ширине в процентах. Внутреннее давление воздуха в шинах передних колес 0,2…0,22 МПа (2,0…2,2 кгс/см²).
О жесткости шины судят по ее упругой характеристике, которая представляет собой зависимость между вертикальной нагрузкой и радиальной деформацией, измеряемой обычно при статическом нагружении. Жесткость шины С1 равна тангенсу угла наклона к средней линии, проведенной в точке, соответствующей статической нагрузке.
Для определения статической жесткости шины воспользуемся следующей формулой [ 1, стр. 263 ]:
,где kB – поправочный коэффициент, учитывающий конструкцию шины;
F – нагрузка на шину, H;
D – наружный диаметр шины без нагрузки, мм;
rст – статический радиус шины с нагрузкой.
· Определяем осадку шины или статический прогиб:
tш = GК / (рш π √DмВ),
где GК – нагрузка на колесо, кг;
рш – внутреннее давление воздуха, кг/см² (Мпа);
tш = 294 / (2,1 · 3,14 √54,4 · 15,5) ≈ 1,506 см,
где 294 – половина допустимой нагрузки на переднюю ось данного автомобиля, кг.
3.2 Определение сил и коэффициентов
 |
Рис. 3.2. Коэффициенты динамической нагрузки на колесо К1 и К2, применяемые соответственно при расчетах на выносливость и прочность. Значения обоих коэффициентов зависят от нагрузки на колесо и от жесткости шины С1; при С1 не учитывается коэффициент КF увеличения жесткости при увеличении скорости.
С1 =170,5 Н ∕ мм = 173,8 кгс/см =1,705 кН/см
С1 / NV = 173,8 / 294 ≈ 0,6 см ˉ¹.
Получаем по графику следующие коэффициенты:
К1 = 1,6, К2 = 2,6.
Верхнее значение нормальной нагрузки:
NV0 = К1 NV = 1,6∙ 2885 = 4616 Н; NV0 ≈ 4,616 кН.
Диапазон колебаний нагрузки составляет:
∆NV = NV0 – NV = 4,616 – 2885 = 1,731 кН
Нижнее значение нормальной нагрузки:
NVU = NV – ∆ NV = 2,885 – 1,731 = 1,154 кН.
В связи с использованием жестких шин отношение С1/ N h является достаточно высоким. При меньшем давлении воздуха в шине жесткость шины ниже, что равнозначно меньшему значению К1.
В отличие от меняющейся только по величине (из-за неровностей дороги), но постоянной по направлению вертикальной силы NV боковая сила ± S1 (индекс 1 соответствует расчету на сопротивление усталости) действует в пятне контакта колеса с дорогой знакопеременно.
При равномерном прямолинейном движении следует исходить из статической нагрузки на колесо NV, умножая ее на коэффициент боковых сил µF1, т. е. ± SV1 = µF1 NV.
Многочисленные измерения показали, что величина µF1 зависит только от нагрузки на колесо. На рис. 3.2.2 приведены значения µF1, соответствующие дороге с покрытием среднего качества.
 |
| Рис. 3.2.1. При равномерном прямолинейном движении неровности дороги вызывают поперечные силы переменного направления. Рис. 3.2.2. Коэффициенты боковых сил µF1 и µF2, используемые соответственно при расчетах на выносливость (дорога с покрытием среднего качества) и на прочность (дорога с выбоинами), значения которых зависят только от нагрузки на колесо NV. |
 |
Рис. 4. Принятая расчетная схема подвески.
