Исследование динамики подвески автомобиля

- колесо поджимается  к внутреннему подшипнику ступицы,  что предотвращает появление  стуков и «виляние» колеса  в случае увеличения зазоров в подшипниках ступицы;

- при износе подшипников шкворней и появлении в них зазоров исключается «обратный развал» колес.

Значение углов  развала управляемых колес военных  полноприводных автомобилей находится в пределах 0⁰ 45^¢...1⁰ 30^¢.Автомобиль КрАЗ - 260 имеет отрицательный угол развала ( - 00 30(...-00 45)).

Управляемые колеса, установленные с  развалом,  стремятся  катиться по расходящимся дугам окружностей. Но возможности катиться по расходящимся дугам они не имеют, т.к. связаны  балкой моста и деталями рулевого привода. Если не принять каких - либо мер, управляемые колеса будут двигаться с боковым скольжением, что вызывает их быстрый износ.

Для устранения отрицательного действия развала управляемым  колесам придается схождение  в горизонтальной плоскости. В этом случае качение управляемых колес  происходит  без  бокового скольжения.

Обычно схождение  замеряется в мм, как разность расстояний А и В между боковинами шин. Измерение этих расстояний производится специальной линейкой.

Для полноприводных автомобилей схождение колес  составляет 2...8 мм, для КрАЗ – 260 - 0...2 мм.

 

 

ГЛАВА 4. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

4.1. Оценка надежности изделий по результатам эксплуатации

Оценка надежности изделий  машиностроения по данным эксплуатации имеет важное практическое значение. Во-первых, полученные показатели надежности могут быть использованы при разработке аналогичных изделии машиностроения, во-вторых, на основании полученных статистических данных по неисправностям могут быть разработаны своевременные мероприятия по их устранению.

Полученную статистическую  информацию по существующей системе   сбора   данных   направляют   организации-разработчику изделия, которая обобщает сведения по неисправностям, наработкам  и другим  показателям  и  направляет соответствующую информацию разработчикам систем  и  основных элементов изделия.   Полученную  статистическую   информацию   анализируют и распределяют по неисправностям отдельных узлов, механизмов, блоков   и деталей. Затем  проводят  подробное исследование и анализ неисправностей по характеру их проявления и далее классифицируются на конструкционные производственные эксплуатационные. Одним   из   ответственных   моментов   при оценке надежности и разработке мероприятии является объективность классификации  неисправностей,  так как от этого зависит   разработка   соответствующих   мероприятии.   В   процессе анализа   статистической   информации   неисправности   делят   на две группы.  К  первой   группе относят  неисправности,  которые влияют на функционирование изделия и выполнение им работы, ко второй группе-неисправности, которые не влияют на выполнение работы,  а  связаны с  улучшением  эксплуатационных характеристик изделия.

Вместе с тем полученную статистическую информацию подвергают качественному анализу по распределению  неисправностей по предприятиям-изготовителям, по числу неисправностей, приходящихся на одно изделие, по годам эксплуатации и т. д. Приводят также перечень систематически повторяющихся неисправностей, число типов неисправностей, выявленных в процессе эксплуатации, дают качественный и количественный анализ эффективности внедренных в производство мероприятии и т. п.  

B отчете по надежности, кроме анализа, по каждому конструктивному отказу неисправности проводят мероприятия, направленные на их устранения, а для систематически повторяющихся неисправностей перечисляют комплекс мер, разработанный за весь период эксплуатации. При качественной оценке эффективности принятых мер по устранению неисправностей практически можно считать, что эффективность мероприятии подтверждается при условии, если после их внедрения отказов не зафиксировано за тот же объем испытаний или период эксплуатации, который был выполнен до внедрения. В отчете по надежности мероприятия, которые необходимо ввести для устранения отказов и неисправностей, приводят разделе «Перечня неисправностей  и  отказов и  принятых меpax по их устранению».

Таким образом, проводимый качественный анализ позволяет целенаправленно разрабатывать конкретные мероприятия на устранение выявленных отказов и неисправностей в процессе эксплуатации. Качественная оценка эффективности принятых конструктивных решений проверяется в процессе эксплуатации по бюллетеням доработок.

Наряду с качественным анализом результаты эксплуатации оценивают  количественным показателем надежности, В качестве наиболее распространенных показателей надежности изделий  машиностроения используют:

При оценке показателей надежности учитывают всю информацию, поступающую с мест эксплуатации с накоплением как по объему испытаний, так и по числу отказов. Для отказов конструкционного характера, по которым проведенные доработки оказались эффективными, всю информацию, полученную до доработки изделия, не учитывают при оценке надежности.

Суммарный объем испытаний  за  9 месяцев эксплуатации всех изделий  в циклах составит:

где T_э — суммарное время эксплуатации изделия; t – среднее количество дней в месяце; t_см – количество рабочих часов в сутки (2 смены), с учетом коэффициента коррекции использования рабочего времени К=0,9: t_см = 16·0,9 = 14,6; М – число изделий (пневмо-подушек), находящихся в эксплуатации к моменту оценки надежности: М = 6(п/п)·25(автобусов) = 150.

Расчетная формула для  оценки вероятности безотказной  работы

где — вероятность  безотказной работы  узла или  единицы,   входящей   в  состав   изделия; m_i— число отказов i-го узла, механизма или другой сборочной

единицы за рассматриваемый период эксплуатации; n_i— объем испытаний i-го узла, механизма или другой сборочной единицы за рассматриваемый период/

Среднее    квадратическое   отклонение    при    числе   отказов, не равном нулю вычисляют по формуле

Коэффициент   непланового   ремонта   определяют,   используя  соотношение

где T_э — суммарное время эксплуатации изделия, N₂ – число узлов, механизмов или других сборочных единиц, входящих в структурную схему надежности изделия и влияющих на коэффициент готовности: N₂=1.

Так как оценку надежности  проводят для  всей совокупности   изделий,   находящихся   в   эксплуатации   различное   время за рассматриваемый период, то суммарное время эксплуатации всех изделий находят из соотношения

 ч.

где T_эi — время  эксплуатации i-го изделия  к  моменту оценки его надежности; М — число изделий, находящихся в эксплуатации к моменту оценки надежности;

Тогда суммарное время  непланового ремонта будет равно:

 ч.

где T_эi — неплановое время ремонта i-го изделия за рассматриваемый период эксплуатации, t_в – среднее время восстановления одного отказа узла, механизма или другой сборочной единицы за рассматриваемый период эксплуатации Т_э.

Так  как  время  технического  обслуживания   каждого  изделия неизменно, то  коэффициент готовности К_г  рассчитывается по формуле:

где S — число  изделий,   находящихся одновременно  на  техническом обслуживании.

Среднее квадратическое отклонение коэффициента К_г в первом приближении принимаем равным среднему квадратическому отклонению коэффициента К_р, предположив, что коэффициент К_об не изменяется, т. е.

Среднее квадратическое отклонение коэффициента К_p в первом приближении принимаем равным

тогда   среднее   квадратическое   отклонение   коэффициента    К_г для одного изделия равно

                                             

Среднее квадратическое отклонение коэффициента К_Р для всей совокупности изделий, находящихся в эксплуатации, при оценке надежности можно определить по формуле

Вероятность безотказной  работы для всей совокупности изделий, находящихся в эксплуатации к  моменту оценки надежности, вычисляют из соотношения вида

Среднее значение наработки  на отказ совокупности изделий, эксплуатируемых  к моменту оценки надежности, определяют по формуле

где Т_эl — время эксплуатации i-го изделия к моменту оценки надежности; m_l — число отказов i-го изделия к моменту оценки надежности; М — число изделий, находящихся в эксплуатации.

Вывод: Изделие достаточно надежное, исходя из оценки вероятности безотказной работы ( ). По данному узлу можно сделать вывод, что при соблюдении всех технических норм установленные заводом изготовителем и соблюдении условий эксплуатации, данный узел обеспечит безопасную работу в течении установленного срока работы.

7.2 Расчет винтовой  пружины

Винтовую пружину можно  рассматривать как цилиндрический торсионный стержень, навитый на сердечник диаметром D₁. в процессе навивки проволока будет деформирована, в результате чего на внутренней (сжатой) стороне будут иметь место более высокие напряжения кручения. Величина этих напряжений, обозначенных t_i, зависит от индекса пружины w=D_m/d, т.е. от отношения диаметра навивки к диаметру проволоки. С помощью коэффициента k, учитывающего влияние кривизны витка и приведенного на рис. 2.123. [1], можно рассчитать t_i как функцию допускаемых верхних значений напряжений.

t_i=t_tдon0/k.

Чем меньше D_m и, следовательно, индекс пружины w, тем большие значения будет принимать коэффициент k. В результате: напряжения, которые может выдержать пружина, будут снижены, а использование материала ухудшается. Кроме того, для пружины с малым диаметром D_m существует опасность потери устойчивости под нагрузкой. По этим причинам целесообразно предусматривать максимально возможный диаметр навивки.

 

 

Рис 7.1 При навивке  спиральных пружин на внутренней (сжатой) стороне возникают повышенные напряжения кручения. А – зона повышенных напряжений.

ix – передаточное отношение  по ходу;

iy – передаточное отношение  по силам;

n_0,1 – число пружинных витков (индекс 0 означает расчетное число, индекс 1фактическое);

n₁ – общее число витков;

k – коэффициент уменьшения, учитывающий изгиб проволоки;

L₀ – длина пружины без нагрузки, мм;

L_w - длина пружины под воздействием начальной нагрузки F_w, мм;

L_b1 – длина пружины при полной нагрузке (длина блока при плотном

прилегании всех витков), мм;

L_n – наименьшая рабочая длина;

S_a – сумма наименьших расстояний между пружинящими витками (зазор),мм;

w - степень навивки, w=D_m/d;

l - коэффициент гибкости пружины;

t_i – допустимые напряжения сдвига с учетом изгиба проволоки, МПа.

Чтобы по среднему диаметру навивки D_m определить индекс пружины w и коэффициент k, следует вначале задаться диаметром d. ориентировочно, предположив, что d»1,4 см=14 мм и D_m=160 мм, определяем коэффициент k:

k=1+5/4∙d/D_m+7/8∙(d/D_m)²+( d/D_m)³;

k=1,1167,

что равноценно уменьшению на 11,67% напряжений, которые может выдержать пружина.

Степень навивки:

ω= D_m ⁄d = 160 ⁄14 = 11,43.

В качестве материала, при  диаметре проволоки меньше 40 мм в  соответствии с табл. 2.4 [1], рассматривается сталь 60С2А [8, табл. 43]в группе прочности ІІ. При этом на чертеже должны быть указаны следующие характеристики: σ_в=1570 Мпа и σ_т³1373 Мпа.

Используя запас прочности n=1,1 и определяя по рис. 2.106 [1] значение величины b₀=0,94 как функцию d=0,14 мм, получаем допускаемые максимальные напряжения:

t_tдоп0»0,63 σ_т ∙b₀/n»0,63∙1373∙0,94/1,1=739,17 Мпа.

При k=1,1167 идеальные касательные  напряжения:

t_i=t_tдоп0/k=739,17/1,1167=661,92 Мпа.

Допустимые амплитудные  напряжения определяются как функция  максимального временного сопротивления  при n=1,1 и b₁=0,95 (рис. 1.13 [1]), а также с учетом k=1,1167:

t_tдопА»0,24 σ_в ∙b₁/(n∙k)=0,24∙1570∙0,95/(1,1∙1,1167)=291,41 Мпа.

Вначале рассчитываются силы, действующие на пружину, и ее перемещения и, кроме того, жесткость C_F. Затем по этим величинам определяем относительные величины y₁ и y₂:

F_w=N¢_V∙iy= 2596,5∙1,061 = 2754,89 H .

f_1F=f₁/ix=65/1,0112=64,28мм;

f_2F=f₂/ix=85/1,0112=84,06 мм;

F₁=f_1F∙C_F= 64,28∙20 = 1285,6 H,