Υπολογισμός διεύθυνσης αυτοκινήτου.

A. A. Enaev

Αυτοκίνητα.

Σχεδιασμός και υπολογισμός

χειριστήρια διεύθυνσης

Εκπαιδευτικό και μεθοδολογικό εγχειρίδιο

Bratsk 2004

2. ΣΚΟΠΟΣ, ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ… 3. ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΕΘΟΔΟΥ ΓΙΑ ΣΤΡΟΦΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ……… 4. ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΙΜΟΝΙΟΥ……………. 5. ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΤΙΜΟΝΙΟΥ……………………………….. 5.1. Σκοπός, απαιτήσεις, ταξινόμηση………………… 5.2. Εκτιμώμενες παράμετροι του μηχανισμού διεύθυνσης………….. 5.3. Επιλογή του τύπου μηχανισμού διεύθυνσης…………………………. 5.4. Υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μηχανισμών διεύθυνσης…………………………………………………………………………… 6. ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΙΜΟΝΙΟΥ…………………………………………………………. 6.1. Σκοπός, απαιτήσεις, ταξινόμηση………………… 6.2. Εκτιμώμενες παράμετροι του συστήματος διεύθυνσης…………….. 6.3. Επιλογή του τύπου μονάδας διεύθυνσης…………………………. 6.4. Υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μηχανισμών διεύθυνσης…………………………………………………………… 7. Υδραυλικό τιμόνι……………….. 7.1. Σκοπός, απαιτήσεις, ταξινόμηση………………… 7.2. Εκτιμώμενες παράμετροι υποβοηθούμενου συστήματος διεύθυνσης…………………………………………………………………. 7.3. Επιλογή διάταξης ενισχυτή…………………… 7.4. Αντλίες ενισχυτών………………………………………………………… 7.5. Υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ενισχυτών αντλιών…………………………………………………………………………… 8. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΙΜΟΝΙΟΥ……………………………… 8.1. Κινηματικός υπολογισμός του συστήματος διεύθυνσης……………. 8.2. Λόγος διεύθυνσης………………. 9. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΙΣΧΥΟΣ ΤΙΜΟΝΙΟΥ………… 9.1. Δύναμη του τιμονιού………………………………… 9.2. Η δύναμη που αναπτύσσεται από τον κύλινδρο του ενισχυτή…………….. 9.3. Δύναμη στους τροχούς κατά το φρενάρισμα…………………… 9.4. Δυνάμεις σε εγκάρσιες και διαμήκεις ράβδους…………… 10. ΥΔΡΑΥΛΙΚΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗ…………… 11. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΙΜΟΝΙΟΥ.. 11.1. Υπολογισμός μηχανισμών διεύθυνσης……………………………… 11.2. Υπολογισμοί των μηχανισμών διεύθυνσης…………………………………

Ο σχεδιασμός και ο υπολογισμός των χειριστηρίων διεύθυνσης είναι ένα από τα συστατικά του μαθήματος στο γνωστικό αντικείμενο "Αυτοκίνητα".

Στο πρώτο στάδιο του σχεδιασμού του μαθήματος, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ένας υπολογισμός έλξης και να μελετηθούν οι λειτουργικές ιδιότητες του αυτοκινήτου, χρησιμοποιώντας τις οδηγίες «Αυτοκίνητα. Γενικές προμήθειες. Υπολογισμός πρόσφυσης» και στη συνέχεια προχωρήστε, σύμφωνα με την ανάθεση, στον σχεδιασμό και τον υπολογισμό της μονάδας ή του συστήματος πλαισίου οχήματος.

Κατά το σχεδιασμό και τον υπολογισμό των χειριστηρίων διεύθυνσης, είναι απαραίτητο να επιλέξετε τη συνιστώμενη βιβλιογραφία και να διαβάσετε προσεκτικά αυτό το εγχειρίδιο. Η σειρά εργασιών για το σχεδιασμό και τον υπολογισμό των χειριστηρίων διεύθυνσης είναι η εξής:

1. Επιλέξτε τη μέθοδο περιστροφής του αυτοκινήτου, το σχήμα διεύθυνσης, τον τύπο του μηχανισμού διεύθυνσης και τη διάταξη του ενισχυτή (αν χρειάζεται).

2. Εκτελέστε κινηματικούς υπολογισμούς, υπολογισμούς δύναμης, υδραυλικούς υπολογισμούς του ενισχυτή (εάν το σύστημα διεύθυνσης είναι εξοπλισμένο με ενισχυτή).

3. Επιλέξτε τις διαστάσεις των εξαρτημάτων και εκτελέστε έναν υπολογισμό αντοχής.

Αυτό το εκπαιδευτικό εγχειρίδιο περιγράφει λεπτομερώς τον τρόπο εκτέλεσης όλων αυτών των τύπων εργασιών.

2. ΣΚΟΠΟΣ, ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ

Πηδαλιούχηση– πρόκειται για ένα σύνολο συσκευών που χρησιμεύουν για την περιστροφή των κατευθυνόμενων τροχών ενός αυτοκινήτου όταν ο οδηγός επιδρά στο τιμόνι και αποτελείται από ένα μηχανισμό διεύθυνσης και μια κίνηση (Εικ. 1).

Ο μηχανισμός διεύθυνσης είναι το τμήμα του τιμονιού από το τιμόνι μέχρι τον βραχίονα διεύθυνσης και το σύστημα διεύθυνσης περιλαμβάνει μέρη από τον βραχίονα διεύθυνσης έως τον άξονα διεύθυνσης.

Ρύζι. 1. Διάγραμμα διεύθυνσης:

1 – τιμόνι; 2 – άξονας διεύθυνσης. 3 – κολόνα τιμονιού. 4 – κιβώτιο ταχυτήτων 5 – δίποδα τιμονιού. 6 – διαμήκης ράβδος τιμονιού. 7 – περιστροφικός άξονας. 8 – μοχλός άξονα διεύθυνσης. 9 – πλευρικός μοχλός. 10 – εγκάρσια ώθηση

Για το σύστημα διεύθυνσης ισχύουν οι ακόλουθες απαιτήσεις:

1) εξασφάλιση υψηλής ευελιξίας των οχημάτων, που καθιστά δυνατές απότομες και γρήγορες στροφές σε σχετικά περιορισμένες περιοχές·

2) ευκολία ελέγχου, που εκτιμάται από την ποσότητα δύναμης που εφαρμόζεται στο τιμόνι.

Για επιβατικά αυτοκίνητα χωρίς υποβοήθηση ισχύος κατά την οδήγηση, αυτή η δύναμη είναι 50...100 N, και με υποβοήθηση ισχύος - 10...20 N. Για φορτηγά, η δύναμη στο τιμόνι ρυθμίζεται: 250...500 N - για τιμόνι χωρίς υποβοήθηση ισχύος. 120 N – για υδραυλικό τιμόνι.

3) κύλιση των κατευθυνόμενων τροχών με ελάχιστη πλευρική ολίσθηση και ολίσθηση κατά την περιστροφή του αυτοκινήτου.

4) ακρίβεια της δράσης παρακολούθησης, κυρίως κινηματική, στην οποία οποιαδήποτε δεδομένη θέση του τιμονιού αντιστοιχεί σε μια καλά καθορισμένη προ-υπολογισμένη καμπυλότητα περιστροφής.

Όπως σημειώθηκε παραπάνω, το υδραυλικό τιμόνι είναι ένα υποτυπώδες σύστημα αυτόματου ελέγχου με στενή ανάδραση. Με έναν δυσμενή συνδυασμό παραμέτρων, ένα σύστημα αυτού του τύπου μπορεί να αποδειχθεί ασταθές.Σε αυτή την περίπτωση, η αστάθεια του συστήματος εκφράζεται σε αυτοταλαντώσεις των κινούμενων τροχών. Τέτοιες διακυμάνσεις παρατηρήθηκαν σε ορισμένα πειραματικά δείγματα οικιακών αυτοκινήτων.

Το καθήκον του δυναμικού υπολογισμού είναι να βρει συνθήκες υπό τις οποίες δεν θα μπορούσαν να συμβούν αυτοταλαντώσεις εάν είναι γνωστές όλες οι απαραίτητες παράμετροι για τον υπολογισμό ή να προσδιορίσει ποιες παράμετροι πρέπει να αλλάξουν προκειμένου να σταματήσουν οι αυτοταλαντώσεις στο πειραματικό δείγμα, εάν παρατηρούνται.

Ας εξετάσουμε πρώτα τη φυσική ουσία της διαδικασίας δόνησης των κατευθυνόμενων τροχών. Ας στραφούμε ξανά στο κύκλωμα του ενισχυτή που φαίνεται στο Σχ. 1. Ο ενισχυτής μπορεί να ενεργοποιηθεί τόσο από τον οδηγό όταν ασκεί δύναμη στο τιμόνι όσο και από τους κινούμενους τροχούς από κραδασμούς από το δρόμο.

Όπως δείχνουν τα πειράματα, τέτοιοι κραδασμοί μπορεί να συμβούν κατά την ευθεία κίνηση ενός αυτοκινήτου με υψηλή ταχύτητα, όταν στρίβει όταν κινείται με χαμηλή ταχύτητα, καθώς και όταν περιστρέφονται οι τροχοί στη θέση τους.

Ας εξετάσουμε την πρώτη περίπτωση. Όταν στρίβετε το τιμόνι λόγω κραδασμών από το δρόμο ή για οποιονδήποτε άλλο λόγο, το σώμα του διανομέα θα αρχίσει να κινείται σε σχέση με το καρούλι και μόλις εξαλειφθεί το διάκενο Δ 1, το υγρό θα αρχίσει να ρέει στην κοιλότητα Α του τον κύλινδρο ισχύος. Το τιμόνι και το δίποδα του τιμονιού θεωρούνται ακίνητα.Η πίεση στην κοιλότητα Α θα αυξηθεί και θα αποτρέψει περαιτέρω στροφή. Λόγω της ελαστικότητας των ελαστικών εύκαμπτων σωλήνων του υδραυλικού συστήματος και της ελαστικότητας των μηχανικών συνδέσεων, η πλήρωση της κοιλότητας Α με υγρό (για τη δημιουργία πίεσης εργασίας) απαιτεί συγκεκριμένο χρόνο, κατά τον οποίο οι κατευθυνόμενοι τροχοί έχουν χρόνο να στρίψουν σε μια συγκεκριμένη γωνία. Υπό την επίδραση της πίεσης στην κοιλότητα Α, οι τροχοί θα αρχίσουν να περιστρέφονται προς την άλλη κατεύθυνση έως ότου το καρούλι φτάσει στην ουδέτερη θέση. Τότε η πίεση μειώνεται. Η αδρανειακή δύναμη, καθώς και η υπολειπόμενη πίεση στην κοιλότητα Α, θα στρίψουν τους κατευθυνόμενους τροχούς από την ουδέτερη θέση προς τα δεξιά και ο κύκλος θα επαναληφθεί από τη δεξιά κοιλότητα.

Αυτή η διαδικασία απεικονίζεται στο Σχ. 33, α και β.

Η γωνία θ 0 αντιστοιχεί στην περιστροφή των κατευθυνόμενων τροχών κατά την οποία η δύναμη που μεταδίδεται στο σύστημα διεύθυνσης φτάνει την τιμή που απαιτείται για την κίνηση του καρουλιού.

Στο Σχ. Το Σχήμα 33c δείχνει την εξάρτηση p = f(θ), που κατασκευάστηκε από τις καμπύλες στο Σχ. 33, α και β. Εφόσον η διαδρομή της ράβδου μπορεί να θεωρηθεί γραμμική συνάρτηση της γωνίας περιστροφής (λόγω της μικρής γωνίας θ max), το γράφημα (Εικ. 33, γ) μπορεί να θεωρηθεί ως ενδεικτικό διάγραμμα του κυλίνδρου ισχύος του τον ενισχυτή. Η περιοχή του ενδεικτικού διαγράμματος καθορίζει την εργασία που δαπανάται από τον ενισχυτή για να περιστρέφει τους κατευθυνόμενους τροχούς.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η διαδικασία που περιγράφεται μπορεί να παρατηρηθεί μόνο εάν το τιμόνι παραμένει ακίνητο όταν τα τιμόνια ταλαντώνονται. Αν γυρίσει το τιμόνι, η τροφοδοσία δεν ανάβει. Για παράδειγμα, οι ενισχυτές με κίνηση διανομέα από τη γωνιακή μετατόπιση του άνω τμήματος του άξονα διεύθυνσης σε σχέση με το κάτω μέρος έχουν συνήθως αυτή την ιδιότητα και δεν προκαλούν αυτοταλαντώσεις

Όταν οι τροχοί περιστρέφονται στη θέση τους ή όταν το αυτοκίνητο κινείται με χαμηλή ταχύτητα, οι ταλαντώσεις που προκαλούνται από τον ενισχυτή διαφέρουν ως προς τη φύση από αυτές που εξετάζονται.Η πίεση κατά τη διάρκεια τέτοιων ταλαντώσεων αυξάνεται μόνο σε μία κοιλότητα. Το ενδεικτικό διάγραμμα για αυτήν την περίπτωση φαίνεται στο Σχ. 33, ζ.

Τέτοιες διακυμάνσεις μπορούν να εξηγηθούν ως εξής. Εάν τη στιγμή που αντιστοιχεί στην περιστροφή των τροχών μέσω μιας ορισμένης γωνίας θ r, το τιμόνι συγκρατείται, τότε οι κατευθυνόμενοι τροχοί (υπό την επίδραση των δυνάμεων αδράνειας και της υπολειπόμενης πίεσης στον κύλινδρο ισχύος) θα συνεχίσουν να κινούνται και να περιστρέφονται από γωνία θ r + θ max. Η πίεση στον κύλινδρο ισχύος θα πέσει στο 0, αφού το καρούλι θα βρίσκεται σε θέση που αντιστοιχεί στην περιστροφή των τροχών κατά μια γωνία θ r. Μετά από αυτό, η ελαστική δύναμη του ελαστικού θα αρχίσει να περιστρέφει το τιμόνι προς την αντίθετη κατεύθυνση. Όταν ο τροχός περιστρέφεται ξανά υπό γωνία θ r, ο ενισχυτής ανάβει. Η πίεση στο σύστημα δεν θα αρχίσει να αυξάνεται αμέσως, αλλά μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, κατά το οποίο το τιμόνι μπορεί να περιστραφεί υπό γωνία θ r -θ max. Η στροφή προς τα αριστερά θα σταματήσει αυτή τη στιγμή, καθώς ο κύλινδρος ισχύος θα τεθεί σε λειτουργία και ο κύκλος θα επαναληφθεί από την αρχή.

Συνήθως, το έργο του ενισχυτή, που προσδιορίζεται από την περιοχή των διαγραμμάτων δεικτών, είναι ασήμαντο σε σύγκριση με το έργο της τριβής στους πείρους, τις αρθρώσεις της ράβδου διεύθυνσης και το καουτσούκ και δεν είναι δυνατές οι αυτοταλαντώσεις. Όταν οι περιοχές των διαγραμμάτων δεικτών είναι μεγάλες και το έργο που καθορίζεται από αυτά είναι συγκρίσιμο με το έργο της τριβής, είναι δυνατές ταλαντώσεις χωρίς απόσβεση. Μια τέτοια περίπτωση εξετάζεται παρακάτω.

Για να βρούμε τις προϋποθέσεις για τη σταθερότητα του συστήματος, θα επιβάλουμε περιορισμούς σε αυτό:

1. Οι κατευθυνόμενοι τροχοί έχουν έναν βαθμό ελευθερίας και μπορούν να περιστρέφονται μόνο γύρω από τους πείρους βασιλιά μέσα στο διάκενο στον διανομέα ισχύος.
2. Το τιμόνι είναι σταθερά στερεωμένο στη ουδέτερη θέση.
3. Η σύνδεση μεταξύ των τροχών είναι απολύτως άκαμπτη.
4. Η μάζα της μπομπίνας και των εξαρτημάτων που τη συνδέουν με τους τροχούς ελέγχου είναι αμελητέα.
5. Οι δυνάμεις τριβής στο σύστημα είναι ανάλογες με τις πρώτες δυνάμεις των γωνιακών ταχυτήτων.
6. Οι ακαμψίες των στοιχείων του συστήματος είναι σταθερές και δεν εξαρτώνται από το μέγεθος των αντίστοιχων μετατοπίσεων ή παραμορφώσεων.

Οι υπόλοιπες παραδοχές που έγιναν κατά την ανάλυση προσδιορίζονται κατά την παρουσίαση.

Παρακάτω εξετάζουμε τη σταθερότητα των χειριστηρίων διεύθυνσης με υδραυλικούς ενισχυτές τοποθετημένους σε δύο πιθανές επιλογές: με μακρά ανάδραση και βραχεία.

Τα δομικά και σχεδιαστικά διαγράμματα της πρώτης επιλογής φαίνονται στο Σχ. Τα 34 και 35 είναι συμπαγείς γραμμές, το δεύτερο είναι διακεκομμένο. Στην πρώτη επιλογή, η ανάδραση δρα στον διανομέα αφού ο κύλινδρος ισχύος περιστρέψει τους κατευθυνόμενους τροχούς. Στη δεύτερη επιλογή, το σώμα του διανομέα κινείται, σβήνοντας τον ενισχυτή, ταυτόχρονα με τη ράβδο του κυλίνδρου ισχύος.

Αρχικά, ας δούμε κάθε στοιχείο του κυκλώματος μακρού βρόχου.

Εξοπλισμός διεύθυνσης(δεν φαίνεται στο μπλοκ διάγραμμα). Η περιστροφή του τιμονιού σε μια ορισμένη μικρή γωνία a προκαλεί μια δύναμη Tc στη διαμήκη ώθηση

T c = c 1 (αi r.m l c - x 1), (26)

όπου c 1 είναι η ακαμψία του άξονα διεύθυνσης και η διαμήκης ώθηση μειωμένη στη διαμήκη ώθηση. l c - μήκος δίποδων. x 1 - κίνηση καρουλιού.

Κίνηση διανομέα.Για τη μονάδα ελέγχου διανομέα, η ποσότητα εισόδου είναι η δύναμη T c, η ποσότητα εξόδου είναι η μετατόπιση καρουλιού x 1. Η εξίσωση μετάδοσης κίνησης, λαμβάνοντας υπόψη την ανάδραση σχετικά με τη γωνία περιστροφής των κατευθυνόμενων τροχών θ και την πίεση στο σύστημα p, έχει την ακόλουθη μορφή για T c >T n:

(27)

όπου K о.с είναι ο συντελεστής δύναμης ανάδρασης για τη γωνία περιστροφής των κατευθυνόμενων τροχών. c n - ακαμψία των ελατηρίων κεντραρίσματος.

Διανομέας.Οι ταλαντώσεις που προκαλούνται από τον ενισχυτή ενός κινούμενου αυτοκινήτου σχετίζονται με την εναλλακτική ενεργοποίηση της μίας ή της άλλης κοιλότητας του κυλίνδρου ισχύος. Η εξίσωση διανομέα σε αυτή την περίπτωση έχει τη μορφή

όπου Q είναι η ποσότητα του υγρού που εισέρχεται στους αγωγούς του κυλίνδρου ισχύος. x 1 -θl z K о.с = Δx - μετατόπιση του καρουλιού στο περίβλημα.

Η συνάρτηση f(Δx) είναι μη γραμμική και εξαρτάται από τη σχεδίαση του πηνίου του διανομέα και την απόδοση της αντλίας. Στη γενική περίπτωση, δεδομένων των χαρακτηριστικών της αντλίας και του σχεδιασμού του διανομέα, η ποσότητα του υγρού Q που εισέρχεται στον κύλινδρο ισχύος εξαρτάται τόσο από τη διαδρομή Δx του καρουλιού στο περίβλημα όσο και από τη διαφορά πίεσης Δp στην είσοδο και την έξοδο του διανομέα.

Οι διανομείς ενισχυτών είναι σχεδιασμένοι έτσι ώστε, αφενός, με σχετικά μεγάλες τεχνολογικές ανοχές στις γραμμικές διαστάσεις, να έχουν ελάχιστη πίεση στο σύστημα όταν το καρούλι βρίσκεται στην ουδέτερη θέση και, αφετέρου, ελάχιστη μετατόπιση του καρουλιού για να οδηγήσει τον ενισχυτή. Ως αποτέλεσμα, η βαλβίδα μπομπίνας του ενισχυτή σύμφωνα με το χαρακτηριστικό Q = f(Δx, Δp) είναι κοντά στη βαλβίδα, δηλ. η τιμή του Q δεν εξαρτάται από την πίεση Δp και είναι μόνο συνάρτηση της μπομπίνας μετατόπιση. Λαμβάνοντας υπόψη την κατεύθυνση δράσης του κυλίνδρου ισχύος, θα φαίνεται όπως φαίνεται στο Σχ. 36, α. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι χαρακτηριστικό των ζεύξεων ρελέ των συστημάτων αυτόματου ελέγχου. Η γραμμικοποίηση αυτών των συναρτήσεων πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο της αρμονικής γραμμικοποίησης. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε για το πρώτο σχήμα (Εικ. 36, α)

όπου Δx 0 είναι η μετατόπιση του καρουλιού στο περίβλημα, στο οποίο αρχίζει μια απότομη αύξηση της πίεσης. Q 0 - η ποσότητα του υγρού που εισέρχεται στη γραμμή πίεσης όταν οι σχισμές εργασίας είναι μπλοκαρισμένες. a είναι η μέγιστη διαδρομή του καρουλιού στο περίβλημα, που καθορίζεται από το πλάτος της δόνησης των κινούμενων τροχών.

Σωληνώσεις.Η πίεση στο σύστημα καθορίζεται από την ποσότητα του υγρού που εισέρχεται στη γραμμή πίεσης και την ελαστικότητα της γραμμής:

όπου x 2 είναι η διαδρομή του εμβόλου του κυλίνδρου ισχύος, θετική κατεύθυνση προς τη δράση της πίεσης. c 2 - ογκομετρική ακαμψία του υδραυλικού συστήματος. c g = dp / dV g (V g = όγκος της γραμμής πίεσης του υδραυλικού συστήματος).

Κύλινδρος ισχύος.Με τη σειρά του, η διαδρομή της ράβδου του κυλίνδρου ισχύος καθορίζεται από τη γωνία περιστροφής των κατευθυνόμενων τροχών και την παραμόρφωση των εξαρτημάτων που συνδέουν τον κύλινδρο ισχύος με τους κατευθυνόμενους τροχούς και με το υπομόχλιο

(31)

όπου l 2 είναι ο βραχίονας εφαρμογής της δύναμης του κυλίνδρου ισχύος σε σχέση με τους άξονες των πείρων του τροχού. c 2 - ακαμψία της στερέωσης του κυλίνδρου ισχύος, μειωμένη στη διαδρομή της ράβδου του κυλίνδρου ισχύος.

Διευθυντές ρόδες.Η εξίσωση για την περιστροφή των κατευθυνόμενων τροχών σε σχέση με τους στροφείς είναι δεύτερης τάξης και, γενικά, είναι μη γραμμική. Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι κραδασμοί των κατευθυνόμενων τροχών εμφανίζονται με σχετικά μικρά πλάτη (μέχρι 3-4°), μπορούμε να υποθέσουμε ότι οι ροπές σταθεροποίησης που προκαλούνται από την ελαστικότητα του καουτσούκ και την κλίση των στροφών είναι ανάλογες με τον πρώτο βαθμό η γωνία περιστροφής των κατευθυνόμενων τροχών και η τριβή στο σύστημα εξαρτάται από τον πρώτο βαθμό της ταχύτητας περιστροφής του γωνιακού τροχού. Η γραμμική εξίσωση μοιάζει με αυτό:

όπου J είναι η ροπή αδράνειας των κατευθυνόμενων τροχών και των εξαρτημάτων που συνδέονται άκαμπτα με αυτούς σε σχέση με τους άξονες των ακίδων. G - συντελεστής που χαρακτηρίζει τις απώλειες τριβής στο σύστημα διεύθυνσης, το υδραυλικό σύστημα και τα ελαστικά των τροχών. Το N είναι ένας συντελεστής που χαρακτηρίζει την επίδραση της σταθεροποιητικής ροπής που προκύπτει από την κλίση των ακίδων και την ελαστικότητα του ελαστικού ελαστικού.

Η ακαμψία του συστήματος διεύθυνσης δεν λαμβάνεται υπόψη στην εξίσωση, καθώς θεωρείται ότι οι δονήσεις είναι μικρές και συμβαίνουν στο εύρος των γωνιών στις οποίες το σώμα του καρουλιού κινείται σε απόσταση μικρότερη ή ίση με την πλήρη διαδρομή. Το γινόμενο Fl 2 p καθορίζει το μέγεθος της ροπής που δημιουργείται από τον κύλινδρο ισχύος σε σχέση με τον βασιλικό πείρο και το γινόμενο f re l e K o.s p είναι η δύναμη της αντίδρασης από την ανάδραση στο μέγεθος της ροπής σταθεροποίησης. Η επιρροή της ροπής που δημιουργείται από τα ελατήρια κεντραρίσματος μπορεί να παραμεληθεί λόγω της μικρότητάς της σε σύγκριση με τη σταθεροποιητική.

Έτσι, εκτός από τις παραπάνω παραδοχές, επιβάλλονται στο σύστημα οι ακόλουθοι περιορισμοί:

1. οι προσπάθειες στη διαμήκη ώθηση εξαρτώνται γραμμικά από την περιστροφή του άξονα δίποδων· δεν υπάρχει τριβή στους διαμήκους ωστικούς συνδέσμους και στην κίνηση προς το καρούλι.
2. ο διανομέας είναι ένας σύνδεσμος με ένα χαρακτηριστικό ρελέ, δηλαδή, μέχρι μια ορισμένη μετατόπιση Δx 0 του καρουλιού στο περίβλημα, το υγρό από την αντλία δεν εισέρχεται στον κύλινδρο ισχύος.
3. η πίεση στη γραμμή πίεσης και στον κύλινδρο ισχύος είναι ευθέως ανάλογη με την περίσσεια όγκου του ρευστού που εισέρχεται στη γραμμή, δηλαδή, η ογκομετρική ακαμψία του υδραυλικού συστήματος cg είναι σταθερή.

Το εξεταζόμενο σύστημα υδραυλικής υδραυλικής διεύθυνσης περιγράφεται από ένα σύστημα επτά εξισώσεων (26) - (32).

Η μελέτη της σταθερότητας του συστήματος πραγματοποιήθηκε με αλγεβρικό κριτήριο Rous-Hurwitz.

Για να επιτευχθεί αυτό, έχουν γίνει αρκετοί μετασχηματισμοί. Βρίσκεται η χαρακτηριστική εξίσωση του συστήματος και η συνθήκη για τη σταθερότητά του, η οποία καθορίζεται από την ακόλουθη ανισότητα:

(33)

Από την ανίσωση (33) προκύπτει ότι όταν a≤Δx 0 οι ταλαντώσεις είναι αδύνατες, αφού ο αρνητικός όρος της ανίσωσης είναι ίσος με 0.

Το πλάτος κίνησης του καρουλιού στο περίβλημα σε δεδομένο σταθερό πλάτος ταλάντωσης των κινητήριων τροχών θ max βρίσκεται από την ακόλουθη σχέση:

(34)

Εάν στη γωνία θ max η πίεση p = p max, τότε η μετατόπιση a εξαρτάται από την αναλογία των ακαμψιών των ελατηρίων κεντραρίσματος και της διαμήκους ώθησης c n / c 1, την περιοχή των εμβόλων αντίδρασης f δηλ. τη δύναμη προσυμπίεσης τα ελατήρια κεντραρίσματος T n και ο συντελεστής ανάδρασης K os. Όσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία c n / c 1 και η περιοχή των αντιδρώντων στοιχείων, τόσο πιο πιθανό είναι η τιμή του a να είναι μικρότερη από την τιμή Δx 0 και οι αυτοταλαντώσεις να είναι αδύνατες.

Ωστόσο, αυτός ο τρόπος εξάλειψης των αυτοταλαντώσεων δεν είναι πάντα δυνατός, καθώς η αύξηση της ακαμψίας των ελατηρίων κεντραρίσματος και του μεγέθους των στοιχείων αντίδρασης, η αύξηση των δυνάμεων στο τιμόνι, επηρεάζει την ικανότητα ελέγχου του οχήματος και τη μείωση του Η ακαμψία της διαμήκους ώθησης μπορεί να συμβάλει στην εμφάνιση ταλαντώσεων τύπου shimmy.

Τέσσερις από τους πέντε θετικούς όρους ανισότητας (33) περιλαμβάνουν ως παράγοντα την παράμετρο Г, η οποία χαρακτηρίζει την τριβή στο τιμόνι, το λάστιχο του ελαστικού και την απόσβεση λόγω ροών υγρού στον ενισχυτή. Συνήθως είναι δύσκολο για έναν σχεδιαστή να αλλάξει αυτή την παράμετρο. Ο αρνητικός όρος περιλαμβάνει τον ρυθμό ροής υγρού Q0 και τον συντελεστή ανάδρασης K o.s. ως παράγοντες. Καθώς οι τιμές τους μειώνονται, η τάση για αυτοταλάντωση μειώνεται. Η τιμή του Q 0 είναι κοντά στην απόδοση της αντλίας. Έτσι, για να εξαλείψετε τις αυτοταλαντώσεις που προκαλούνται από τον ενισχυτή ενώ το αυτοκίνητο κινείται, χρειάζεστε:

1. Αύξηση της ακαμψίας των ελατηρίων κεντραρίσματος ή αύξηση της περιοχής των εμβόλου αντίδρασης, εάν αυτό είναι δυνατό λόγω της ευκολίας διεύθυνσης.
2. Μείωση της απόδοσης της αντλίας χωρίς μείωση της ταχύτητας διεύθυνσης των τιμονιών κάτω από την ελάχιστη επιτρεπόμενη.
3. Μείωση του κέρδους ανάδρασης K o.s., δηλαδή μείωση της διαδρομής του σώματος (ή της μπομπίνας) του καρουλιού που προκαλείται από την περιστροφή των κατευθυνόμενων τροχών.

Εάν αυτές οι μέθοδοι δεν μπορούν να εξαλείψουν τις αυτοταλαντώσεις, τότε είναι απαραίτητο να αλλάξετε τη διάταξη του συστήματος διεύθυνσης ή να εισαγάγετε έναν ειδικό αποσβεστήρα κραδασμών (υγρό ή ξηρό αποσβεστήρα τριβής) στο σύστημα υδραυλικού τιμονιού. Ας εξετάσουμε μια άλλη πιθανή διάταξη ενός ενισχυτή σε ένα αυτοκίνητο, που έχει μικρότερη τάση να διεγείρει τις αυτοταλαντώσεις. Διαφέρει από το προηγούμενο σε μικρότερη ανάδραση (δείτε τη διακεκομμένη γραμμή στα Σχ. 34 και 35).

Οι εξισώσεις του διανομέα και της κίνησης προς αυτόν διαφέρουν από τις αντίστοιχες εξισώσεις του προηγούμενου διαγράμματος.

Η εξίσωση κίνησης προς τον διανομέα έχει τη μορφή για T c > T n:

(35)

2 εξίσωση διανομέα

(36)

όπου i e είναι ο λόγος κινηματικής μετάδοσης μεταξύ της κίνησης του πηνίου του διανομέα και της αντίστοιχης κίνησης της ράβδου του κυλίνδρου ισχύος.

Μια παρόμοια μελέτη του νέου συστήματος εξισώσεων οδηγεί στην ακόλουθη συνθήκη για την απουσία αυτοταλαντώσεων σε ένα σύστημα με σύντομη ανάδραση

(37)

Η προκύπτουσα ανισότητα διαφέρει από την ανισότητα (33) στην αυξημένη τιμή των θετικών όρων. Ως αποτέλεσμα, όλοι οι θετικοί όροι είναι μεγαλύτεροι από τους αρνητικούς για τις πραγματικές τιμές των παραμέτρων που περιλαμβάνονται σε αυτούς, επομένως ένα σύστημα με σύντομη ανάδραση είναι σχεδόν πάντα σταθερό. Η τριβή στο σύστημα, που χαρακτηρίζεται από την παράμετρο Г, μπορεί να μειωθεί στο μηδέν, καθώς ο τέταρτος θετικός όρος της ανισότητας δεν περιέχει αυτήν την παράμετρο.

Στο Σχ. Το Σχήμα 37 δείχνει τις καμπύλες εξάρτησης του ποσού της τριβής που απαιτείται για την απόσβεση των ταλαντώσεων στο σύστημα (παράμετρος G) στην απόδοση της αντλίας, που υπολογίζονται με χρήση των τύπων (33) και (37).

Η ζώνη σταθερότητας για κάθε ενισχυτή βρίσκεται μεταξύ του άξονα τεταγμένων και της αντίστοιχης καμπύλης. Στους υπολογισμούς, το πλάτος ταλάντωσης του καρουλιού στο περίβλημα λήφθηκε ως το ελάχιστο δυνατό από την συνθήκη ενεργοποίησης του ενισχυτή: a≥Δx 0 = 0,05 cm.

Οι υπόλοιπες παράμετροι που περιλαμβάνονται στις εξισώσεις (33) και (37) είχαν τις ακόλουθες τιμές (που αντιστοιχεί περίπου στον έλεγχο διεύθυνσης ενός φορτηγού με μεταφορική ικανότητα 8-12 τ): J = 600 kg*cm*sec 2 / rad; N = 40.000 kg*cm / rad; Q = 200 cm 3 / sec; F = 40 cm 2; l 2 = 20 cm; l 3 = 20 cm; c g = 2 kg/cm 5; c 1 = 500 kg/cm; c 2 = 500 kg/cm; c n = 100 kg/cm; f r.e = 3 cm 2.

Για έναν ενισχυτή με μεγάλη ανάδραση, η ζώνη αστάθειας βρίσκεται στο εύρος των πραγματικών τιμών της παραμέτρου Г, για έναν ενισχυτή με σύντομη ανάδραση - στο εύρος των μη εμφανιζόμενων τιμών παραμέτρων.

Ας εξετάσουμε τους κραδασμούς των κατευθυνόμενων τροχών που εμφανίζονται όταν στρίβουν στη θέση τους. Το ενδεικτικό διάγραμμα του κυλίνδρου ισχύος κατά τη διάρκεια τέτοιων ταλαντώσεων φαίνεται στο Σχ. 33, ζ. Η εξάρτηση της ποσότητας του υγρού που εισέρχεται στον κύλινδρο ισχύος από την κίνηση του καρουλιού στο σώμα του διανομέα έχει τη μορφή που φαίνεται στο Σχ. 36, β. Κατά τη διάρκεια τέτοιων ταλαντώσεων, το κενό Δx 0 στην μπομπίνα έχει ήδη εξαλειφθεί περιστρέφοντας το τιμόνι και, με την παραμικρή μετατόπιση του καρουλιού, προκαλεί ροή υγρού στον κύλινδρο ισχύος και αύξηση της πίεσης σε αυτόν.

Η γραμμικοποίηση της συνάρτησης (βλ. Εικ. 36, γ) δίνει την εξίσωση

(38)

Ο συντελεστής N στην εξίσωση (32) θα καθοριστεί σε αυτή την περίπτωση όχι από την επίδραση της ροπής σταθεροποίησης, αλλά από τη σοβαρότητα των ελαστικών στη στρέψη σε επαφή. Για το σύστημα που θεωρείται ως παράδειγμα, μπορεί να ληφθεί ίσο με N = 400.000 kg*cm/rad.

Η συνθήκη σταθερότητας για ένα σύστημα με μεγάλη ανάδραση μπορεί να ληφθεί από την εξίσωση (33) αντικαθιστώντας σε αυτήν αντί της έκφρασης εκφράσεις (2Q 0 / πa).

Ως αποτέλεσμα παίρνουμε

(39)

Οι όροι της ανισότητας (39), που περιέχουν την παράμετρο a στον αριθμητή, μειώνονται με τη μείωση του πλάτους ταλάντωσης και, ξεκινώντας από ορισμένες αρκετά μικρές τιμές του a, μπορούν να παραβλεφθούν. Τότε η συνθήκη σταθερότητας εκφράζεται με απλούστερη μορφή:

(40)

Με πραγματικούς λόγους παραμέτρων, η ανισότητα δεν παρατηρείται και οι ενισχυτές που είναι διατεταγμένοι σύμφωνα με ένα κύκλωμα με μακρά ανάδραση προκαλούν σχεδόν πάντα αυτοταλαντώσεις των κινούμενων τροχών όταν περιστρέφονται στη θέση τους με το ένα ή το άλλο πλάτος.

Είναι δυνατό να εξαλειφθούν αυτές οι ταλαντώσεις χωρίς αλλαγή του τύπου της ανάδρασης (και, κατά συνέπεια, της διάταξης του ενισχυτή) σε κάποιο βαθμό μόνο αλλάζοντας το σχήμα του χαρακτηριστικού Q = f(Δx), δίνοντάς του μια κλίση (βλ. Εικ. 36, δ), ή αυξάνοντας σημαντικά την απόσβεση στο σύστημα (παράμετρος G). Τεχνικά, για την αλλαγή του σχήματος των χαρακτηριστικών, κατασκευάζονται ειδικές λοξότμητες στις άκρες εργασίας των καρουλιών. Ο υπολογισμός της σταθερότητας ενός συστήματος με έναν τέτοιο διανομέα είναι πολύ πιο περίπλοκος, καθώς η υπόθεση ότι η ποσότητα του υγρού Q που εισέρχεται στον κύλινδρο ισχύος εξαρτάται μόνο από τη μετατόπιση του πηνίου Δx δεν μπορεί πλέον να γίνει αποδεκτή, επειδή η περιοχή εργασίας του Οι επικαλύψεις των σχισμών εργασίας τεντώνονται και η ποσότητα του εισερχόμενου υγρού Q σε αυτό το τμήμα εξαρτάται επίσης από τη διαφορά πίεσης στο σύστημα πριν και μετά το καρούλι. Η μέθοδος αύξησης της απόσβεσης συζητείται παρακάτω.

Ας εξετάσουμε τι συμβαίνει όταν στρίβετε στη θέση του, εάν παρέχεται σύντομη ανατροφοδότηση. Στην εξίσωση (37), η έκφραση [(4π) (Q 0 / a)]√πρέπει να αντικατασταθεί από την έκφραση (2 / π)*(Q 0 / a).Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε την ανισότητα

(41)

Έχοντας εξαιρέσει, όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, τους όρους που περιέχουν την τιμή a στον αριθμητή, λαμβάνουμε

(42)

Στην ανισότητα (42), ο αρνητικός όρος είναι περίπου μια τάξη μεγέθους μικρότερος από τον προηγούμενο, και επομένως, σε ένα σύστημα με σύντομη ανάδραση, οι αυτοταλαντώσεις δεν συμβαίνουν κάτω από ρεαλιστικά πιθανούς συνδυασμούς παραμέτρων.

Έτσι, για να αποκτήσετε ένα συνειδητά σταθερό σύστημα υποβοηθούμενου συστήματος διεύθυνσης, η ανάδραση πρέπει να καλύπτει μόνο τα πρακτικά απαλλαγμένα από αδράνεια μέρη του συστήματος (συνήθως τον κύλινδρο ισχύος και τα συνδετικά μέρη που συνδέονται άμεσα με αυτόν). Στις πιο δύσκολες περιπτώσεις, όταν δεν είναι δυνατή η διευθέτηση του κυλίνδρου ισχύος και του διανομέα σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους, για την απόσβεση των αυτοταλαντώσεων, εισάγονται στο σύστημα υδραυλικοί αποσβεστήρες (απορροφητήρες κραδασμών) ή υδραυλικές κλειδαριές - συσκευές που επιτρέπουν υγρό για να περάσει στον κύλινδρο ισχύος ή πίσω μόνο όταν ασκείται πίεση από τον διανομέα.

Τα φορτία και οι τάσεις που δρουν στα μέρη του τιμονιού μπορούν να υπολογιστούν ρυθμίζοντας τη μέγιστη δύναμη στο τιμόνι ή προσδιορίζοντας αυτή τη δύναμη από τη μέγιστη αντίσταση στη περιστροφή των τιμονιών του αυτοκινήτου στη θέση τους (που είναι πιο κατάλληλο). Αυτά τα φορτία είναι στατικά.

ΣΕ μηχανισμός διεύθυνσηςΥπολογίζονται το τιμόνι, ο άξονας του τιμονιού και ο μηχανισμός διεύθυνσης.

Μέγιστη δύναμη ανά τιμόνιγια συστήματα διεύθυνσης χωρίς ενισχυτές ισχύος – = 400 Ν; για αυτοκίνητα με ενισχυτές –
= 800 N.

Κατά τον υπολογισμό της μέγιστης δύναμης στο τιμόνι με βάση τη μέγιστη αντίσταση στη στροφή των τροχών στη θέση τους, η στιγμή αντίστασης στη στροφή μπορεί να προσδιοριστεί από την εμπειρική σχέση:

, (13.12)

Οπου – συντελεστής πρόσφυσης κατά την περιστροφή του τιμονιού στη θέση του.
– φορτίο τροχού·
– πίεση αέρα στο ελαστικό.

Η δύναμη στο τιμόνι για να στρίψει στη θέση του υπολογίζεται από τον τύπο:

, (13.13)

Οπου
– γωνιακή αναλογία διεύθυνσης.
– ακτίνα τιμονιού.
– Αποδοτικότητα διεύθυνσης.

Με βάση τη δεδομένη ή τη διαπιστωθείσα δύναμη στο τιμόνι, υπολογίζονται τα φορτία και οι τάσεις στα μέρη του τιμονιού.

Ακτίνες Η κάμψη του τιμονιού υπολογίζεται, υποθέτοντας ότι η δύναμη στο τιμόνι κατανέμεται εξίσου μεταξύ των ακτίνων. Οι τάσεις κάμψης των ακτίνων καθορίζονται από τον τύπο:

, (13.14)

Οπου
– μήκος βελόνας πλεξίματος
– διάμετρος ακτίνας;
– αριθμός ακτίνων.

Άξονας διεύθυνσηςσυνήθως γίνονται σωληνοειδείς. Ο άξονας λειτουργεί σε στρέψη, φορτωμένος με ροπή:

. (13.15)

Οι στρεπτικές τάσεις του σωληνοειδούς άξονα υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

, (13.16)

Οπου
,
– εξωτερική και εσωτερική διάμετρος του άξονα, αντίστοιχα.

Επιτρεπόμενες στρεπτικές τάσεις του άξονα διεύθυνσης – [
] = 100 MPa.

Ο άξονας διεύθυνσης ελέγχεται επίσης για ακαμψία με βάση τη γωνία περιστροφής:

, (13.17)

Οπου
– μήκος άξονα.
–μέτρο ελαστικότητας 2ου είδους.

Επιτρεπόμενη γωνία συστροφής – [
] = 5 ÷ 8° ανά μέτρο μήκους άξονα.

ΣΕ μηχανισμός διεύθυνσης ατέρμοναΟ σφαιροειδής σκουλήκι και ο κύλινδρος υπολογίζονται για συμπίεση, οι τάσεις επαφής στο πλέγμα στο οποίο καθορίζονται από τον τύπο:

, (13.18)

Οπου – αξονική δύναμη που επενεργεί στο σκουλήκι.
– περιοχή επαφής μιας φλάντζας κυλίνδρου με το σκουλήκι. – αριθμός κορυφογραμμών κυλίνδρων.

Η αξονική δύναμη που επενεργεί στο σκουλήκι υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

, (13.19)

Οπου – αρχική ακτίνα του σκουληκιού στο μικρότερο τμήμα.
– γωνία ανύψωσης της έλικας του σκουληκιού.

Η περιοχή επαφής μιας φλάντζας κυλίνδρου με το σκουλήκι μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο:

Οπου Και – ακτίνες εμπλοκής του κυλίνδρου και του σκουληκιού, αντίστοιχα. Και
– γωνίες εμπλοκής του κυλίνδρου και του σκουληκιού.

Επιτρεπόμενες τάσεις συμπίεσης – [
] = 2500 ÷ 3500 MPa.

ΣΕ γρανάζι και γρανάζιτο ζεύγος «βίδα – σφαιρικό παξιμάδι» ελέγχεται για συμπίεση, λαμβάνοντας υπόψη το ακτινικό φορτίο σε μία μπάλα:

, (13.21)

Οπου
– αριθμός στροφών εργασίας·
– ο αριθμός των σφαιρών σε μια στροφή (με την αυλάκωση πλήρως γεμάτη).
– τη γωνία επαφής των σφαιρών με τις αυλακώσεις.

Η δύναμη της μπάλας καθορίζεται από τάσεις επαφής, που υπολογίζονται με τον τύπο:

, (13.22)

Οπου
– συντελεστής καμπυλότητας των επιφανειών επαφής. – μέτρο ελαστικότητας 1ου είδους.
Και
– διαμέτρους της σφαίρας και της αυλάκωσης, αντίστοιχα.

Επιτρεπόμενες τάσεις επαφής [
] = 2500 ÷3500 MPa.

Στο ζεύγος «ράφι-τομέας», τα δόντια υπολογίζονται για τάσεις κάμψης και επαφής παρόμοια με τον κυλινδρικό γρανάζια. Σε αυτή την περίπτωση, η περιφερειακή δύναμη στα δόντια του τομέα (σε περίπτωση απουσίας ή ανενεργού ενισχυτή) προσδιορίζεται από τον τύπο:

, (13.23)

Οπου – ακτίνα του αρχικού κύκλου του τομέα.

Επιτρεπόμενες τάσεις – [
] = 300 ÷400 MPa; [
] = 1500 MPa.

Ράφι και πινιόν τιμονιούυπολογίζονται ομοίως.

ΣΕ μηχανισμός διεύθυνσηςυπολογίστε τον άξονα του δίποδα τιμονιού, το δίποδο τιμονιού, τον πείρο του δίποδα τιμονιού, τις διαμήκεις και εγκάρσιες ράβδους τιμονιού, τους μοχλούς του βραχίονα διεύθυνσης και των αρθρώσεων του τιμονιού (άξονες διεύθυνσης).

Δίποδος άξονας διεύθυνσηςβασιστείτε στη στρέψη.

Ελλείψει ενισχυτή τάσης για τον άξονα των δίποδων, το δίποδο προσδιορίζεται από τον τύπο:

, (13.24)

Οπου – διάμετρος άξονα δίποδων.

Επιτρεπόμενες τάσεις – [
] = 300 ÷350 MPa.

Υπολογισμός δίποδωνπραγματοποιείται για κάμψη και στρέψη σε επικίνδυνο τμήμα ΕΝΑ-ΕΝΑ.

Ελλείψει ενισχυτή, η μέγιστη δύναμη που ασκεί ο σφαιρικός πείρος από τη διαμήκη ράβδο διεύθυνσης υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

, (13.25)

Οπου – την απόσταση μεταξύ των κέντρων των κεφαλών του δίποδα διεύθυνσης.

Οι τάσεις κάμψης δίποδων καθορίζονται από τον τύπο:

, (13.26)

Οπου – βραχίονας κάμψης δίποδων έναΚαι σι– διαστάσεις του τμήματος δίποδων.

Οι τάσεις στρέψης των δίποδων καθορίζονται από τον τύπο:

, (13.27)

Οπου – Στρέψη ώμου.

Επιτρεπόμενο στρες [
] = 150 ÷200 MPa; [
] = 60 ÷80 MPa.

Δίποδη μπίλιαέχουν σχεδιαστεί για κάμψη και διάτμηση σε επικίνδυνο τμήμα σι-σικαι για σύνθλιψη μεταξύ των ράβδων σύνδεσης.

Οι τάσεις κάμψης του πείρου δίποδου υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

, (13.28)

Οπου μι– ώμος κάμψη δακτύλου.
– διάμετρος του δακτύλου στο επικίνδυνο τμήμα.

Η διατμητική τάση του δακτύλου καθορίζεται από τον τύπο:

. (13.29)

Η τάση σύνθλιψης του πείρου υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

, (13.30)

Οπου – διάμετρος της κεφαλής της μπάλας του δακτύλου.

Επιτρεπόμενες τάσεις – [
] = 300 ÷400 MPa; [
] = 25 ÷35 MPa; [
] = 25 ÷35 MPa.

Υπολογισμός σφαιρικών ακίδων διαμήκων και εγκάρσιων ράβδων τιμονιούεκτελείται παρόμοια με τον υπολογισμό του σφαιρικού πείρου του δίποδα διεύθυνσης, λαμβάνοντας υπόψη τα τρέχοντα φορτία σε κάθε πείρο.

Διαμήκης ράβδος τιμονιούΥπολογίζονται για συμπίεση και διαμήκη κάμψη.

Ν Η τάση συμπίεσης προσδιορίζεται από τον τύπο:

, (13.31)

Οπου
– επιφάνεια διατομής της ράβδου.

Κατά τη διαμήκη κάμψη, δημιουργούνται κρίσιμες τάσεις στη ράβδο, οι οποίες υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

, (13.32)

Οπου – μέτρο ελαστικότητας 1ου είδους. J– ροπή αδράνειας του σωληνοειδούς τμήματος. – μήκος ώθησης στα κέντρα των ακίδων.

Το περιθώριο ευστάθειας έλξης μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο:

. (13.33)

Το περιθώριο ευστάθειας έλξης πρέπει να είναι –
=1,5 ÷2,5.

Ράβδος δεσίματοςφορτωμένο με δύναμη:

, (13.34)

Οπου
Και – ενεργά μήκη του βραχίονα διεύθυνσης και του βραχίονα της άρθρωσης του τιμονιού, αντίστοιχα.

Η εγκάρσια ράβδος σύνδεσης είναι σχεδιασμένη για συμπίεση και διαμήκη κάμψη με τον ίδιο τρόπο όπως η διαμήκης ράβδος σύνδεσης.

Περιστρεφόμενος μοχλόςβασιστείτε στην κάμψη και τη στρέψη.

. (13.35)

. (13.36)

Επιτρεπόμενες τάσεις – [
] = 150 ÷ ​​200 MPa; [
] = 60 ÷ 80 MPa.

Βραχίονες άρθρωσης τιμονιούβασιστείτε επίσης στην κάμψη και τη στρέψη.

Οι τάσεις κάμψης καθορίζονται από τον τύπο:

. (13.37)

Οι τάσεις στρέψης υπολογίζονται με τον τύπο:

. (13.38)

Έτσι, ελλείψει ενισχυτή, ο υπολογισμός της αντοχής των εξαρτημάτων του τιμονιού βασίζεται στη μέγιστη δύναμη στο τιμόνι. Με την παρουσία ενός ενισχυτή, τα κινητήρια μέρη του τιμονιού που βρίσκονται μεταξύ του ενισχυτή και των κατευθυνόμενων τροχών φορτώνονται επίσης με τη δύναμη που αναπτύσσει ο ενισχυτής, η οποία πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τους υπολογισμούς.

Υπολογισμός ενισχυτήσυνήθως περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα:

επιλογή του τύπου και της διάταξης του ενισχυτή.

στατικός υπολογισμός - προσδιορισμός δυνάμεων και μετατοπίσεων, διαστάσεις του υδραυλικού κυλίνδρου και της διάταξης διανομής, ελατήρια κεντραρίσματος και περιοχές των θαλάμων αντίδρασης.

δυναμικός υπολογισμός - προσδιορισμός του χρόνου ενεργοποίησης του ενισχυτή, ανάλυση ταλαντώσεων και σταθερότητα του ενισχυτή.

υδραυλικός υπολογισμός - προσδιορισμός απόδοσης αντλίας, διαμέτρους σωληνώσεων κ.λπ.

Ως φορτία ελέγχου που επενεργούν στα μέρη του τιμονιού, μπορούμε να πάρουμε τα φορτία που προκύπτουν όταν οι τροχοί προσκρούουν σε ανωμαλίες στο οδόστρωμα, καθώς και τα φορτία που προκύπτουν στην κίνηση του συστήματος διεύθυνσης, για παράδειγμα, όταν φρενάρουμε λόγω άνισων δυνάμεων πέδησης στους κατευθυνόμενους τροχούς ή κατά το σπάσιμο των ελαστικών ενός από τους κατευθυνόμενους τροχούς.

Αυτοί οι πρόσθετοι υπολογισμοί μας επιτρέπουν να αξιολογήσουμε πληρέστερα τα χαρακτηριστικά αντοχής των εξαρτημάτων του τιμονιού.

Εξοπλισμός διεύθυνσης,που είναι ένα σύστημα ράβδων και μοχλών, χρησιμεύει για τη μετάδοση δύναμης από το δίποδο στους άξονες διεύθυνσης και την εφαρμογή μιας δεδομένης σχέσης μεταξύ των γωνιών περιστροφής των κατευθυνόμενων τροχών. Κατά το σχεδιασμό των χειριστηρίων διεύθυνσης, πραγματοποιούνται υπολογισμοί κινητικής και δύναμης του συστήματος διεύθυνσης και υπολογισμοί αντοχής των εξαρτημάτων και των εξαρτημάτων του συστήματος διεύθυνσης.

Το κύριο καθήκον του κινηματικού υπολογισμού του συστήματος διεύθυνσης είναι ο προσδιορισμός των γωνιών περιστροφής των κατευθυνόμενων τροχών, η εύρεση των σχέσεων μετάδοσης του μηχανισμού διεύθυνσης, η κίνηση και ο έλεγχος στο σύνολό τους, η επιλογή των παραμέτρων του συνδέσμου διεύθυνσης και ο συντονισμός της κινηματικής του συστήματος διεύθυνσης και ανάρτησης. Με βάση τη γεωμετρία στροφής του τρόλεϊ (Εικ. 50), με την προϋπόθεση ότι οι κατευθυνόμενοι μπροστινοί τροχοί κυλίονται χωρίς ολίσθηση και το στιγμιαίο κέντρο περιστροφής τους βρίσκεται στη διασταύρωση των αξόνων περιστροφής όλων των τροχών (εξωτερικοί και εσωτερικοί) γωνίες περιστροφήςΟι τροχοί συνδέονται με εξάρτηση:

, (4)

όπου είναι η απόσταση μεταξύ των σημείων τομής των αξόνων των αξόνων με την επιφάνεια στήριξης.

Εικόνα 50. Σχέδιο περιστροφής τρόλεϊ χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η πλευρική ελαστικότητα των ελαστικών.

Από την έκφραση (4) προκύπτει ότι η διαφορά μεταξύ των συνεφαπτομένων των γωνιών περιστροφής του εξωτερικού και του εσωτερικού τιμονιού πρέπει να είναι πάντα σταθερή και το στιγμιαίο κέντρο περιστροφής του τρόλεϊ (σημείο 0) πρέπει να βρίσκεται στο επέκταση του μη κατευθυνόμενου άξονα.

Μόνο εάν πληρούνται αυτές οι θεωρητικές προϋποθέσεις, το βάρος του τροχού του τρόλεϊ θα κινείται χωρίς να γλιστράει κατά την στροφή, δηλ. έχουν καθαρό κύλισμα. Ο σύνδεσμος του τιμονιού απαιτείται για να παρέχει τις σχέσεις μεταξύ των γωνιών διεύθυνσης των τροχών που προκύπτουν από τη γεωμετρία του τιμονιού.

Οι παράμετροι του συνδέσμου διεύθυνσης είναι το πλάτος περιστροφής (Εικ. 51), η απόσταση Πμεταξύ των κέντρων των σφαιρικών αρθρώσεων των τραπεζοειδών βραχιόνων. μήκος Τκαι γωνία θ κλίση των βραχιόνων του άξονα διεύθυνσης. Η επιλογή τραπεζοειδών παραμέτρων με πλευρικά άκαμπτα τιμόνια ξεκινά με τον προσδιορισμό της γωνίας θ κλίση των τραπεζοειδών βραχιόνων. Τοποθετούνται με τέτοιο τρόπο ώστε ΕΝΑ -(0.7...0.8,)μεγάλομε πίσω εγκάρσιο σύνδεσμο. Γωνία θ μπορεί να βρεθεί για μέγιστες θεωρητικές γωνίες και σύμφωνα με τον τύπο:

ή σύμφωνα με τα γραφήματα που φαίνονται στο (Εικ. 7β). Τιμή γωνίας θ = 66...74°, και ο λόγος του μήκους των μοχλών προς το μήκος της εγκάρσιας ράβδου t/n = 0,12....0,16. Μήκος Μαποδεχτείτε όσο το δυνατόν περισσότερο σύμφωνα με τους όρους διάταξης. Επειτα

.

Εικόνα 51. Διάγραμμα σύνδεσης διεύθυνσης και εξάρτηση a/Lαπό l 0 /L 1-3: πότε m/nίσο με 0,12, αντίστοιχα. 0,14; 0,16

Η συνολική κινηματική σχέση διεύθυνσης, που καθορίζεται από τις σχέσεις μετάδοσης του μηχανισμού U mκαι οδηγείτε U pcίση με την αναλογία της συνολικής γωνίας περιστροφής του τιμονιού προς τη γωνία περιστροφής του τροχού από κλειδαριά σε κλειδαριά

.

Για την κανονική λειτουργία του συστήματος διεύθυνσης, η μέγιστη τιμή των γωνιών a και a είναι εντός των ορίων
. Για τα τρόλεϊ, ο συνολικός αριθμός στροφών του τιμονιού όταν στρέφονται οι τροχοί κατά 40° (± 20°) από την ουδέτερη θέση δεν πρέπει να υπερβαίνει τις 3,5 ( = 1260 o) χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η γωνία ελεύθερης περιστροφής του τιμονιού, η οποία αντιστοιχεί σε .

Εκτελείται μια σχηματική διάταξη του συστήματος διεύθυνσης για τον προσδιορισμό των διαστάσεων και της χωρικής θέσης του δίποδα, των ράβδων και των μοχλών, καθώς και της σχέσης μετάδοσης κίνησης. Ταυτόχρονα, προσπαθούν να εξασφαλίσουν ταυτόχρονη συμμετρία των ακραίων θέσεων του δίποδου σε σχέση με την ουδέτερη θέση του, καθώς και ισότητα των κινηματικών σχέσεων μετάδοσης κίνησης κατά την περιστροφή των τροχών προς τα δεξιά και προς τα αριστερά. Εάν οι γωνίες μεταξύ του δίποδου και της διαμήκους ράβδου, καθώς και μεταξύ της ράβδου και του ταλαντευόμενου βραχίονα στην ακραία θέση του, είναι περίπου ίδιες, τότε αυτές οι προϋποθέσεις πληρούνται.

Στον υπολογισμό της ισχύος, προσδιορίζονται οι δυνάμεις: εκείνες που είναι απαραίτητες για να στρίψουν οι τροχοί στη θέση τους, που αναπτύσσονται από τον κύλινδρο του ενισχυτή. στο τιμόνι με τον ενισχυτή να λειτουργεί και να μην λειτουργεί? στο τιμόνι στο πλάι των αντιδραστικών στοιχείων του διανομέα. στους τροχούς κατά το φρενάρισμα. σε μεμονωμένα εξαρτήματα διεύθυνσης.

Δύναμη φά, που απαιτείται για την περιστροφή των κατευθυνόμενων τροχών στην οριζόντια επιφάνεια του τρόλεϊ, βρίσκεται με βάση τη συνολική ροπή Μ Σστους άξονες των κατευθυνόμενων τροχών:

Οπου M f– στιγμή αντίστασης στην κύλιση των κατευθυνόμενων τροχών κατά τη στροφή γύρω από τους πείρους. Μ φ– τη στιγμή αντίστασης στην παραμόρφωση του ελαστικού και την τριβή σε επαφή με την επιφάνεια στήριξης λόγω ολίσθησης του ελαστικού. Μ β, Μ φ– ροπές που προκαλούνται από την εγκάρσια και διαμήκη κλίση των ακίδων (Εικ. 8).

Εικόνα 52. Για να υπολογίσετε τη ροπή αντίστασης στην περιστροφή του τροχού.

Η ροπή αντίστασης στην κύλιση των κατευθυνόμενων τροχών κατά την περιστροφή των βασιλιάδων καθορίζεται από τη σχέση:

,

Οπου φά– συντελεστής αντίστασης κύλισης. Ζ 1– αξονικό φορτίο που μεταδίδεται από κατευθυνόμενους τροχούς. – ακτίνα κύλισης τροχού γύρω από τον άξονα του βασιλιά: =0,06...0,08 m; μεγάλο– μήκος κορμού· r 0– ακτίνα σχεδίασης του τροχού. λ – γωνία κάμπερς τροχού. β – γωνία κλίσης της ακίδας.

Η ροπή αντίστασης στην παραμόρφωση του ελαστικού και την τριβή σε επαφή με την επιφάνεια στήριξης ως αποτέλεσμα της ολίσθησης του ελαστικού καθορίζεται από τη σχέση:

,

όπου είναι ο βραχίονας της δύναμης τριβής ολίσθησης σε σχέση με το κέντρο του αποτυπώματος του ελαστικού.

Αν υποθέσουμε ότι η πίεση κατανέμεται ομοιόμορφα στην περιοχή εκτύπωσης,

,

πού είναι η ελεύθερη ακτίνα του τροχού. Στην περίπτωση που .

Κατά τον υπολογισμό του συντελεστή πρόσφυσης με την επιφάνεια στήριξης επιλέγεται ως μέγιστος φ= 0.8.

Οι ροπές που προκαλούνται από την εγκάρσια και τη διαμήκη κλίση των ακίδων είναι ίσες με:

πού είναι η μέση γωνία περιστροφής του τροχού. ; γ – γωνία κλίσης της πλάτης του βασιλιά.

Δύναμη στεφάνης τιμονιού

,

που είναι η ακτίνα του τιμονιού? η – Αποδοτικότητα διεύθυνσης: η= 0.7…0.85.

Υπολογισμός στοιχείων διεύθυνσης

Τα φορτία στα στοιχεία του συστήματος διεύθυνσης και του μηχανισμού διεύθυνσης καθορίζονται με βάση τις ακόλουθες δύο περιπτώσεις σχεδιασμού.

Σύμφωνα με μια δεδομένη υπολογιζόμενη δύναμη στο τιμόνι.

Σύμφωνα με τη μέγιστη αντίσταση στη στροφή των κατευθυνόμενων τροχών στη θέση τους.

Όταν οδηγείτε ένα αυτοκίνητο σε δρόμους με ανώμαλες επιφάνειες ή όταν φρενάρετε με διαφορετικούς συντελεστές πρόσφυσης κάτω από τους κατευθυνόμενους τροχούς, ορισμένα μέρη του τιμονιού αντιλαμβάνονται δυναμικά φορτία που περιορίζουν τη δύναμη και την αξιοπιστία του συστήματος διεύθυνσης. Ο δυναμικός αντίκτυπος λαμβάνεται υπόψη με την εισαγωγή ενός δυναμικού συντελεστή σε d = 1,5...3,0.

Σχεδιαστική δύναμη τιμονιού για επιβατικά αυτοκίνητα P PK = 700 N. Για να προσδιορίσετε τη δύναμη στο τιμόνι με βάση τη μέγιστη αντίσταση στη στροφή των τροχών στη θέση τους 166 Διεύθυνση, είναι απαραίτητο να υπολογίσετε τη στιγμή αντίστασης στη στροφή χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο εμπειρικό τύπο

M c = (2р о/3) V О ък/рш ,

όπου p o είναι ο συντελεστής πρόσφυσης κατά την περιστροφή του τροχού στη θέση του ((p o = 0,9...1,0), G k είναι το φορτίο στο τιμόνι, p w είναι η πίεση αέρα στο ελαστικό.

Δύναμη του τιμονιού για να στρίψει στη θέση του

P w = Mc /(u a R PK nPp y),

όπου u a είναι η γωνιακή σχέση μετάδοσης.

Εάν η υπολογισμένη τιμή της δύναμης στο τιμόνι υπερβαίνει την παραπάνω υπό όρους υπολογιζόμενη δύναμη, τότε το όχημα απαιτεί την εγκατάσταση υδραυλικού τιμονιού. Άξονας διεύθυνσης. Στα περισσότερα σχέδια, το ᴇᴦο γίνεται κοίλο. Ο άξονας του τιμονιού είναι φορτωμένος με ροπή

M RK = P PK R PK .

Στρεπτική τάση κοίλου άξονα

t = M PK D/. (8.4)

Επιτρεπόμενη τάση [t] = 100 MPa.

Ελέγχεται επίσης η γωνία περιστροφής του άξονα διεύθυνσης, η οποία επιτρέπεται εντός 5...8° ανά μέτρο μήκους άξονα.

Εξοπλισμός διεύθυνσης. Για έναν μηχανισμό που περιλαμβάνει ένα σφαιροειδή σκουλήκι και έναν κύλινδρο, προσδιορίζεται η τάση επαφής στο πλέγμα

o= Px /(Fn) , (8.5)

P x - αξονική δύναμη που γίνεται αντιληπτή από το σκουλήκι. F είναι η περιοχή επαφής μιας κορυφογραμμής κυλίνδρου με το σκουλήκι (το άθροισμα των εμβαδών δύο τμημάτων, Εικ. 8.4) και είναι ο αριθμός των κορυφογραμμών κυλίνδρων.

Αξονική δύναμη

Px = Mrk /(r wo tgP),

Υλικό σκουληκιού: κυανιδωμένος χάλυβας ZOKH, 35KH, 40KH, ZOKHN; Υλικό κυλίνδρου: σκληρυμένο ατσάλι 12ХНЗА, 15ХН.

Επιτρεπόμενη τάση [a] = 7...8MPa.

Για έναν μηχανισμό βιδωτών ραφιών στο σύνδεσμο "παξιμάδι με βίδα", προσδιορίζεται το υπό όρους ακτινικό φορτίο P 0 ανά μπάλα

P w = 5P x /(mz COs -$con) ,

όπου m είναι ο αριθμός των στροφών εργασίας, z είναι ο αριθμός των σφαιρών σε μία στροφή, 8 con είναι η γωνία επαφής των σφαιρών με τις αυλακώσεις (d con = 45 o).

Το άγχος επαφής, που καθορίζει τη δύναμη της μπάλας

όπου E είναι ο συντελεστής ελαστικότητας, d m είναι η διάμετρος της σφαίρας, d k είναι η διάμετρος της αυλάκωσης, k kr είναι ένας συντελεστής ανάλογα με

καμπυλότητα των επιφανειών επαφής (kkr = 0,6...0,8).

Επιτρεπόμενη τάση [a (Z] = 2500..3500 MPa με βάση τη διάμετρο της σφαίρας Σύμφωνα με το GOST 3722-81, πρέπει να προσδιοριστεί το φορτίο θραύσης που ενεργεί σε μία μπάλα.

Υπολογισμός στοιχείων διεύθυνσης - έννοια και τύποι. Ταξινόμηση και χαρακτηριστικά της κατηγορίας «Υπολογισμός στοιχείων διεύθυνσης» 2015, 2017-2018.