Расчеты рулевого привода, рулевого механизма и гидроусилителя руля. Определение диаметра силового цилиндра усилителя, страница 2

Zk- вертикальная реакция грунта на колесо автомобиля.

Определим реакцию Zk с учетом перераспределения веса по мостам при торможении автомобиля.

Схема сил действующих на автопоезд при торможении показана на рисунке 27.

Определим нагрузку на седло с учетом перераспределения веса при торможении. Для этого запишем уравнение моментов относительно точки О (см. рис.27)

 

Из уравнения получим значения Gcdin.

Вычислим значения для автопоезда:

Определим нагрузку на передний мост автомобиля. Для этого составим уравнение моментов относительно точки О1

 

Гидравлический расчет усилителя рулевого управления.

Подача насоса Qн должна обеспечивать поворот управляемых колес автомобиля с большей скоростью, чем его может осуществить водитель. Это условие можно записать следующим образом

где - расчетный объем силового цилиндра;

-объемный КПД насоса при давлении в гидросистеме 0,5рмах;

- утечки в системе при давлении 0,5рмах;

Qн- номинальная производительность насоса.

Исходя из формулы можно записать

Выбираем насос с соответствующей производительностью.

Выберем диаметр трубопроводов системы d=13 мм=0,013 м. Просчитаем возможность использования трубопроводов данного диаметра в гидросистеме.

Скорость течения жидкости в трубопроводе

где - номинальная производительность насоса.

Скорость укладывается в указанные нормы 3,6 м/с меньше 4 м/с для напорных магистралей.

Потери напора по длине трубопровода

 

где Lт=1,6 м- длина трубопроводов напорной линии;

- плотность рабочей жидкости;

- коэффициент сопротивления трению; Re-число Рейнольдса.

где - кинематическая вязкость рабочей жидкости при t=50 С.

При данных потерях найдем необходимый диаметр трубопроводов

Как видно из проверочного расчета, выбранный ранее диаметр трубопровода является достаточным.

Рассчитаем необходимый диаметр золотника распределителя, исходя из минимальных потерь давления в золотнике

Определим минимальную длину распределительных кромок золотника

Прочностной расчет деталей рулевого управления.

Расчеты на прочность проводим в режиме, соответствующем торможению с максимальной тормозной силой, приложенной к колесу на дороге Fт=4197 Н:

а) тяги рулевого привода проверяются на устойчивость

 

где - модуль упругости Юнга;

l=833 мм- расстояние между шаровыми пальцами;

I-   экваториальный момент сечения тяги

Существующие тяги удовлетворяют условию устойчивости.

б)  рассчитаем сошку на изгиб и кручение

Наиболее опасным сечением является А-А. В нем возникают наиболее опасные напряжения в точках Х и У.

Размеры, необходимые для расчета в=40 мм       а=60 мм с=220 мм     d=180 мм е=40 мм

Для точки Х:

где Wu, Wk- моменты сопротивления сечения А-А изгибу и кручению.

Определим усилие действующее на рулевой механизм

Для точки У:

Как видно из расчета сошка рулевого механизма удовлетворяет условию прочности.

в)  проверим треугольные шлицы сошки на срез. Момент передаваемый шлицам при наиболее неблагоприятном режиме

Шлицы сошки удовлетворяют условию прочности при проверке на срез.

г)  рассчитаем изгибные и контактные напряжения, возникающие в зубьях сектора при неработающем усилителе.

Сила действующая на зубья сектора

где rc=0,045 м- радиус зацепления сектора.

Определим изгибные напряжения

где dw=0,056 м - ширина сектора;

m=6- модуль зацепления;

Rf=1,1- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;

уF=3,6- коэффициент формы зуба.

Сектор изготавливают из стали 20ХН3А НRC 50 не менее.

Определим контактные напряжения

Так как для нормальных условий эксплуатации необходимо 

  МПа, то эксплуатация проектируемого автомобиля с неработающим усилителем нежелательна, и может применяться только в экстремальных условиях.