Рулевой трапеции карьерного самосвала БелАЗ-7516 грузоподъемностью 135 тонн (Расчет № 816)

ПО “Белорусский автомобильный завод”

Утверждаю

Главный конструктор ПО “БелАЗ”

_______________  

“____” _____________  2002 г.

РАСЧЕТ № 816

Рулевой трапеции карьерного самосвала БелАЗ-7516

грузоподъемностью 135 т.

Нач. КБ рулевых управлений

Инженер-конструктор I кат.

      

Жодино  2002

1. Кинематический расчет рулевой трапеции

Для обеспечения поворота автомобиля без бокового скольжения управляемых колес, необходимо, чтобы действительный угол поворота наружного колеса был наиболее близок к теоретическому.

φ              

Θ

Рис. 1. Схема поворота автомобиля.

φ – угол поворота внутреннего колеса,

Θ – угол поворота наружного колеса,

О – центр поворота автомобиля,

Р – расстояние между центрами поворота колес,

L – колесная база, е – плечо обкатки.

Теоретический угол поворота наружного колеса:

,   .

 

φ₁                                                     

φ₂

φ

λ

Рис. 2. Схема для расчета действительных углов поворота рулевой трапеции.

Для расчета действительного угла поворота наружного колеса используются формулы (см. рис. 2):

;

;

;

.

Исходные данные для расчета:

колесная база: L=5600 мм;

расстояние между центрами поворота колес: Р=3900 мм;

плечо обкатки: е=600 мм.

В результате проведенных расчетов (см. табл. 1) были выбраны следующие оптимальные параметры рулевой трапеции:

длина рычага: r=650 мм;

угол наклона рычага: λ=23°, при этом средняя разность между   теоретическим и действительным углами поворота наружного колеса составила 0.488º.

                            Таблица 1.

Φ°	Θт°	Θд°	Θт-Θд	R, м
5	4,714181	4,794824	0,080642	67,59541
10	8,924968	9,201689	0,276721	35,61964
15	12,72461	13,23893	0,514323	25,05283
20	16,1916	16,90972	0,718112	19,85295
25	19,3919	20,20621	0,814303	16,81309
30	22,3809	23,11231	0,731406	14,86626
35	25,20552	25,60579	0,400268	13,55766
40	27,90614	27,66032	-0,24582	12,66302
42	28,95974	28,3529	-0,60684	12,39193
			(Θт-Θд)ср
			0,487603

2. Расчет цилиндров поворота карьерного самосвала БелАЗ-7516.

 

Расчет проводится с целью определения геометрических параметров, а также прочностных характеристик цилиндров поворота.

2.1 Момент, необходимый для поворота управляемых колес на месте, теоретический по формуле Таборека:

, где:

G=767.1 кН – нагрузка на управляемую ось груженого самосвала,

е=0.6 м – радиус поворота колеса (плечо обкатки),

В=0.8 м – ширина отпечатка шины на дороге,

μ=0.8 – коэффициент трения о дорожное покрытие.

2.2 Работа, необходимая для совершения поворота управляемых колес из одного крайнего положения в другое, теоретическая:

 где

φ = 70º - полный угол поворота управляемых колес.

2.3  Работа, совершаемая цилиндрами для поворота управляемых колес

 где

η_тр=0.92 – к.п.д. рулевой трапеции, учитывающий трение в шарнирах и шкворне поворотного кулака

2.4  Объем цилиндров поворота, обеспечивающий выполнение работы для поворота управляемых колес:

 где

P=15000 кПа – давление в цилиндрах поворота;

η_тр=0.95 – к.п.д. цилиндров поворота;

2.5    Ход штока цилиндра поворота, минимально необходимый

, где

D = 0.14 м – выбранный диаметр цилиндра поворота,

D = 0.07 м – выбранный диаметр штока цилиндра поворота,

2.6  Напряжения в корпусе цилиндра поворота

, где

P_max = 16.5 МПа – максимальное давление в гидросистеме рулевого     управления,

δ = 0,0115 м – толщина стенки корпуса,

2.7  Запас прочности для корпуса цилиндра поворота

, где

σ = 540 МПа

2.8   Запас прочности цилиндра по сварным швам

n _с.ш. = nּk _с.ш.

k _с.ш. = 0.9 – коэффициент прочности сварных швов

n _с.ш = 5.4ּ0.9 = 4.86

2.9  Максимальная сила, развиваемая цилиндром поворота

2.10  Критическая сила для условного цилиндра постоянного сечения

, где

E = 2.1ּ10⁵ МПа – модуль упругости;

 - момент инерции цилиндра;

D_н  = 0.163 м – наружный диаметр цилиндра;

l = 1.323 м – полная длина цилиндра с выдвинутым штоком;

2.11  Запас устойчивости цилиндра

, где

ξ = 0.125 – для цилиндра поворота с принятыми геометрическими параметрами

2.12  Результаты поверочного расчета представлены в таблицах 2 и 3, на графиках рис. 4 и 5.