Рулевое управление шасси специального автомобиля (Статический и гидравлический расчёты, выбор гидроаппаратуры)

Усилие  при этом складывается из усилия , необходимого для cжаия центрирующих пружин, и усилия Р_Р.Э, создаваемого реактивными элементами.

3.2  Гидравлический расчётусилителя.

Гидравлический расчет выполняется для определения основных характеристик и размеров элементов гидроусилителя: диаметра и хода поршня силового цилиндра; подачи насоса; размеров распределителя; диаметров трубопроводов. Найденные значения корректируют с учетом требований и ограничений действующих нормативных документов.

При проектировании усилителя вначале выбирается схема его компоновки. Затем из кинематического расчета находится ход  поршня силового цилиндра. Его диаметр определяется по известному из силового расчета усилию F_Ц и по максимальному давлению в гидросистеме:

Н*м, где  p_max=10 МПа – максимальное давление в системе;

d_ш=0,028 м — диаметр  штока  поршня.

Принимаем D_Ц=80 мм.

Подача насоса Q_H должна обеспечивать поворот управляемых колес автомобиля с большей скоростью, чем его может осуществить водитель. Расчетную подачу насоса определяют при давлении жидкости, равном 0,5*p_max  и частоте вращения коленчатого вала двигателя, превышающей его частоту вращения на холостом ходу не более чем на 25%. При меньшей подаче насоса жидкость не будет успевать заполнять освобождающийся объем рабочей полости цилиндра, что приводит к резкому увеличению усилия на рулевом колесе. Более того, водителю придется еще затрачивать энергию на перекачивание жидкости из одной полости цилиндра в другую.

Усилитель считается работоспособным, если при вращении рулевого колеса с частотой n_p= 0,5с^-1 момент на нем не превышает номинального (СТ СЭВ 1629-79).Для большегрузных автомобилей принимают n_p=1... 1,5с-¹.

Таким образом,

где  Q_H — номинальная подача насоса;  — объемный КПД насоса при давлении 0,5*p_max (для лопастных насосов 0,85);  — утечка жидкости в гидравлической системе: 0,15; A_Ц — активная площадь поршня цилиндра усилителя; u_Р.Ц — передаточное число части привода, расположенного между рулевым колесом и поршнем цилиндра.

Следовательно,

 м³/c, где для двух осей   м².

Выбираем  м³/с.

Диаметры трубопроводов выбирают так, чтобы потери напора по их длине не превышали 0,1...0,3 МПа для легковых и 0,2...0,5 МПа для грузовых автомобилей. Для этого скорость жидкости в трубопроводах рекомендуется принимать не более 6 м/с в нагнетательных и 2 м/с в сливных магистралях.

Для напорной магистрали:

 м; принимаем  мм.

Для сливной магистрали:

 м;

принимаем 20 мм.

Для напорной магистрали после распределителя:

 м;

принимаем 8 мм;

Для сливной магистрали от цилиндра до распределителя:

 м;

принимаем 10 мм.

Диаметр золотника распределителя можно найти по потерям давления  в распределителе (обычно = 0,04...0,08 МПа) на основании известной зависимости:

 Па =0,0675 МПа, где — коэффициент сопротивления;

 кг/м³—плотность жидкости;

 м/с— скорость течения жидкости.

В нейтральном положении золотника

 , где d₃— диаметр золотника;  — осевой зазор между кромками золотника и корпуса в нейтральном положении: = (0,2...0,5) 10^-3 м. Таким образом,

и, следовательно,

 м.

Примем d₃=64 мм.

Максимальный допустимый зазор  между золотником и корпусом распределителя находится по допустимым утечкам  через золотник при максимальном давлении p_max. Поскольку кольцевой зазормал, режим течения жидкости в нем принимают ламинарным . Тогда

 м =0,06 мм, где  м²/с—кинематическая вязкость жидкости;

 мм — перекрытие окна нагнетательной магистрали распределителя при максимальном смещении золотника.

3.3 Тепловой расчёт.

Так как нагрузка на привод постоянная, то мощность, переходящая в тепло:

 Вт;

где - приводная мощность:

 Вт.

Количество тепла выделяемое в гидроприводе в единицу времени эквивалентно теряемой мощности:

7764 Вт.

Допускаемая разность температур:

  ⁰С

где Т_Ж =348 ⁰К – температура жидкости в баке;

Т_В – температура окружающего воздуха.

Площадь теплоотдающей поверхности:

 м²  ;

где  - площадь поверхности бака;

- площадь теплоотдающей поверхности гидроаппаратов.

Перепад температур в гидролинии:

  ⁰С;

где к₀=25 – общий коэффициент теплоотдачи поверхностей гидросистемы конвекцией и излучением.

Так как , то тепловой режим соблюдается и устанавливать теплообменник нет необходимости.

4. РАСЧЁТ ПРОЕКТИРУЕМЫХ АГРЕГАТОВ.

4.1. Расчёт гидроцилиндра.

В качестве исполнительного механизма гидроусилителя руля будем использовать гидроцилиндр с односторонним штоком. Разность объемов полостей обеспечивает одинаковые углы поворота управляемых колёс при повороте направо и налево. Так как невозможно подобрать серийный гидроцилиндр в связи с особенностью конструкции, произведём его расчёт. Расчёт гидроцилиндра состоит из определения его размеров, прочностных расчётов и выбора уплотнений.

Материал корпуса цилиндра будем выбирать исходя из рабочего давления Р_н и соотношения

 МПа что соответствует материалу Ст 45.

Расчёт цилиндра на прочность при полной уверенности в отсутствии