Определение нагрузок, возникающих в шаровом шарнире на стенде для испытания и диагностирования элементов подвески

Исходные параметры для определения нагрузок возникающих в шаровом шарнире на стенде для испытания и диагностирования элементов подвески:

Основной электродвигатель – мощность 3,0 кВт, номинальное число оборотов - 2860 .

Дополнительный электродвигатель – мощность 0,25 кВт, номинальное число оборотов - 1000 .

Параметры насосов НШ-6 и НШ-32 приведены в п.3.2.2.

Основной гидроцилиндр двустороннего действия – Ц 40х250-11-8811. Диаметр поршня 40 мм, ход штока 250 мм. Дополнительный горизонтальный гидроцилиндр двустороннего действия Ц 40х250 1100392. Диаметр поршня 40 мм, ход штока 250 мм. Давление, создаваемое предохранительным клапаном в основной гидролинии p = 1, 8 МПа.

Силы, возникающие в шаровом шарнире на испытательном стенде и в подвеске автомобиля, представлены на рисунке 3.10.

Усилие, создаваемое вертикальным гидроцилиндром , определяется из выражения:

= p s , (3.1)

где s – площадь поршня гидроцилиндра.

Рабочий ход гироцилиндра приходится на растягивание штока, соответственно в расчетах используем полную величину площади поршня без учета площади штока гидроцилиндра [103].

s = (3.2)

– передаточное число дополнительного рычага.

= , (3.3)

l – расстояние от оси крепления рычага до точки крепления гидроцилиндра к рычагу. Замеряется непосредственно на стенде. l = 610 мм.

- длина рычага подвески. Измеряется от оси крепления рычага до центра головки шарового шарнира. Замеряется непосредственно на стенде. = 350 мм. = 1,7. Получаем = 4078 Н. Учитывая наклон вертикального гидроцилиндра в продольной плоскости = , (рисунок 3.10) раскладываем силу на продольную и вертикальную : (рисунок 3.11):

= cos , (3.4)

=sin . (3.5)

Рисунок 3.10 - Наклон вертикального гидроцилиндра в продольной плоскости на угол

а) б)

Рисунок 3.11 - Направление сил, действующих на шаровый шарнир:

а) в подвеске автомобиля; б) в стенде для испытания и диагностирования элементов подвески

Получаем = 355 Н; = 4063 Н.

Боковая нагрузка - возникающая в шаровом шарнире при работе стенда определяется из выражения:

= s (3.6)

где s – площадь поршня гидроцилиндра. Рабочий ход гидроцилиндра приходится как на растягивание штока, так и на сжатие штока, соответственно в расчетах используем как полную величину площади поршня (растяжение) без учета площади штока гидроцилиндра, так и площадь поршня за вычетом величины площади штока (сжатие).

Соответственно имеем два значения :

- боковая нагрузка при растяжении гидроцилиндра;

- боковая нагрузка при сжатии гидроцилиндра:

=

=

Давление создаваемое предохранительным клапаном в дополнительной гидролинии = 0,8 МПа.

= , (3.8)

– расстояние от центра вращения стойки до точки крепления гидроцилиндра к рычагу стойки. Замеряется на стенде. l = 260 мм.

- длина рычага стойки. Измеряется от оси крепления рычага до точки крепления рулевого наконечника. Замеряется на стенде. = 170 мм. = 1,53.

Получаем:

= = 1591 Н,

= = 201,6 Н.

При проведении экспериментальных исследований на стенде для испытания и диагностирования элементов подвески в лабораторных условиях для диагностирования величины осевого зазора в шаровых шарнирах, давление в основной гидролинии изменяется и имеет два фиксированных значения 1,8 и 1,2 МПа. При этом для значения давления 1,2 МПа вертикальная нагрузка, согласно формуле 3.4 составляет 2709 Н. Предохранительный клапан, имеющий встроенный регулятор давления позволяет изменять вертикальную нагрузку в пределах от 150 до 4063 Н, а продольную нагрузку от 12, до 355 Н.

Таблица 3.1 – Максимальные силы, действующие на шаровый шарнир в подвеске автомобиля и в стенде для испытания и диагностирования элементов подвески

Максимальные силы, Н	Автомобиль «Daewoo Nexia»	Диагностический стенд
Продольная,		12 - 355
Боковая,		30 - 1591
Вертикальная,		150 - 4063