Расчет резино-металического амортизатора подвески тягового двигателя

11.1. Методика расчета.

Для расчета нагрузок, действующих на элементы тяговой передачи, задаются все необходимые параметры, кроме жесткости амортизатора подвески тягового двигателя.

В принятой расчетной схеме (рис.11.1) амортизатор подвески является единственным упругим элементом, и его параметры в большой мере определяют протекание колебательного процесса. Жесткость "Ж" зависит от марки резины, температуры окружающей среды и конструкции амортизатора. Необходимо определить жесткость амортизатора и сконструировать его по исходным данным.

В отличие от остальных пружин резиновые элементы имеют нелинейную упругую характеристику. Их жесткость зависит от величины предварительного сжатия. Амортизатор подвески состоит из двух резиновых шайб, сжатых между стальными шайбами (рис.11.1), шайбы амортизатора помимо динамической нагрузки воспринимают силу веса половины двигателя G_д/2, реакцию тягового момента R_T и предварительный натяг Р_П. Предварительный натяг необходим для того. Чтобы исключить "раскрытие амортизатора" (снижение нагрузки на одну из шайб до нуля и появления зазора). Такое положение возможно для верхней шайбы, если реакция на тяговый момент направлена вниз и совпадает с направлением силы веса двигателя, а предварительный натяг недостаточен. Чтобы заведомо исключить такую возможность, примем величину предварительного натяга:

Высота шайбы в свободном состоянии принимается в пределах:

а размеры поперечного сечения определяются из условия прочности. Для условий работы шайб амортизатора, когда они подвергаются действию нагрузок, изменяющихся по асимметричному циклу, относительная деформация при предельной величине сжатия находится в пределах:

,

допустимое напряжение составляет:

.

Напоминаем, что напряжение в один кПа равно одному кНм², как вранее принятой технической системе единиц.

.

Ориентировочно площадь рабочего сечения шайбы можно рассчитатьпо формуле:

.

Здесь коэффициент "2" учитывает приблизительно величину предварительного натяга, а коэффициент (1- ) - изменение площади поперечного сечения при сжатии шайбы. Если сила измеряется в кН, напряжение в кПа, то площадь получается в м².

Внутренний диаметр шайбы d_BH определяется по диаметру болта подвески с учетом зазора на радиальное расширение шайбы при ее аксиальном сжатии (рис.11.1).

Тогда наружный диаметр с учетом площади сечения:

Задаваясь величиной деформации h, по выбранным размерам можно определить характеристику шайбы:

Здесь Е=5*10 кПа - модуль упругости резины;

- коэффициент формы для шайбы при осевом сжатии и полном сцеплении торцов резиновой шайбы с металлическими.

Характеристика одной шайбы Р() показана на рис.11.2 Учитывая допущение о линейности упругой характеристики амортизатора, можно провести расчет следующим образом. Примем жесткость каждой шайбы во всем диапазоне нагрузок такой, как при действии одного предварительного натяга Р = Р_п.

Тогда можно определить величину предварительного сжатия ∆h = α:

Рис. 11.1 Опорно-осевое подвешивание тягового двигателя

Рис. 11.2 Характеристика шайбы