Расчет подшипников ступиц колес

Подшипники ступиц колес устанавливают так, чтобы расстояние между центрами подшипников было достаточным для уменьшения прикладываемых к подшипникам усилий, которые создают изгибающие моменты от боковых сил. Центром подшипника называют точку на оси подшипника, через которую проходят линии действия сил, передаваемых телами качения. Внутренний подшипник, обычно имеющий большую грузоподъемность по сравнению с наружным, устанавливают ближе к центральной плоскости одинарного колеса или плоскости, равностоящей от центральных плоскостей сдвоенных колес.

Расчет заключается в определении долговечности подшипников. Для этого необходимо располагать значениями действующих на подшипники усилий.

Выбор размеров подшипников полуосей и колес производится для случая прямолинейного движения с учетом преобладающих эксплуатационных нагрузок. В качестве расчетного принимают усилие, соответствующее массе, приходящейся на колесо. Влиянием силы тяги и углом развала колес пренебрегают, поэтому способ определения усилий, действующих на подшипники ступиц колес управляемого и ведущего с разгруженными полуосями мостов, одинаков. Расчетное число оборотов подшипников колес определяется, исходя из средней скорости движения автомобиля.

В расчете учитывают два режима движения: по прямолинейной и по криволинейной траектории радиуса R =50 м со скоростью v_a = 40 км/ч или R=12 м и v_a = 20 км/ч.

При расчете средних приведенных нагрузок на подшипники принимают, что автомобиль движется по прямой 90% пути, а по криволинейной траектории - 5% пути, т.е. рассматриваются два расчетных режима.

Движение по прямолинейной траектории. Для упрощения принимают, что на ступицу колеса действует усилие, равное вертикальной реакции в точке контакта колеса с опорной поверхностью (рис.7.10)

^Rz = ^{0, 5m}an(,)g,

где m_an{3) - масса автомобиля. приходящаяся на колеса рассматриваемого моста.

Чтобы учесть боковые силы, возникающие от неровностей дороги, считают, что в точке контакта колеса с опорной поверхностью постоянно действует боковая реакция

Ry = fR,

где f - коэффициент трения, равный 0, 005.

 

Рис. 7.10. Схема для расчета нагрузок, действующих на подшипники ступицы колеса управляемого и

ведущего с разгруженными полуосями мостов: I и II - центры, соответственно наружного и внутреннего подшипников ступицы колеса

Под действием этих сил (рис. 7.10) радиальные нагрузки, соответственно, на внутренний и наружный подшипники

F' = R_za / 1 + R_/k / 1, F^№_r= R _z (l - а)/ 1 - Rr /1.

Непосредственным действием осевой нагрузки на подшипники в этом случае пренебрегают

F' = F'= 0.

а а

Движение по криволинейной траектории. Вертикальные реакции в точке контакта колеса с опорной поверхностью

R = 0, 5m_an(3)g[1 ±2(hg /B)][v2 /(Rg)], где знак " плюс" относится к наружному, а знак " минус" к внутреннему по отношению к центру поворота колеса.

Горизонтальные реакции

Ry = *R,,

где ф - реализуемый коэффициент сцепления колес моста с дорогой

^mgn(,) ^Vg^{2/ R} =

^man(з)g ^Rg '

Под действием этих сил радиальная и осевая нагрузки на внутренний и наружный подшипники

равны:

F'rH = Кна / 1 + R_yHr_k /1, FH = Ry_H,

FH = Rh (l - а)/ 1 - RyHr_k /1, FH = 0,

FB = К_2Ва / 1 - R_yBr_k /1, FB = 0,

FB = RzB (l - а)/ 1 - RyBr /1, FB = RyB.

Для подшипников ведущего моста с полуразгруженными полуосями (рис. 7.11) соответствующие формулы для определения нагрузок на подшипник колеса приведены также для двух расчетных режимов. Движение по прямолинейной траектории:

F_r = Rzl / а, F_a = 0. Движение по криволинейной траектории:

^FrH = ^RzH^{l / а} + ^КунГ ^/ ^ ^FaH = ^RyH,

^FrB = ^RzB^{l / a - R}yBh ^/ ^ ^FaB = ^RyB -

Рис. 7.11. Схема для расчета нагрузок, действующих на подшипник колеса ведущего с

 

полуразгруженными полуосями

Необходимая долговечность подшипников устанавливается на основе заданного ресурса автомобиля с учетом пробега между капитальными ремонтами.