Расчет рамы автомобиля на сосредоточенные нагрузки

Расчет рамы грузового автомобиля также выполняется приближенно, но несколько точнее, чем расчет рамы легкового автомобиля. Некоторому уточнению этого расчета способствует характер нагрузок, воспринимаемых рамой грузового автомобиля. Эти нагрузки значительно более сосредоточены, нежели в легковом автомобиле, что и позволяет рассматривать каждую продольную часть рамы как балку, лежащую на рессорах и воспринимающую сосредоточенные нагрузки от веса опирающихся на нее агрегатов (радиатор, двигатель, поперечины грузовой платформы и пр.). Кроме весовых нагрузок, рама находится под воздействием вертикальных нагрузок, возникающих при торможении, а также при ударе колеса при наезде на неровность дороги.

В соответствие с этим необходимо рассмотреть три расчетных случая:

1. от действия весовых нагрузок агрегатов при полностью нагруженном автомобиле;

2. при торможении автомобиля с полной нагрузкой;

3. при ударе на переднее колесо для порожнего автомобиля.

Рассмотрим первый расчетный случай (рис.11.4).

Здесь обозначено: P - весовые нагрузки от i - го агрегата и грузовой платформы, - реакции рессор и их концов (все относится к одной балке рамы). Определим полные реакции рессор.

Рг Рз Pa Ps Ре р7

Рис.11.4

41^

Из суммы моментов всех действующих сил относительно заднего колеса (точка В) полная реакция передней рессоры будет выражаться следующим образом

= P(l + l2 + l3 + 4 + l5 + l6) + P2(h + l4 + l5 + le) '2 + l3 + l4 + l5 + l6

+

-PJL + L + 1₅ +D +

R =

l₂ + l₃ + l₄ + l₅ + l₆ P3(l₄ + l5 + l6) + P₄(l5 + l6) + ^ - PJ7 - P7Q7 + l8)

(112)

l₂ +1₃ +1₄ +1₅ +1₆

Полная реакция задней рессоры

R₂ = p + P₂ + P3 + P₄ + P5 + P6 + P7 - P1

Реакция концов рессор

 

R₃ = R

I

R4 = R1 - R3,

^{3 1}1 +1

R = R2

R6 = R2 - R5 '

1 i-.

^ " 10 ^l12 ^l11 +12

 

В случае рессоры с дополнительными листами приближенно можно считать, что реакции относятся к концам основной рессоры.

Простое определение реакций допускается характером опор рамы, не стесняющих ее положений, которые она принимает под действием приложенных сил.

Далее балка рассматривается как находящаяся под действием сил P (i = 1, 2...7) и реакций

R з^{, R}4^, R_i^, R₆.

Изгибающие моменты для соответствующих сечений имеют следующий вид

MR3 = -p(/ -з),

Mp₂ = -p(/ + l₂) + R3(l₂ +/Д

m_Ra = -P_x(l_x +1₁₀) + R3(l₉ +1₁₀)-P₂(l_X0 -/2),

M_p = -p (l₁ +l₂ +1₃) + R₃(l₂ +1₃ +1₉) - P₂l₃,

Mp₄ = -PP(l1 +l₂ +/з +l₄) + R3(l2 +/з +14 + /9)-Р, (1з + U

Mr, = P₅(l_n - l₆) + P₆(l„ + l7) - R6(l11 + l12) + P7(l7 + l8 + U (113)

Mp₅ = P₅(/6 + /7) - R6(/6 + /12) - Pi(k + /7 + /8),

Mp₆ =-R6(/12 -/7) + P7/8,

^MR6 = ^P7^(/7 + ^l8 ^{- l}12 ⁾.

Эпюра изгибающих моментов, а также эпюра моментов сопротивления сечений балки представлены на рис. 11.4. Отношение первых ко вторым дает напряжение о, наибольшее из которых o_max является расчетным и определяет опасное сечение балки рамы.

Для второго расчетного случая определим тормозные силы

р_т 1 = 0, 5G_xj_xp, P_T 2 = 0, 5G₂r₂y, (11.4)

где G_n, G₃ - силы веса, приходящиеся на передние и задние колеса, (р - коэффициент сцепления колеса с дорогой (обычно р = 0, 6...0, 7), Y₁, Y₂- коэффициенты давления колес при торможении (соответственно, 1, 1.1, 2 и 0, 8...0, 9).

В связи с действием тормозных сил P_T1, P_T2 реакции концов рессор на балку

R = R ^Рт1 R = R + ^{р т} R = R, R, = R +

l + / ' ^{4 4} l +1

p _r p _r

R = R-------, R6 = R₆ +■ ^{T k}

l +1 l + 1

11 12 11 1

где ^rk - радиус качения колес.

Дальнейший расчет производится аналогичным образом как и для первого расчетного случая. Расчет для третьего расчетного случая выполняется следующим образом: - давления P₅, P₆, P₇ грузовой платформы автомобиля берутся без нагрузки; 222 Несущие системы

- определяется динамическая нагрузка для переднего колеса (произведение неподвешанной массы, относящейся к переднему колесу, на ускорение колеса относительно рамы);

- динамическая нагрузка прикладывается к передней рессоре;

- определяются давления рессоры на балку рамы;

- производится расчет балки по изложенной выше методике при действующих весовых нагрузках (относящихся к порожнему автомобилю) и реакциях концов рессор.

При статическом расчете рамы учет динамической нагрузки осуществляется снижением допускаемого напряжения

 

(11.5)

О

доп

О

1, 5(кд +1)'

где O_t - предел текучести материала балки рамы, кд - коэффициент динамичности (кд = 2, 5...3, 5). 11.4 Расчет рамы автомобиля на смешанные нагрузки

Передача нагрузок от платформы на балки рамы осуществляется при помощи поперечных или продольных брусьев. В первом случае нагрузки считаются сосредоточенными (рис. 11.4), а во втором - распределенными (рис.11.5).

Pi р₂ Рз Ра Р₅

 

ь|	1ШШ1	шин.
		В 77^ а ^	V Ь.

 

г 111 Ь |1з A

Ri

R2

 

Рис.11.5

На рис.11.5 показаны нагрузки: P - от передней части кабины, P₂ - от передней части силового

блока, Р; - от рулевого управления, P₄ - от задней части силового блока, P₅ - от задней части кабины.

Нагрузка от единицы длины платформы

= 01 + 62 2(а + b),

где Q₁ - полный вес полезного груза, Q₂ - полный вес платформы.

Из уравнения моментов относительно точек А и В полные реакции имеют следующий вид

_R P(/1 + /2 + /з + L) + P₂(l₂ + /з + L) + рз(/з + L) +

^R1 =--------------------------- L-------------------------- ⁺

+ P4 (L - /4) + P, (L - /4 -/5) + q(a ² - b ²)/2 ⁺ _L ^,

^ = q[b(b/2 + L) + a(L - а! 2)] + P₅(l₄ + /,) + P₄l_{4 - (116)}

_- P; l; + P2Q2 + /3) + P(l + /2 + /3) L

Далее, расчет проводится как изложено выше.