WWW.KONF.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, конференции
 


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

«ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ДВИЖЕНИЯ ТРЕХОСНОГО ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ...»

-- [ Страница 3 ] --

GA + GКР В нашем случае GКР = 0, т.к. мы рассматриваем автомобиль без прицепа. Силой сопротивления воздуха можно пренебречь, поскольку максимальная скорость автомобиля составляет 55 км/ч.

Следовательно, G = GА, Lg = LКР, H = hg.

Таким образом, в задачу дальнейшего исследования должно войти рассмотрение прямолинейного движения автомобиля по твердой дороге при воздействии на него указанных внешних сил.

При заданных геометрических размерах автомобиля и его массе на распределение вертикальных нагрузок и моментов по мостам задней тележки влияют следующие три группы характеристик автомобиля:



- параметры, связанные с конструкцией задней тележки;

- упругие характеристики шин;

- параметры приводов мостов задней тележки.

Как уже отмечалось выше, для изучения только влияния конструкции задней тележки на распределение вертикальных нагрузок и моментов по мостам тележки, необходимо сформулировать те условия, при которых влияние остальных факторов будет исключено.

Реализация описанной выше схемы силового привода с отключаемой задней осью и дифференциалом между передней и средней осями позволила исключить влияние приводов мостов на распределение моментов по мостам задней тележки.

Кроме того, для исключения влияния упругих характеристик шин, на всех колесах опытного образца НАМИ-3333 установлены одинаковые шины 8,25R20 модели К-100 с одним и тем же внутренним давлением 600 кПа. Все конструктивные параметры шин одинаковы. Кроме этого, конструкция задней тележки выполнена симметричной относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось балансира (рис. 2.15), поэтому можно записать hц2 = hц3= hц, lц2 = lц3= lц, 2 = 3 =, где hц2, hц3 – высоты мгновенных центров поворота О2 и О3 среднего и заднего мостов, расположенных в точке пересечения направления реактивных штанг, lц2, lц3 – расстояния по горизонтали от центров колес среднего и заднего мостов до соответствующего мгновенного центра поворота, 2, 3 – плечи балансирной рессоры.

–  –  –

G l1 + X H Коэффициент A =.

2 Lб Как уже отмечалось, в работе [83] были приведены результаты расчетов RZ2/RZ3, M2/M3 в зависимости от hц/lц. Там же был сделан вывод, что такой подход не совсем корректен из-за конструктивных трудностей при реализации. Поэтому было исследовано влияние таких конструктивных параметров автомобиля, как база Lб, координаты центра тяжести l1 и Н, отношение половины базы задней тележки к базе автомобиля /Lб.

Результаты расчетных исследований представлены на графиках (рис. 2.16 – 2.23).

НАМИ-3333

–  –  –

Рис. 2.17. Зависимость отношения вертикальной нагрузки на среднем мосту к вертикальной нагрузке на заднем мосту от высоты центра тяжести Рис. 2.18. Зависимость отношения вертикальной нагрузки на среднем мосту к вертикальной нагрузке на заднем мосту от базы автомобиля Рис. 2.19. Зависимость отношения вертикальной нагрузки на среднем мосту к вертикальной нагрузке на заднем мосту от положения центра тяжести по длине базы Рис. 2.20. Зависимость отношения крутящего момента на среднем мосту к крутящему моменту на заднем мосту от отношения плеча балансирной рессоры к базе автомобиля Рис. 2.21. Зависимость отношения крутящего момента на среднем мосту к крутящему моменту на заднем мосту от высоты центра тяжести Рис. 2.22. Зависимость отношения крутящего момента на среднем мосту к крутящему моменту на заднем мосту от базы автомобиля Рис. 2.23. Зависимость отношения крутящего момента на среднем мосту к крутящему моменту на заднем мосту от положения центра тяжести по длине базы Анализ результатов расчетных исследований математической модели устойчивости движения по критерию распределения нагрузок по мостам задней тележки показывает, что при прямолинейном режиме движения, для которого были проведены теоретические исследования, на перераспределение крутящего момента по мостам задней тележки в большей степени влияет изменение положения центра тяжести автомобиля по длине базы и база автомобиля. При этом изменение высоты расположения центра тяжести и отношения плеча балансирной рессоры к базе автомобиля оказывает минимальное воздействие на перераспределение крутящего момента.

На перераспределение вертикальных нагрузок по мостам задней тележки оказывает влияние изменение положения центра тяжести по длине базы, в то время как изменения высоты центра тяжести, базы автомобиля и отношения плеча балансирной рессоры к базе автомобиля практически не изменяют соотношение вертикальных нагрузок.





2.3. Краткие выводы

1. Анализ результатов расчетных исследований по определению рациональных вариантов конфигурации тормозной системы показал, что:

- тормозная система в выбранной конфигурации с регулятором тормозных сил, при любом весовом состоянии НАМИ-3333 полностью функциональна, отвечает принятым специальным требованиям и соответствует нормативным предписаниям приложений 4 и 10 Правил № 13 ЕЭК ООН (п.п. 5…7);

- включение в состав задней магистрали тормозного привода РТС типа ГАЗ-2217 позволяет полностью реализовать предписания стандарта по обеспечению устойчивости/управляемости затормаживаемого автомобиля, как в снаряженном состоянии, так и с предельно допустимой максимальной нагрузкой;

- рекомендуемые варианты настройки регулятора тормозных сил ГАЗ-2217 при минимальном и максимальном уровнях загрузки опытного образца НАМИ-3333 для коэффициентов передачи РТС составят соответственно КРС 0,30 и КРП 0,65.

2. Анализ результатов расчетных исследований математической модели по критерию критической скорости показывает, что:

- расчетная критическая скорость при торможении при отсутствии РТС находится в пределах средней технической скорости опытного образца НАМИ-3333 (15…16 км/ч) и не обеспечивает устойчивость автомобиля при больших значениях скорости движения;

- расчетная критическая скорость при торможении при наличии РТС может достигнуть 66,83 км/ч, что превышает максимальную скорость автомобиля. Иными словами, в данном случае автомобиль не теряет устойчивости во всем диапазоне скоростей движения;

- расчетная критическая скорость при торможении при наличии РТС в зависимости от базы автомобиля при различных положениях центра тяжести превышает максимальную конструктивную скорость автомобиля, что обеспечивает устойчивость движения на всех режимах эксплуатации.

3. Анализ результатов расчетных исследований математической модели устойчивости движения по критерию распределения нагрузок по мостам задней тележки показывает, что при прямолинейном режиме движения, для которого были проведены теоретические исследования, на перераспределение крутящего момента по мостам задней тележки в большей степени влияет изменение положения центра тяжести автомобиля по длине базы и база автомобиля. При этом изменение высоты расположения центра тяжести и отношения плеча балансирной рессоры к базе автомобиля оказывает минимальное воздействие на перераспределение крутящего момента.

На перераспределение вертикальных нагрузок по мостам задней тележки оказывает влияние изменение положения центра тяжести по длине базы, в то время как изменения высоты центра тяжести, базы автомобиля и отношения плеча балансирной рессоры к базе автомобиля практически не изменяют соотношение вертикальных нагрузок.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ХОДОВОЙ ЧАСТИ АВТОМОБИЛЯ НАМИКонструктивные особенности автомобиля НАМИ-3333 Опытный образец автомобиля НАМИ-3333 является трехосным полноприводным колесным транспортным средством, оборудованным грузовой платформой с тентом.

Автомобиль имеет рамную конструкцию, зависимую рессорную подвеску передних колес и балансирную подвеску задней тележки, двухдверную трехместную кабину каркаснопанельного типа.

Конструкция НАМИ-3333 создавалась по принципу модульного проектирования.

При создании опытного образца НАМИ-3333 работы велись в направлении повышения безопасности конструкции и безопасности движения, повышения комфортности обитания водителя и пассажиров, повышения технологичности конструкции – причем последнее направление связано, в первую очередь с использованием модульного принципа конструирования. Под модульным принципом [25] понимается способ построения различных механических, электрических, электронных и других систем не из отдельных деталей и узлов, а из унифицированных модулей, выполняющих самостоятельную функцию в техническом устройстве или существующих как сборочная единица.

Модульный принцип конструирования обеспечивает, как использование возможностей производств с жесткими технологиями, так и отдельных модулей, полученных по кооперации на сборочные участки производства. Появляется возможность расширения типоразмерного ряда в будущем за счет разработки и изготовления средне- и крупногабаритных мобильных средств для сельского хозяйства в виде автомобилей, различных по базе, а также по функциональным возможностям. Для этого достаточно применить разное количество модулей последующих уровней, а также узлов и агрегатов для их соединения.

Примером модульного принципа проектирования может служить кабина опытного образца НАМИ-3333 (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Каркас кабины с применением модульного принципа проектирования:

1 – модуль основания кабины; 2 – модуль левой боковины каркаса кабины; 3 – модуль правой боковины каркаса кабины; 4 – модуль левой двери; 5 – модуль правой двери; 6 – модуль крыши; 7 – модуль задней стенки.

В работе [30] кабина НАМИ-3333 описывается как имеющая каркасно-панельную конструкцию с навесными панелями из полимерных композиционных материалов. Здесь замкнутый силовой каркас без навесных панелей выполняет функцию несущей системы.

Элементы каркаса являются жесткими узлами для восприятия сосредоточенных нагрузок.

Жесткая связь между деталями каркаса приводит к повышению жесткости корпуса. Также для обеспечения наибольшей жесткости и прочности корпуса замкнутую силовую систему изготавливают из стержней закрытого профиля, как более жестких и прочных по сравнению со стержнями открытого профиля при их равной массе. При этом замкнутую схему силовых элементов жестко связывают с зонами крепления опор и местами приложения сосредоточенных нагрузок. Крепление кабины к несущей системе можно осуществлять в трех, четырех или шести точках.

Силовая схема кабины с четырьмя точками крепления отличается от трехточечной только работой задних элементов каркаса и схемой крепления. При четырех точках крепления нижняя задняя поперечная связь может быть менее жесткой, чем при трех.

Нижние углы задней стенки также испытывают меньшие нагрузки. Продольные жесткие элементы имеют более благоприятное напряженно-деформированное состояние. При шести точках крепления кабины (по три точки с каждой стороны) динамические нагрузки равномерно распределяются по периметру каркаса, что понижает вибронагруженность, а наличие передних двух опор противодействует скручиванию кабины, возникающему под действием инерционных сил при раскачивании кабины.

Двигателем для опытного образца НАМИ-3333 был выбран тракторный дизель Д130Т производства Владимирского моторно-тракторного завода (ВМТЗ). На режиме номинальных оборотов (2200 мин-1), двигатель развивает эксплуатационную мощность – 47,8 кВт (65 л.с.) при удельном расходе топлива – 235,0 г/кВт·ч (173 г/л.с.·ч).

Эксплуатационная мощность и режим работы двигателя являются определяющими при расчете всех параметров и характеристик узлов и агрегатов трансмиссии. Литровая мощность двигателя на режиме эксплуатационной мощности составляет 15,3 кВт/л (20,8 л.с./л). Не смотря на то, что указанный дизель трудно назвать современным, аналогов Д130Т у нас в стране нет [37]. Кроме того, его применение было обусловлено двумя основными причинами: приемлемые технические характеристики и соотношение «ценакачество» давно освоенного в сельском хозяйстве страны двигателя, а также заявленное намерение производителя (ВМТЗ) подвергнуть эту модель модернизации. Двигатель Д130Т перед установкой на опытный образец НАМИ-3333 был подвергнут доработке (в том числе изменены компоновка навесного оборудования и конфигурация впускного коллектора, установлен компрессор климатической установки и более мощный генератор). Также имеется возможность установки на автомобиль другого двигателя. В частности были проведены работы по адаптации для автомобиля НАМИ-3333 двигателей производства следующих фирм: Дойц, Перкинс, Дагдизель.

На опытном образце НАМИ-3333 установлена механическая четырехступенчатая коробка передач. Все передачи, кроме первой передачи и передачи заднего хода, снабжены инерционными синхронизаторами. Переключение передач осуществляется с помощью рычага. Схема переключения передач расположена в кабине на панели приборов.

О конструкции раздаточной коробки уже говорилось выше.

На автомобиле НАМИ-3333 установлен задний мост со штампованно-сварным картером типа «банджо» с отдельно монтируемым редуктором.

НАМИ-3333 оборудован жестким передний мостом в виде балки с поворотными кулаками. Главная передача – гипоидная, с передаточным отношением 5,125, ось ведущей шестерни смещена вниз, относительно ведомой оси на 42 мм.

Карданная передача НАМИ-3333 (рис. 3.2) состоит из пяти карданных валов:

промежуточного, к переднему, к среднему мосту, к промежуточной опоре и от опоры к заднему мосту. Карданные валы – открытого типа, трубчатые, каждый из них имеет подвижное шлицевое соединение и по два карданных шарнира.

Карданный вал представляет собой тонкостенную трубу, с одного конца которой запрессована и приварена вилка карданного шарнира, а с другой – шлицевая втулка.

Скользящие вилки карданных валов установлены в шлицевых втулках таким образом, что ушки приварной и скользящей вилок находятся в одной плоскости. Уплотнение шлицев состоит из двух резиновых колец, разделенных металлическими шайбами и помещенных в штампованную обойму.

Рис. 3.2. Карданная передача:

1 – фланец коробки передач, 2 – промежуточный карданный вал, 3 – промежуточная опора карданной передачи, 4 – карданный вал к промежуточной опоре, 5 – задний мост, 6 – раздаточная коробка, 7 – карданный вал заднего моста, 8 – средний мост, 9 – карданный вал среднего моста, 10 – карданный вал переднего моста, 11 – передний мост Карданный шарнир состоит из двух вилок, крестовины и четырех игольчатых подшипников. Иглы в обойме подшипника удерживаются шайбой и колпачком, напрессованным и завальцованным на корпусе подшипника. Вилки карданных валов (рис.

3.3) имеют увеличенную длину для обеспечения возможности работы на больших углах излома при ходах мостов. Соединение карданных передач с агрегатами – фланцевое.

Рис. 3.3. Вилка карданного шарнира

Промежуточная опора (рис. 3.4) карданного вала крепится болтами к трем гобразным кронштейнам, приваренным к балке среднего моста с правой стороны. В корпусе 8 опоры на двух подшипниках 6 вращается вал 7. Внутренние кольца подшипников зажаты на валу между его буртиками и ступицей фланцев 1. В наружные кольца упираются кольца 4. В специально предусмотренных местах в картере установлены сальники 5. Для защиты сальника от грязи служат отражатели 3 на фланцах 1.

Рис. 3.4. Промежуточная опора карданного вала:

1 – фланец вала опоры, 2 – гайка, 3 – грязеотражатель, 4 – упорное кольцо, 5 – резиновый сальник, 6 – подшипник, 7 – вал опоры, 8 – корпус опоры, 9 – кронштейн на балке моста.

Передняя подвеска опытного образца НАМИ-3333 – зависимая, рессорная, с гидравлическими двухтрубными газонаполненными амортизаторами двухстороннего действия.

Передняя подвеска (рис. 3.5) включает в себя две продольные многолистовые рессоры с двумя гидравлическими двухтрубными амортизаторами 18. Пять верхних листов семилистовой рессоры стянуты хомутами 27, а весь пакет соединен центровым болтом. Рессора крепится к переднему кронштейну рамы через два верхних листа 29, концы которых загнуты и образуют переднюю проушину. Задняя проушина, образованная только верхним (коренным) листом, крепится к кронштейну через серьгу, компенсирующую изменение расстояния между проушинами рессоры при работе подвески.

Рис. 3.5. Передняя подвеска:

1 – проушина рессоры; 2 – резиновая втулка; 3 – кронштейн; 4 – втулка; 5 – болт; 6

– шайбы; 7 – палец; 8 – резиновые втулки; 9 – пружинная шайба; 10 – гайка; 11 – кронштейн; 12 – втулка резиновая; 13 – втулка; 14 – пластина серьги; 15 – болт; 16 – тормозной диск; 17 – резиновый буфер хода сжатия; 18 – амортизатор; 19 – полуось карданного типа; 20 – кулак поворотный; 21 – щит; 22 – балка заднего моста; 23 – стремянка; 24 – накладка; 25 – листы рессоры; 26 – продольная рулевая тяга; 27 – хомут;

28 – поперечная рулевая тяга; 29 – коренной лист.

Рессора крепится к балке переднего моста двумя стремянками 23 с накладкой 24.

Над рессорой на кронштейне рамы установлен резиновый буфер хода сжатия 17, ограничивающий ход подвески вверх.

Амортизатор нижним концом (резервуаром) соединен с балкой переднего моста, а верхним (штоком) крепится к кронштейну лонжерона рамы.

Все подвижные соединения (переднее и заднее крепления рессоры, крепление серьги к раме, верхнее и нижнее крепления амортизатора) собраны на резинометаллических шарнирах.

Общий вид балансирной подвески автомобиля НАМИ-3333 показан на рис. 3.6.

Ось балансирной подвески (не показана) крепится к раме 1 с помощью двух кронштейнов 7, в которые запрессовываются концы оси. Эти кронштейны, в свою очередь, болтами соединяются с кронштейнами 8 крепления задней подвески.

Рис. 3.6. Балансирная подвеска среднего и заднего мостов:

1 - рама; 2 - башмак рессоры; 3 - опора рессоры; 4 - кронштейн нижний; 5 кронштейн верхний; 6 - кронштейн центральный; 7 - кронштейн балансира задней подвески; 8 - кронштейн крепления задней подвески; 9 - реактивная штанга.

На концах балансирной оси на втулках установлены башмаки 2, к опорным площадкам которых крепятся рессоры. Втулки изготовлены из антифрикционного сплава.

Башмаки заполнены смазкой. Рессора крепится к башмаку с помощью накладки и двух стремянок. Концы рессор опираются на опоры 3, прикрученные к мостам и имеющие специальный профиль. Каждый мост с помощью трех реактивных штанг шарнирно соединен с рамой. В реактивной штанге запрессованы шаровые пальцы. Две верхние реактивные штанги 9 соединяют верхние реактивные рычаги 5, приваренные к кожухам среднего и заднего мостов, с кронштейном 6 крепления реактивных штанг, соединенным с поперечиной рамы. Четыре нижние реактивные штанги соединяют реактивные рычаги 4 с кронштейнами 7 балансирной подвески.

Такая конструкция подвески обеспечивает равномерное распределение нагрузки между мостами задней тележки и дает им возможность независимо друг от друга перемещаться при повороте башмака балансирной подвески, что важно для реализации сцепного веса автомобиля. При таком соединении мостов с рамой толкающие усилия и реактивный момент передаются от кожухов мостов на раму через реактивные штанги, а рессоры нагружены только весом, приходящимся на заднюю тележку. Эти особенности балансирной подвески обеспечивают высокую проходимость автомобиля. Более подробно описание разработанной конструкции балансирной подвески и ее отдельных элементов будут описаны ниже в разделе 3.2.

На опытном образце НАМИ-3333 установлено рулевое управление с гидроусилителем. Как уже отмечалось, НАМИ-3333 имеет рабочую и стояночную тормозные системы.

3.2. Разработка конструкции балансирной подвески

Как уже отмечалось, в рамках настоящей работы для трехосного грузового автомобиля НАМИ-3333 с колесной формулой 6х6, была спроектирована, изготовлена и установлена задняя балансирная подвеска. Для изготовления деталей и узлов балансирной подвески была разработана и выпущена полнокомплектная рабочая чертежноконструкторская документация. Проведены расчетные исследования элементов конструкции на прочность. Общий вид балансирной подвески автомобиля НАМИ-3333 показан на рис. 3.6.

Конструкция разработанной балансирной подвески имеет такую схему, которую принято называть одноопорной т.к. рессоры воспринимают вертикальные и боковые усилия и передают их на центральную опору. Рессора при такой схеме является балансиром.

Среди достоинств такой схемы можно выделить: широкие возможности взаимных перекосов мостов, без потери ими способности передачи тяговых усилий, отсутствие перераспределения вертикальных реакций на колесах мостов балансирной тележки, разгрузка рессоры от передачи толкающих усилий, от восприятия реактивного момента и скручивающих усилий, возможность обеспечения параллельности положения редукторов мостов при их взаимном перемещении, что обеспечивает, в свою очередь, расположение вилок карданов в одной плоскости [83].

Однако при такой схеме могут иметь место и некоторые недостатки, например, к ним можно отнести: большие углы в шарнирах приводных карданных валов при взаимном перемещении ведущих мостов балансирной тележки, скольжение концов рессоры по кронштейнам на балках мостов, большое скольжение в шлицевых соединениях приводных карданных валов при взаимном перемещении мостов, создание значительных усилий в раме автомобиля, из-за приложения нагрузки от двух мостов в одной точке лонжерона рамы, и, как следствие, появление большой задней консоли.

Балансирная подвеска автомобиля НАМИ-3333 имеет две полуэллиптические рессоры, каждая из которых состоит из 12 листов, из них два коренных равной длины.

Рессоры представляют собой доработанные передние рессоры автомобиля ГАЗ-53.

Доработка заключалась в уменьшении длины коренных листов, с целью уменьшения длины рессоры по требованиям компоновки. При работе листовых рессор возникает относительное перемещение листов в продольном направлении и создается межлистовое трение, которое, с одной стороны, играет роль гасящего устройства, а с другой, неблагоприятно сказывается на плавности хода вследствие блокировки подвески при больших силах трения [18]. Поэтому листы рессоры при сборке были смазаны графитной смазкой для уменьшения межлистового трения. Листы рессоры стянуты между собой хомутами.

Рессора крепится двумя стремянками к башмаку (рис. 3.7). Башмак представляет собой литую деталь. Материалом для башмака был выбран высокопрочный чугун ВЧ 45, который обладает достаточно высокой прочностью при умеренной пластичности. В сравнении со сталью имеет большую износостойкость, лучшие антикоррозионные и антифрикционные свойства. Из-за меньшей плотности чугуна отливка получилась легче на 8…10%, чем, если бы она была сделана из стали. Кроме того, деталь подвергается термообработке для достижения необходимой твёрдости 150…180 HB. В верхней части башмака расположено глухое отверстие, которое обеспечивает свободное пространство для болта и гайки, стягивающих листы рессоры по центру.

В башмак рессоры запрессованы две втулки (рис. 3.8), выполненные из цинкового антифрикционного сплава ЦАМ 10-5Л. В корпусе башмака предусмотрены два канала, расположенные под углом 15° к оси башмака для доступа смазки к втулкам. На каждой втулке имеется восемь равнорасположенных спиральных канавок, предназначенных для удержания смазки.

Рис. 3.7. Башмак рессоры:

1 – башмак рессоры с втулками; 2 – крышка башмака; 3 – лист промежуточный; 4 – стремянка; 6 – прокладка крышки; 8- шайба упорная; 9 – гайка стопорная; 10 – кольцо упорное; 11 – чашка; 15 – манжета Рис. 3.8. Башмак рессоры с втулками: 1 – башмак; 2 – втулка башмака номера Форма башмака спроектирована таким образом, что предусматривает места для расположения стремянок. Это четыре отверстия в плоскости прилегания рессоры, через которые выходят концы стремянок и бобышки, охватываемые стремянками и имеющие радиус, повторяющий внутренний радиус сгиба прутка стремянки. Между башмаком и рессорой находится промежуточный лист, представляющий собой пластину толщиной 7 мм с закругленными концами из стали 50ХГА. Сверху рессоры находится накладка, имеющая четыре отверстия для концов стремянок, которые фиксируются гайками и, для предотвращения самопроизвольного раскручивания этого резьбового соединения в процессе эксплуатации, между гайкой и накладкой подкладывается пружинная шайба.

Таким образом, рессора оказывается притянутой к башмаку. Накладка стремянок представляет собой пластину из стали 20. Для лучшего прилегания к изогнутому верхнему листу рессоры центральная часть накладки имеет толщину 8 мм против 12 мм в местах контакта с рессорой. В центре накладки расположено отверстие для головки болта, стягивающего рессору.

Рис. 3.9. Ось балансира:

1 – полуось балансира правая; 2 – полуось балансира левая; 3 - соединитель осей балансира; 4 – кронштейн балансира задней подвески Ось балансира (рис. 3.9) выполнена составной. Она состоит из правой и левой полуосей, которые запрессованы в соединитель осей балансира. Правая и левая полуоси имеют разную длину. Левая полуось длиннее правой, таким образом, получается, что соединитель полуосей расположен ближе к правой стороне автомобиля. Это связано с тем, что промежуточная опора карданного вала закреплена на правой части среднего моста автомобиля. Такая конфигурация оси балансира обеспечивает необходимое свободное пространство для карданного вала, соединяющего промежуточную опору, закрепленную на балке среднего моста, и задний мост, при всех возможных положениях мостов. Исходя из того, что к оси балансира предъявляются требования высокой прочности, пластичности, вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, а также предполагается работа при отрицательных температурах, то материалом для полуосей балансира была выбрана низкоуглеродистая хромоникелевая сталь 12ХН3А. Поверхность полуосей в местах контакта с втулками башмака и кронштейнами балансира была подвергнута цементации с глубиной цементируемого слоя 5…8 мм и твердостью 50…60 HRCэ. Соединитель осей балансира выполнен из толстолистового проката толщиной 50 мм из хромистой стали 40Х, которая обеспечивает работу при динамических нагрузках, высокую прочность детали при достаточной пластичности и вязкости. Полуоси запрессовывают в соединитель и в местах их соединения просверливают отверстия (рис.

3.10) для установки штифтов, предотвращающих разъединение. Штифты имеют резьбовую часть для установки пружинной шайбы и гайки.

Рис. 3.10. Крепление полуосей оси балансира к соединителю

На ось балансира напрессованы кронштейны балансира задней подвески 4 (рис.

3.9). Кронштейны выполнены литыми из высокопрочного чугуна ВЧ 45 с последующей механической обработкой отдельных поверхностей. Каждый кронштейн имеет сверху четыре отверстия для присоединения к кронштейну крепления задней подвески, который в свою очередь крепится к раме автомобиля. В нижней части кронштейна балансира расположены два конусных отверстия для крепления наконечников реактивных тяг.

Кронштейны крепления задней подвески также литые из высокопрочного чугуна ВЧ 45. Каждый кронштейн крепится двумя болтами к боковым стенкам лонжерона рамы и четырьмя болтами к поперечине задней подвески. Поперечина рамы над задней подвеской представляет собой стальную трубу квадратного сечения с высотой стороны 80 мм и толщиной стенки 3 мм с приваренными с каждой стороны стальными листами толщиной 5 мм, которые имеют отверстия для крепления кронштейнов балансирной подвески.

Приложение нагрузки от балансирной подвески в одной точке по длине рамы (одноопорность подвески) и возникающая вследствие этого большая задняя консоль, а также необходимость увеличения монтажной длины привели к необходимости доработки и усиления рамы. Они заключались в следующем: к раме автомобиля ГАЗ-2217 «Соболь»

с наружной и внутренней стороны каждого лонжерона в зоне крепления кронштейна балансирной подвески были приварены швеллеры (рис. 3.11), с толщиной стенки – 4 мм.

Рис. 3.11. Сечение лонжерона рамы автомобиля в месте усиления:

1 – лонжерон рамы, 2 – усилитель лонжерона внутренний, 3 – усилитель лонжерона наружный, 4 – втулка, 5 – усилитель лонжерона нижний В результате, в районе приложения нагрузки от задней подвески, рама автомобиля имеет коробчатое сечение. При сборке рамы торцы трубы поперечины задней подвески привариваются к вертикальным стенкам швеллеров, усиливающих лонжерон, а листы поперечины – к нижним полкам лонжерона. Для придания дополнительной жесткости конструкции поперечину задней подвески и раму связывают приваркой к верхней стенке трубы и вертикальной стенке усилителя лонжерона двух уголков из стального листа толщиной 5 мм. В местах крепления кронштейнов задней подвески к раме в отверстиях под болты вварены стальные втулки для предотвращения смятия стенок лонжерона при затяжке резьбового соединения (рис. 3.11).

Сборка оси балансира с башмаками происходит следующим образом. На полуоси напрессовывается упорное кольцо таким образом, чтобы внешний торец упорного кольца оказался заподлицо с торцем на валу, образуемым перепадом диаметров 41 и 40 мм.

Упорное кольцо (поз. 10, рис. 3.7) выполнено из стали 20. Наружная поверхность упорного кольца после шлифования должна иметь шероховатость Ra 0,32, т.к. для предотвращения вытекания смазки предусмотрена установка резиновой армированной манжеты с пыльником 2.1-60х85-1 ГОСТ 8752-79. Манжета запрессовывается в отверстие в башмаке. На наружную поверхность упорного кольца также напрессовывается чашка.

После сборки выступы на чашке образуют с углублением на внутренней стороне башмака лабиринтное уплотнение защищающее манжету от попадания грязи. Один из выступов чашки препятствует выпадению манжеты.

Когда башмак собран с осью балансира, на резьбовой конец оси одевается стальная упорная шайба. Она имеет один зуб, который входит в паз на оси балансира и таким образом фиксируется от проворачивания. Для восприятия осевых усилий упорная шайба прижимается двумя стопорными гайками. Стопорные гайки сделаны из хромистой стали 40Х.

С внешней стороны внутреннюю полость башмака закрывает крышка. Она крепится к корпусу башмака шестью болтами. Между крышкой и корпусом находится уплотнительная прокладка, выполненная из листового паронита общего назначения толщиной 0,8 мм (ГОСТ 481-80). Крышка представляет собой точеную деталь из стали 20.

В отверстие в торце крышки приварена резьбовая вставка, предназначенная для заполнения внутренней полости башмака смазкой и для контроля уровня смазки. После заполнения смазкой отверстие в резьбовой вставке закрывается заливной пробкой с внутренним шестигранником. При установке крышку башмака ориентируют таким образом, чтобы заливная пробка находилась в верхней части над осью балансирного устройства для возможности наполнения необходимым объемом смазки.

Пальцы шаровых шарниров имеют конусные наконечники (рис. 3.12).

Рис. 3.12. Наконечник реактивной тяги

Каждый мост соединяется с рамой одной реактивной и двумя толкающими штангами. Реактивные штанги располагаются по центру автомобиля над мостами. Для того чтобы усилия, действующие от реактивных моментов вдоль реактивных штанг, не достигали больших значений, точки крепления концов этих штанг к балкам мостов выносятся как можно выше от оси вращения колес установкой на балках мостов специальных кронштейнов [18]. Один конец реактивной штанги крепится к кронштейну, приваренному к трубе поперечины задней подвески. Другой конец крепится к кронштейну, приваренному по центру сверху к кожуху главной передачи моста.

Центральный кронштейн (рис. 3.13) представляет собой сварную конструкцию, состоящую из стальной пластины толщиной 8 мм, с отверстиями для конусных втулок, самих конусных втулок и стальной п-образной пластины-фланца, повторяющей форму трубы поперечины.

–  –  –

Кронштейны, закрепленные на мостах (рис. 3.14), также сварные и состоят из стальной пластины толщиной 10 мм и стальной втулки с конусным отверстием.

–  –  –

Толкающие штанги расположены ниже мостов. Один конец толкающей штанги крепится к конусному отверстию на кронштейне балансира задней подвески, другой конец закреплен на кронштейне, приваренном снизу к чулку моста. Этот кронштейн также представляет собой сварную конструкцию, состоящую из стальной пластины толщиной 10 мм с приваренной к ней втулкой, имеющей конусное отверстие и фланца, который охватывает снизу чулок моста, а также двух ребер жесткости.

Расположение и форма кронштейнов тяг, закрепленных на мостах, определяют положение моста и угол наклона оси ведущей шестерни главной передачи относительно горизонтальной плоскости. В нашем случае для улучшения условий работы карданной передачи было решено уменьшить углы излома в шарнирах. Для этого форма и расположение кронштейнов тяг были подобраны таким образом, чтобы мосты были расположены с наклоном, т.е. ось ведущей шестерни главной передачи была наклонена относительно горизонтальной плоскости на угол – 7°.

Концы рессоры балансирной подвески опираются на мосты. В местах контакта рессоры с мостом расположена опора рессоры. При прогибе концы рессоры скользят по радиусной поверхности опоры рессоры. Эти опоры представляют собой литые детали из высокопрочного чугуна ВЧ 45. Они имеют отверстия с резьбой для крепления с помощью болтов к площадкам на мостах.

Рис. 3.15. Опора рессоры балансирной подвески

Боковые усилия в разработанной балансирной подвеске передаются через рессоры.

Поэтому боковые стенки опор рессоры в местах контакта с листами рессоры также имеют выпуклую форму с постоянным радиусом (поверхности А и Б на рис. 3.15). Для уменьшения износа опор рессор участки, контактирующие с рессорой подверглись закалке током высокой частоты с параметрами твердости HRCэ 45…63: боковые стенки опор рессоры на глубину 2…5 мм, а основная рабочая поверхность на глубину 5…10 мм.

Ход моста вниз ограничивается защемлением конца рессоры в опоре.

3.3. Краткие выводы

1. Опытный образец автомобиля НАМИ-3333 сконструирован по принципу модульного проектирования. В виде сборочных единиц (модулей) сформированы кабина, силовой агрегат, задняя тележка, раздаточная коробка с карданными передачами, рама, грузовая платформа и т.д.

2. Конструкция задней тележки включает в себя балансирную подвеску двух осей, наклоненных на 7° для уменьшения угла поворота карданных шарниров, а вилка карданного шарнира выполнена удлиненной.

3. Технологичность конструкции опытного образца автомобиля НАМИ-3333 обеспечивается, в том числе, составной конструкцией оси балансира, накладными усилителями рамы и широким применением силовых элементов с коробчатым сечением.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ

ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ НАМИ-3333

–  –  –

Для определения показателей устойчивости при эксплуатации автомобиля и решения вопроса о необходимости повышения устойчивости опытного образца автомобиля НАМИ-3333, а также получения данных для теоретических исследований необходимо провести испытания на статическую и динамическую устойчивость в зависимости от конструктивных параметров. Таким образом, при разработке методики испытаний преследовалась цель получения экспериментальных значений показателей поперечной и траекторной устойчивости опытного образца НАМИ-3333 в зависимости от расположения центра тяжести. Для реализации этой цели необходимы экспериментальные исследования поперечной устойчивости опытного образца на опрокидывающем стенде и дорожные испытания на динамометрической дороге Автополигона ФГУП «НАМИ» с различным расположением центра тяжести по длине базы.

Разработанная с учетом этих требований программа-методика дорожных испытаний по определению траекторной устойчивости предполагала проведение заездов с различными режимами движения: прямолинейное движение с разгоном, торможение на прямой, торможение на повороте, выполнение переставки по ГОСТ 52302-2004 [21].

Заезды необходимо проводить в состояниях автомобиля соответствующих снаряженной массе и полной массе с различным распределением груза по платформе: груз равномерно распределен по платформе, груз расположен в передней части платформы, груз расположен в задней части платформы. Для этого платформа грузового автомобиля НАМИ-3333 была оборудована специальной обрешеткой, препятствующей смещению груза из заданного положения в процессе движения и выполнения маневров при испытаниях.

На дорогах Автополигона ФГУП «НАМИ» испытания проводились по специально разработанной программе-методике с использованием современного испытательного оборудования и программно-вычислительных комплексов лаборатории управляемости и устойчивости отдела безопасности автомобилей.

В процессе экспериментальных исследований были определены снаряженная масса и ее распределение по осям автомобиля, а также полная масса с нагрузкой 1500 кг, водителем и двумя пассажирами общей массой 225 кг; распределение полной массы по осям автомобиля с грузом, распределенным равномерно по грузовой платформе, грузом, смещенным в переднюю часть и в заднюю части грузовой платформы.

Давление в шинах всех колес автомобиля было измерено и доведено до 0,6 МПа.

Данные по распределению массы по осям автомобиля НАМИ-3333 представлены в табл. 4.1.

Для загрузки автомобиля до полной массы использовался балласт. Смещение центра тяжести автомобиля по длине базы, в соответствии с программой испытаний, осуществлялось изменением положения балласта в кузове. Для распределения балласта и фиксирования от смещения была изготовлена деревянная конструкция, представляющая собой прямоугольный короб, разделенный перегородками на девять равных частей.

Внешние габариты короба по длине и ширине совпадали с внутренними габаритами грузовой платформы. Расположение балласта в кузове показано на рис. 4.1.

Таблица 4.1.

Результаты взвешивания автомобиля НАМИ-3333

–  –  –

Автомобиль НАМИ-3333 испытывался на поперечную статическую устойчивость против опрокидывания на специальном стенде с опрокидывающей платформой.

Испытания проводились по методике, изложенной в ГОСТ 52302-2004 с целью определения показателей поперечной устойчивости против опрокидывания при наклоне платформы стенда (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Испытание автомобиля НАМИ-3333 «опрокидывание на стенде»

Испытуемый автомобиль был установлен на опорной поверхности платформы стенда таким образом, что его продольная ось была параллельна оси поворота платформы.

Управляемые колеса находились в положении, соответствующем прямолинейному движению. Стояночный тормоз при этом был включен. Для предотвращения скольжения автомобиля в поперечном направлении на платформе предусмотрены упоры, на которые он опирался боковинами шин. Для исключения опрокидывания автомобиля стенд оснащен страховочными тросами, позволяющими автомобилю опрокинуться лишь на небольшой угол относительно платформы стенда для визуального определения момента отрыва всех колес одной стороны от опорной поверхности.

Согласно ГОСТ 52302-2004 показателями поперечной статической устойчивости против опрокидывания автомобиля являются:

- угол статической устойчивости с.у – угол наклона опорной поверхности опрокидывающей платформы относительно горизонтальной плоскости, при котором произошел отрыв всех колес одной стороны автомобиля;

- угол крена подрессоренных масс - угол между опорной поверхностью опрокидывающей платформы и поперечной осью подрессоренных масс (осью Y в системе координат по ОСТ 37.001.051-86 [68]), проходящей через центр масс автомобиля, полученный в результате наклона автомобиля на опрокидывающей платформе.

Согласно методике изложенной в ГОСТ 52302-2004 величина нормативного угла статической устойчивости с.у против опрокидывания, полученная в результате испытаний, должна быть не менее нормативного значения н, зависящего от коэффициента qs поперечной устойчивости АТС.

Коэффициент поперечной устойчивости qs определялся по формуле:

0,5b qs =, hg где b – колея колес, приведенная к поперечному сечению автомобиля в плоскости, проходящей через его центр масс, мм; hg – высота центра масс над опорной поверхностью (рис. 4.3), мм.

–  –  –

результате испытаний, не должно превышать предельных значений н, заданных в ГОСТ 52302-2004 в зависимости от коэффициента поперечной устойчивости qs.

При положении платформы, соответствующем углу опрокидывания автомобиля, дополнительно измеряли боковые деформации шин каждой из осей.

Результаты этого испытания, полученные экспериментально, расчетные нормативные значения угла статической устойчивости и угла крена подрессоренных масс, а также расчетные параметры представлены в табл. 4.2.

–  –  –

Таким образом, как видно из данных, представленных в таблице 4.2, грузовой автомобиль сельскохозяйственного назначения НАМИ-3333 соответствует всем требованиям ГОСТ 52302-2004 в отношении поперечной статической устойчивости при испытаниях «опрокидывание на стенде». Следовательно, реализованное конструктивное решение балансирной подвески тележки задних мостов обеспечило оптимальные параметры статической устойчивости автомобиля НАМИ-3333.

Угол статической устойчивости определялся на стенде определения поперечной статической устойчивости 60-301-000000. Погрешность измерения угла наклона платформы стенда-опрокидывателя составляет не более ±0,25°.

Угол крена подрессоренных масс определялся на стенде в момент начала бокового опрокидывания автомобиля оптическим квадрантом КО-60М (рис. 4.4) – прибором для измерения угла наклона поверхностей к горизонтали, отсчет которого производится по угломерной шкале. Оптический квадрант КО-60М имеет магнитное основание, для крепления к поверхности. Основные технические характеристики квадранта оптического КО-60М представлены в табл. 4.3.

–  –  –

Условия эксплуатации автомобиля сельскохозяйственного назначения весьма разнообразны: от асфальтобетонного покрытия до пашни и снежной целины. Установлено [49], что 60…80% пробега выполняется по дорогам с твердым покрытием.

Учитывая вышесказанное, испытания по определению параметров динамической устойчивости были проведены на динамометрической дороге Автополигона ФГУП «НАМИ». Динамометрическая дорога расположена с севера на юг с учетом розы ветров, является прямолинейной в плане и горизонтальной в продольном направлении.

Поперечный уклон полотна дороги выполнен двухсторонним – 1% в каждую сторону от оси. Дорога с обеих сторон имеет естественную защиту (лес) от бокового ветра. Покрытие основной полосы шириной 7 м – монолитный железобетон толщиной 24 см, а дополнительной – асфальт. Ровность покрытия соответствует техническим условиям на дороги 1-го класса.

Испытания проводились на сухом асфальтобетонном покрытии с коэффициентом сцепления 0,75, а средства измерения, применяемые при дорожных испытаниях, обеспечивали требуемую точность измерений на всех режимах движения. При испытаниях скорость ветра не превышала 5 м/с в любом направлении, а температура окружающего воздуха составляла от плюс 15°С до плюс 20°С. Перед проведением испытательных заездов давление воздуха в шинах было доведено до 0,6 МПа в холодном состоянии. Агрегаты и шины автомобиля были прогреты пробегом не менее 15 км.

–  –  –

При проведении испытательных заездов «переставка» и торможение на повороте использовались схемы испытательного маршрута, предписываемые ГОСТ 52302-2004 «переставка 20 м» и «поворот 35 м» (рис. 4.6 и 4.7).

Рис. 4.6. Разметка испытания «переставка Sп = 20 м»:

1 – вертикальные ограничители разметки коридоров движения; 2 – датчики измерения скорости; h1 – шаг установки вертикальных ограничителей на участке 1, h3 – шаг установки вертикальных ограничителей на участке 3; D1 – ширина коридора на участке 1.

Рис. 4.7. Разметка испытания «поворот Rп = 35 м»:

1 - вертикальные ограничители разметки коридоров движения на участках 1, 2 и 3;

2 – датчики измерения скорости; h1 – шаг установки вертикальных ограничителей на участке 1; h3 – шаг установки вертикальных ограничителей на участке 3; D1 – ширина коридора на участке 1; D3 – ширина коридора на участке 3.

Для регистрации и записи динамических параметров движения при проведении полигонных испытаний автомобиля НАМИ-3333 использовался измерительный комплекс фирмы CORRSYS-DATRON (Германия), в который входят следующие приборы и датчики:

- датчик, измеряющий ускорения и угловые скорости относительно трех декартовых координатных осей;

- бесконтактный оптический датчик с интегрированным волоконно-оптическим гироскопом CORREVIT S-CE w/Gyro, измеряющий продольную и поперечную скорости и угловую скорость относительно вертикальной оси;

- измерительный руль MSW-S – для записи угла поворота, скорости поворота и момента на рулевом колесе;

- датчик электронной фиксации момента начала и окончания заезда CORRSYSDATRON Light Barrier;

- датчик усилия нажатия на педаль CORRSYS-DATRON CPFTA, предназначенный для измерения силы нажатия на педаль тормоза в процессе торможения.

Для сбора и обработки данных использовалась система CORRSYS-DATRON Das 3.

Рассмотрим подробнее каждый элемент измерительной системы.

Основные технические характеристики датчика, измеряющего ускорения и угловые скорости относительно трех декартовых координатных осей (TANS-3215003M5-2510-PT) сведены в табл. 4.4.

–  –  –

Бесконтактный оптический датчик с интегрированным волоконно-оптическим гироскопом CORREVIT S-CE w/Gyro (рис. 4.10) использовался для измерения продольной линейной скорости автомобиля и пройденного расстояния.

Рис. 4.10. Бесконтактный оптический датчик CORREVIT S-CE w/Gyro Основные технические характеристики датчика представлены в табл. 4.5.

Таблица 4.5.

Технические характеристики датчика CORREVIT S-CE w/Gyro

–  –  –

Установочная высота от дорожной поверхности 300±50 мм. Физический принцип действия датчика основан на отражении импульсного пучка света от опорной поверхности. Датчик был закреплен с помощью специальных крепежных элементов на передней части автомобиля. Расположение датчика показано на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Установка бесконтактного оптического датчика CORREVIT S-CE w/Gyro При испытаниях для бесконтактного измерения таких параметров как: угол поворота, скорость вращения и момент на рулевом колесе использовалось измерительное рулевое колесо MSW-S фирмы CORRSYS DATRON (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Измерительное рулевое колесо CORRSYS DATRON MSW/S Измерительное рулевое колесо CORRSYS DATRON MSW/S было закреплено на рулевом колесе автомобиля НАМИ-3333 с помощью универсального адаптера CORRSYS DATRON MSW V3 (рис. 4.13).

–  –  –

Измерительное рулевое колесо, установленное на испытываемом автомобиле НАМИ-3333, показано на рис. 4.14.

Рис. 4.14. Установка измерительного рулевого колеса Сигналы от измерительного рулевого колеса поступают в систему предварительного сбора и обработки данных, которая представляет собой блок CORRSYS-DATRON MSW – Interface II (рис. 4.15).

–  –  –

В системе предварительного сбора и обработки данных осуществляется расчет угла поворота, угловой скорости и момента на рулевом колесе по сигналам, полученным от измерительного рулевого колеса, а также аппаратная фильтрация сигналов. Через блок Corrsys Datron MSW- Interface II предварительного сбора и обработки данных осуществляется также подача электропитания для измерительного рулевого колеса. В табл. 4.7 отражены основные технические характеристики блока Corrsys Datron MSWInterface II.

Таблица 4.7.

Основные технические характеристики блока MSW- Interface II

–  –  –

Данные от датчика передавались в основной блок сбора и обработки информации CORRSYS-DATRON DAS3. Основные технические характеристики датчика усилия на педали CORRSYS-DATRON представлены в табл. 4.8.

Таблица 4.8.

Основные технические характеристики датчика усилия на педали

–  –  –

Датчик электронной фиксации момента начала и окончания заезда CORRSYSDATRON Light Barrier (рис. 4.18) предназначен для синхронизации момента начала и окончания маневра и пуска и остановки выполняемых программ. По сигналу с этого датчика электронно-вычислительный блок сбора данных начинал и заканчивал запись измеряемых параметров. Датчик срабатывает при отражении красного поляризованного модулированного света, посылаемого светодиодом, от нанесенных на дороге световозвращающих полос.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |








 
2016 www.konf.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, диссертации, конференции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.