Разработка конструкции люфт-детектора для диагностирования подвески и рулевого управления легкового автомобиля

Расчет на смятие выполняется  по формуле:

где – расчетное напряжение смятия;

F_а – вес автомобиля, приходящийся на одну платформу;

z – количество подушек;

S_CM – площадь смятия, допускаемое напряжение для текстолита .

= 8575/0,00135x8=0,8 MПА

.

Расчетный коэффициент  запаса прочности n = 187, что соответствует нормативному коэффициенту.

 

2.6.2 Расчет платформы

Так как платформы  идентичны, производим расчет только для  одной. Расчет выполнен для наиболее нагруженного участка. Напряжение изгиба при заезде автомобиля будут равны:

,

где М_х – момент, создаваемый силой веса автомобиля, приходящейся на одно колесо, Н∙м;

= 360 МПа – допускаемое напряжение стали;

W_x – момент сопротивления сечения платформы, м.

Мх = Fa L,

где Fa – сила веса автомобиля, приходящаяся на одно колесо, Н; L – плечо силы, L = 0,17 м.

Мх = 8575 ∙ 0,17= 1450 Н∙м.

где    b – ширина сечения, b = 0,568 м; h – высота сечения, h = 0,006 м.

Wх = 0,00000341 м3.

=510/0,00000341=318МПА

Условие выполняется, конструкция  надежна

 

2.6.3 Расчёт болта платформы на срез

Расчет болта люфт-детектора  производим для максимального усилия прилагаемого к площадке (F = 2241 Н), элемент работает на срез.

Напряжения среза рассчитываются по формуле:

где F – максимальное усилие, прилагаемое к верхней площадке люфт-детектора, F = 3018 Н;

 – площадь среза, м²;

d – диаметр болта;

= 240 МПа – допускаемое напряжение среза стали.

ср = 4 х 3018 / 3,14 х 0,012 =32 МПа

Расчетный коэффициент  запаса прочности n = 7,5.

 

2.6.4 Расчёт сварки

Расчет сварки производим для максимального усилия прилагаемого к площадке люфт-детектора (F = 3018 Н).

Напряжения среза рассчитываются по формуле:

где F – максимальное усилие, прилагаемое к проушинам кронштейна подвижной площадки люфт-детектора, F = 3018 Н;

S – площадь среза, м²;

Δ – катет сварного шва, мм;

L – длина сварного шва;

 = 144 МПа – допускаемое напряжение среза сварного шва.

ср = 3018/ (0,005х0,032х2) = 9,5МПа

 

Условие выполняется, конструкция надежна. Расчет произведен для свариваемых элементов с наименьшей длиной сварного шва.

 

2.6.5 Расчет упора платформы  на изгиб

Так как упоры идентичны, производим расчет только для одного.

Напряжение изгиба при  давлении пневмомускула равны:

,

где М_х – момент, создаваемый силой пневмомускула, Н∙м;

= 150 МПа – допускаемое напряжение стали;

Wx – момент сопротивления сечения упора, м.

Мх = Fa ∙ L,

где Fa – сила пневмомускула, Н;

L – плечо силы, L = 0,17 м.

Мх = 3018 ∙ 0,17= 513 Н∙м.

где    b – ширина сечения, b = 0,04 м; h – высота сечения, h = 0,01 м.

Wх = 0,0000066 м3.

= 513 / 0,0000066 = 78 МПа

 

Условие выполняется, конструкция  надежна. 

 

 

2.7 Выбор антифрикционного материала в качестве подшипников скольжения в люфт-детекторе

 

2.7.1 Полиамиды (капролон)

Капролон (полиамид 6 блочный, ТУ 6-05-988-93) – многофункциональный материал конструкционного и антифрикционного назначения (рисунок  2.23). Капролон эффективно используется в стране и за рубежом свыше 30 лет.

Капролон применяется  для изготовления:

• подшипников скольжения, направляющих и вкладышей узлов трения, работающих при нагрузке до 20 МПа при смазке маслом, водой или всухую;
• шкивов, блоков и роликов грузоподъемных механизмов с тяговым усилием до 30тонн;
• корпусов, кронштейнов, ступиц колес и других деталей, к которым предъявляются повышенные требования по ударостойкости;
• шестерен, звездочек и червячных колес различных устройств и механизмов с целью снижения уровня шума и вибрации (до 15 ДБ);
• деталей уплотнения и манжет для систем высокого давления (до 500 атм.).

Рисунок 3.11 – Колеса из капролона для гидравлических тележек

Капролон обладает высокими прочностными и эксплуатационными  свойствами, имеет низкий коэффициент  трения в паре с любыми металлами, хорошо и быстро прирабатывается. Капролон в 6 – 7 раз легче бронзы и стали, взамен которых он успешно применяется. Изделия из капролона обеспечивают надежную и бесшумную работу устройств и механизмов. Применение капролона в 1,5–2,0 раза снижает износ пар трения, повышая их ресурс. Капролон не подвержен коррозии, химически стоек, экологически чист. Капролон имеет гигиенический сертификат на контакт с пищевыми продуктами и питьевой водой.

Детали из капролона  изготавливаются свободным литьем (плиты, бруски, цилиндрические блоки) или центробежным литьем (втулки).

1. Капролон Б является одной из лучших конструкционных пластмасс, сочетающих высокую прочность и эластичность в широком диапазоне температур, антифрикционные свойства, высокое усталостное сопротивление. Применяется для изготовления изделий ответственного назначения вместо бронзы, текстолита, полиэтилена высокой плотности и др. пластмасс.
2. Капролон Б является инертным материалом и может применяться в изделиях, контактирующих с пищевыми продуктами, при условии предварительной обработки горячей водой в течении не менее 4 часов.
3. Капролон Б подвергается всем основным видам механической обработки на металлорежущих станках - резанию, точению, сверлению, фрезерованию и шлифованию.
4. Для снятия внутренних напряжений и во избежание растрескивания крупных изделий рекомендуется сложную обработку разделять на простые операции, в промежутках между которыми укладывать материал на 48 часов в воду.
5. При длительном воздействии влажного воздуха либо воды капролон Б может поглощать до 1 - 4% влаги. При этом ударная вязкость увеличивается в несколько раз и уменьшается на несколько процентов твердость поверхности.

Физико-механические свойства капролона представлены в таблице 3.7.

 

 

 

Таблица 3.7 – Физико-механические свойства капролона

Плотность, г/см3	1,15-1,16
Модуль упругости при  растяжении, МПа	2300
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа	90
Напряжение при относительной  деформации сжатия, равной 25%	110
Изгибающее напряжение при величине равной 1,5 толщины образца, МПа	не менее 80
Твердость по Бринелю, МПа	150-180
Напряженность работы РхV, МПа*м/с	15
Морозостойкость, оС	до -50
Допускаемая рабочая  температура ,оС	180oC - кратковременная
	100oC - постоянная
Теплостойкость по Мартенсу, оС	75
Температура плавления, оС	220
Относительное удлинение при разрыве, %	10
Средний коэффициент  линейного теплового расширения на 1оС в интервале
от 0 оС до 50 оС	9,8х10-5
от -50 оС до 0 оС	6,6х10-5
Коэффициент трения по стали, бронзе:
– с водяной смазкой	0,006
– в масле	0,008
– без смазки	0,1-0,2

 

 

2.8 Пневмостанции

На рынке широко представлена пневмоаппаратура как отечественных, так и импортных производителей в широком ценовом диапазоне. Основными производителями иностранной пневмоаппаратуры являются такие фирмы как: ATOS, MPFiltri, Bondioli, Hidrocontrol, Duplomatic. Для проектируемого люфт-детектора мы подобрали итальянскую пневмоаппаратуру фирмы «Hydront», отличающуюся высоким качеством и надежностью комплектующих.

Типовые пневмостанции состоят из резервуара, насоса, двигателя постоянного тока и специальных пневмотических элементов. Резервуар является несущей конструкцией для всех элементов. В пневмостанциях (рисунок 2.24) встраивают специальные пневмотические элементы клапанного типа с конусными функциональными поверхностями, которые обеспечивают высокую герметичность.

Рисунок 3.12

 

Компрессор масляный с ременным приводом КМ-2000/100 Р

1. Номинальная мощность двигателя - 2200 Вт/ 3,0 л.с.
2. Напряжение питания - 220 В.
3. Производительность по всасыванию - 336 л/мин.
4. Максимальное давление сжатого воздуха - 7 бар.
5. Количество ступеней сжатия – 1.
6. Число цилиндров компрессора – 2.
7. Объем ресивера - 100 л.