На  расчетную рессору ГАЗ-53А приходится неподрессорной массы:1/2 массы переднего моста и масса одного колеса.

gk=1/2*1380+840=1530 Н.

Rz=G2a=9050 Н.

Pp=9050-1530=7520 Н.

    Прогиб  упругого элемента равен перемещению  колес относительно кузова.

                                                         fp=fk 

    Зависимая подвеска.

           рис. 5.3.

5.1.4.Упругие элементы подвески и их расчет. Листовые рессоры.

 

    Наибольшее  распространение среди упругих элементов имеют листовые рессоры. Их положительными свойствами являются относительно простая технология изготовления, удобство ремонта и возможность выполнять функцию направляющего устройства. Недостаток листовых рессор - высокая металлоемкость и недостаточный срок службы. Величина потенциальной энергии при упругой деформации у рессоры в 2 – 3 раза меньше, чем торсионов и пружин. Однако и пружины, и торсионы требуют рычажного направляющего устройства, что увеличивает вес подвески. Из листовых рессор наиболее распространенными являются:

• полуэллиптическая (качающаяся серьга) рис. 5.4.;

          рис. 5.4. 

    

• кантилеверная (консольная);
• четвертная (защемленная).

    Наибольшее  распространение из них имеет  полуэллиптическая рессора, серьга которой имеет наклон около 5°, а при максимальном прогибе до 40°. Листы растягиваются под действием сил S и за счет этого увеличивается жесткость рессоры. В настоящее время применяют рессоры в проушинах которых устанавливают резиновые втулки, что уменьшает скручивающие усилия при перекосе мостов. Отрицательно влияет на работу рессор трение между листами, поэтому их смазывают графитовой смазкой, а для легковых машин применяют неметаллические прокладки. По концам рессорных листов устанавливают вставки из пластмасс или пористой резины (против сухого трения).

    Материалом  для изготовления рессор служат стали 55ГС, 50С2, 60С2.

    Для несимметричной полуэллиптической  листовой рессоры прогиб fp под нагрузкой Pp может быть найден по формуле:

где lэ - эффективная длина рессоры, равная lэ= l-lо (l -полная длина, lо -расстояние между стремянками, для ГАЗ-53А lо=100мм);

lэ=1450-100=1350мм

    Рр-нагрузка от моста или расчетная нагрузка;

    Е=2,15*10⁵Мпа – модуль, продольной упругости;

• суммарный момент инерции рессоры в среднем сечении (b и hi -ширина и толщина листов);

    δ - коэффициент деформации, учитывает влияние последующих листов на предыдущие, который для рессор равного сопротивления изгибу (идеальная рессора) равен 1,45¸1,50 и для реальных – 1,25¸1,45; δ=1,35

        ε - коэффициент асимметрии, равный: 

    В существующих конструкциях коэффициент  асимметрии ε=0,1¸0,3; ε=0,15.

    

где n–число листов рессоры.

     Полученное  значение fp должно быть меньше значения fmax (см. упругую характеристику подвески).это условие является обязательным для обеспечения нормальной работы подвески. 

    Длина рессор принимается в зависимости  от базы автомобилей:

    l=(0,35¸0,5)Б – для легковых;

    l=(0,25¸0,35)Б – для грузовых.

     Проверку на прочность проводим по напряжениям  изгиба: 

где: Pmax=КД*РР; 

    [σ]=600¸700 ,Мпа 
 

[σи]< [σ]

650Мпа<700Мпа

    Жесткость определяем по формуле:

 

5.1.5. Расчет амортизаторов.

5.1.5.1. Расчет амортизаторов и быстрота затухания колебаний.

 

    Устройство, гасящее  колебание в подвеске и называемое амортизатором, совместно с трением  в подвеске создаёт силы сопротивления колебаниям автомобиля и переводит механическую энергию колебаний в тепловую. На автомобилях широко применяются гидравлические амортизаторы двухстороннего действия: рычажные и телескопические. Телескопические амортизаторы легче рычажных, имеют более развитую поверхность охлаждения, работают при меньших давлениях (2,5 – 5,0 МПа), технологичнее в производстве. В силу указанных преимуществ они получили широкое распространение на отечественных и зарубежных автомобилях. Основные параметры и размеры телескопических амортизаторов стандартизированы (ГОСТ 11728 – 76).

    Быстрота  затухания колебаний при работе упругих элементов подвески достигается  созданием достаточно большой силы Рс сопротивления колебаниям. Эта сила создается межлистовым трением рессор, трением в шарнирах подвески и в основном сопротивлением амортизаторов. В первом приближении силу Рс можно считать пропорциональной скорости V колебаний кузова относительно колеса:

      

где: Кэ – эквивалентный коэффициент, оценивающий сопротивление подвески колебаний и в основном зависящий от коэффициента Ка сопротивления амортизатора.

    В теории автомобиля оценку затухания  колебаний производят по относительному коэффициенту затухания: 

где: с=Ро/f - жёсткость подвески, Н/см;

      М=Рр/g - подрессорная масса, приходящаяся на колесо (нагрузка на упругий элемент), кг.

    У современных автомобилей колебания  кузова происходят с затуханием, соответствующим y=0,15¸0,35; y=0,2. Для сохранения заданной степени затухания колебаний в подвеске с уменьшением её жёсткости сопротивление амортизаторов также следует уменьшать.

     Преобразуя  уравнение (2.16) ,получим формулу для  нахождения эквивалентного коэффициента:

    

где: Рр – вес подрессорной части, приходящейся на колесо в статическом положении, Н;

      fст - статический прогиб подвески, см.

    При заданном эквивалентном коэффициенте сопротивления колебаниям Кэ коэффициент Ка сопротивления амортизатора зависит от его типа и расположения относительно колеса.

5.1.5.2. Характеристика амортизатора и определение его геометрических параметров.

 

    Характеристика  амортизатора называется зависимость  его силы сопротивления от скорости движения поршня относительно цилиндра. Она изображается графически в координатах  Ра – Vn .Несимметричная характеристика амортизатора с разгрузочными клапанами показана на рис. 

     Усилия в  амортизаторе Ра определяются для телескопического амортизатора, установленного под углом:

    Зависимость силы на штоке амортизатора от скорости относительно перемещения штока  и цилиндра рассчитывается в общем  случае по формулам:

     а) На начальном участке:

где: Рн – сила на штоке амортизатора на начальном участке, Н;

Vn – скорость поршня, см/с;

      Кан – коэффициент сопротивления амортизатора на начальном участке до открытия клапана, Н с/см;

      n – показатель степени, принимаемый при инженерных расчётах n=1.

     б) на клапанном  участке:

где: Рн – сила сопротивления амортизатора в момент открытия клапана, Н;

      Кан – коэффициент сопротивления амортизатора на клапанном участке, Н с/см ;

рис. 5.5. 

V¢n – критическая скорость поршня , соответствующая открытию клапана, V¢n=20¸30 см/с; V¢n=30 см/с.

    Скорость  поршня принимается в расчётах равной 50-60 см/с. При значительной скорости колебаний на ходе сжатия и отбоя  открываются разгрузочные клапаны (т. 1 и 2 характеристики амортизатора).

     Для двухстороннего амортизатора:

где: d - угол наклона амортизатора, d=40; 
 

    

    Находим силу сопротивления амортизатора в  момент открытия клапанов (V¢n=30 м/с и n=1,0):

     Принимаем:

    

    Далее найдём Р^сжк и Р^отбк по формулам:

    

    

      

    При выборе основных размеров амортизатора пользуются расчётной мощностью Nрасч, соответствующей скорости поршня амортизатора Vn=20¸30 см/с, причём последняя цифра характеризует весьма напряжённый режим. Мощность, поглощаемую амортизатором, можно подсчитать по формуле: