Дослідження характеристик листових ресор систем пружного підвішування рухомого складу

 

Мета роботи

 

Вивчення конструкції листових ресор, експериментальне дослідження вер-тикальної пружної характеристики зразка ресори, порівняння одержаних ре-зультатів з розрахунковими, виконання розрахунків на міцність.

 

Загальні положення

 

Листові ресори, що використовуються на транспортних засобах, виготовляють з кременистої сталі, як і гвинтові пружини (див. лабораторну роботу № 4, п. 2).

Ресори конструктивно поділяються на півеліптичні та еліптичні. На рис. 5.1 зображено конструкцію півеліптичної ресори, що являє собою пакет сталевих загартованих листів прямокутного або спеціального перерізу, вигну-тих дугою або прямих, закріплених посередині заклепкою (шпилькою) та хому-том 1. Верхній лист 2, яким з’єднана ресора з рамою кузова або візка, назива-ють корінним, інші листи – набірними або листами ступеневої частини. Верхній лист з них називають підкорінним, призначається для підтримання кінців ко-рінного листа на випадок його зруйнування.

 

Еліптичні ресори являють собою півеліптичні елементи, повернені зігну-тими сторонами один до одного.

 

Вертикальна пружна характеристика листової ресори має вигляд, зображе-ний на рис. 5.2. З нього видно, що лінії навантаження ОБ і розвантаження ГО не збігаються і утворюють петлю гістерезису. Лінія БГ характеризує зону нечут-ливості ресори. Площа петлі (ОБГО) чисельно дорівнює різниці половини ро-боти сил навантаження (ОБЕО) і розвантаження (ОГЕО) і характеризує роботу сил тертя між листами або втрату енергії під час циклу “ навантаження – розва-нтаження”.

 

 

 

Рис. 5.1 – Конструкція півеліптичної ресори

 

Рис. 5.2 - Вертикальна пружна характеристика листової ресори

 

Визначення умовної жорсткості листової ресори полягає у визначенні ор-динат кривих, що утворюють петлю гістерезису для різних прогинів ресори:

_∑^{n P}i

_{Жу =} ^{i=1 f} i _(5.1) K

де К – кількість дослідних точок, узятих по лінії ОВ чисто пружних сил. Теоретичну жорсткість листової ресори визначають за виразом:

	=	E × b × h^3	(3n k + 2n	н ^)
Ж m					,	(5.2)
6(l / 2	- a / b)^3

 

де Е = 20,5 ×10⁴ МПа – модуль пружності матеріалу ресори; b - ширина листа, мм;

 

h - товщина листа, мм; a - ширина хомута, мм;

 

l - довжина ресори, мм;

n_к - кількість корінних листів;

n_н - кількість листів набірної частини.

Наведені вище припущення до одиниць вимірювання складових виразу (5.2) пов’язані зі спрощенням розрахунку теоретичної жорсткості листової ре-сори.

 

Тертя у листовій ресорі оцінюють за розрахунковим коефіцієнтом віднос-ного тертя:

 

mp = 2j(n k + n n + 1) × h / l,

(5.3)

 

де φ - коефіцієнт тертя між листами ресори та приймається φ = 0.3 ÷ 0.4.

 

Дійсний коефіцієнт відносного тертя µ_д можна знайти геометричним мето-дом планування діаграми “ навантаження – розвантаження”. Цей показник являє собою відношення площі, яка чисельно дорівнює половині роботи “ пружних сил” під час циклу “ навантаження – розвантаження”.

 

Міцнісний розрахунок листової ресори виконують з умови міцності за ві-домими залежностями опору матеріалів, розглядаючи її при цьому як балку рів-ного опору, що знаходиться на двох опорах. Завдяки ступінчастій побудові на-пруження у всіх перерізах ресори однакове і дорівнює:

sн =	M		=		3P	× l	£	[s],
		дин		(5.4)
				+ n н)
	W		bh	(n k

де P_дин = Р_ст (1 + К_д) - динамічне навантаження, Н;

Р_ст - статичне навантаження, Н; для лабораторного зразка ресори прийма-

ють Р_ст =5000 Н;

К_д - коефіцієнт вертикальної динаміки, що визначають емпіричною фор-мулою:

^K д	= 0,1 + 0,2	V	,	(5.5)
		^fсm

V – конструкційна швидкість, яку приймають 60 км/год; f _cт - статичний прогин ресори, складає 100 мм.

 

Ресора задовольняє умові міцності під час динамічного навантаження у випадку, коли s_н < [s], де допустиме напруження згину під час динамічного

навантаження [s] = 1000 МПа.

 

Лабораторний стенд

 

Роботу виконують на стенді, що описаний в лабораторній роботі № 4 в тій же послідовності, але за пружний елемент беруть свій варіант листової ресори.

 

Порядок виконання роботи

4.1. Вивчити ці вказівки.

4.2. Накреслити ескіз обраного варіанту ресори.

 

4.3. Виконати вимір геометричних параметрів ресори, записати вихідні да-ні у табл. 5.1.

 

	Таблиця 5.1 –	Параметри дослідної листової ресори
l, мм	а, мм		в, мм	h, мм	n k		n H

 

4.4. Зробити розрахунки теоретичних значень жорсткості та коефіцієнта відносного тертя листової ресори.

 

4.5. Здійснити поетапне навантаження та розвантаження листової ресори, записуючи показання манометра й покажчика деформації у табл. 4.2 (лаборато-рна робота № 4), а потім обчислити дійсне значення зусилля та переміщення.

 

4.6. Побудувати графік зміни вертикальної пружної характеристики й ви-значити умовне значення жорсткості листової ресори.

 

4.7. Геометрично знайти значення дійсного коефіцієнта відносного тертя і порівняти його з розрахунковим.

4.8. За пружною характеристикою оцінити демпфіруючу якість ресори.

4.9. Зробити розрахунок листової ресори на міцність.

 

4.10. Сформулювати основні висновки за результатами роботи.

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6