Елементи мостів та параметри ( види ) розрахунку

№пп	Елементи	Параметри (види) розрахунку та визначення	Примітка
1	Балка	Міцності на згин, кручення. Напруги згину та кручення.
2	Цапфа	-//-//-
3	Шкворінь	-//-//-

 

Балки мостів розраховують на міцність для тих самих режимів навантаження, що й привід ведучих коліс. Незалежно від режиму навантаження на балку моста в місцях кріплення ресор діють сили тяжіння, які через балку передаються на ведучі колеса, викликаючи нормальні (опорні) реакції .

 

 

Рис 73. Схема сил, що діють на балку ведучого

моста та епюри моментів.

  При взаємодії  і  виникає момент , який згинає балку в вертикальній площині:

                                           де 

 - коефіцієнт перерозподілу навантажень на задній міст автомобіля при гальмуванні.

При першому режимі навантаження балка ведучого нерозрізаного моста зазнає згину від сил  і . Граничні значення цих сил

 

 Момент, який згинає балку в горизонтальній площині

 

.

Результуючий момент, що згинає балку,

 

Сили  і , крім згину балки моста, зумовлюють появу реактивних моментів  і , які скручують балку.

При застосуванні ресорної підвіски, реактивні моменти  і сприймають повздовжні напівеліптичні ресори, а при застосуванні інших типів пружного елемента – спеціальні реактивні штанги.

Складні напруги, що виникають у балці моста при одночасній дії на неї згинального і скручувального моментів,

 

                         де

- скручувальний момент, який діє на балку, ;

W- момент опору балки складним напругам згину і кручення.

При другому режимі навантаження балка зазнає згину у вертикальній площині від моменту, зумовленого дією сил тяжіння і нормальної реакції полотна дороги , а також від моменту, викликаного дією на автомобіль бокової сили і бокової сили полотна дороги.

Сумарні моменти, які згинають кожну з частин балки у вертикальній площині,

           

 

           

                                                         

Основними є напруги згину:

 

                                         

При третьому режимі навантажування балка піддається тільки згину у вертикальній площині, при якому напруги згину

 

                                         

Балку нерозрізного керованого веденого моста розраховують на ті самі режими навантажень, що й балку ведучого моста, однак з першого режиму виключають передачу тягового зусилля.

Рис 74. Схема сил, які діють на балку керованого

веденого моста, і епюри моментів.

 

При першому режимі навантаження момент, який згинає балку у вертикальній площині,

                                де

-коефіцієнт перерозподілу навантажень на передній міст автомобіля при гальмуванні. Момент, що згинає балку моста в горизонтальній площині,

 

                           

                                                               

Розрахунковими є перерізи в місці кріплення ресори. Враховуючи, що момент,  який згинає балку у вертикальній площині, більший від моменту, який діє в горизонтальній площині, для балки раціональним являється двотавровий переріз з вертикальною віссю.

Напруження від згинальних моментів, що діють у вертикальній і горизонтальній площинах, визначають як суму напружень від цих моментів, обчислених окремо.

При першому режимі навантажування кінці балки моста аж до місця кріплення ресор поряд із згином зазнають кручення від гальмівного моменту.

Скручувальний момент

                                

На скручування балку керованого веденого моста розраховують у місці з найменшим перерізом на ділянці від поворотної цапфи до ресорної подушки.

Складні напруження, що виникають у балці моста від згину і кручення, не визначають оскільки максимальні напруги згину виникають у різних точках перерізу.

 При другому режимі навантажування згинальні моменти у вертикальній площині:

               

 

 

Як розрахунковий треба брати для правої половини – переріз поряд з ресорною подушкою, а для лівої – поряд з поворотною цапфою.

При третьому режимі навантажування момент, який згинає балку у вертикальній площині,

                                  

 

Напруження, що виникають у балці керованого моста, визначають як частку від ділення діючого моменту на момент опору перерізу, що розглядається.

Поворотну цапфу і шворінь розраховують при тих самих режимах навантажування, що й балку керованого веденого моста.

Незалежно від режиму навантажування поворотна цапфа згинається у вертикальній площині моментом , який виникає внаслідок дії сили тяжіння  і реакції полотна дороги:

                                                                                                 

де -відстань від центральної площини обертання колеса, в якій розташована сила , до небезпечного перерізу цапфи (до місця з’єднання з кулаком).

 

Рис 75. Розрахункова схема вузла «поворотна цапфа – шворінь».

 

При першому режимі навантажування момент, який згинає балку в горизонтальній площині,

                                                                    

Оскільки при цьому момент, який згинає балку в вертикальній площині,

                                      

То сумарний момент, який згинає цапфу,

При другому режимі навантажування момент, що згинає цапфу у вертикаль-ній площині,

                                     

 Моменти, що згинають цапфу лівого і правого коліс,

 

 

При третьому режимі навантажування цапфа згинається лише у вертикальній площині моментом                                  

                                           

Здобуті значення згинальних моментів порівнюють між собою та визначають більший і за ним обчислюють напруження згину .

Шкворінь розраховують при тих самих режимах навантаження, що й цапфу.

 

Рис 75. Схема сил, що діють на верхню (а)

і нижню (б) частини шкворня.

Від діючих на балку керованого веденого моста сил тяжіння та опорних реакцій  цапфа прагне повернутися у вертикальній площині, внаслідок чого на кінцях шворня виникають рівні но протилежно спрямовані сили та

. Числові значення цих сил знаходять з умови.

.

При першому режимі навантажування додатково до сили тяжіння і опорної реакції на цапфу діє гальмова сила , від якої на кінцях шворня виникають сили

     

                                                                                                                

Моменту  протидіє момент , де - сила опору стиску поперечної рульової тяги, що виникає внаслідок утримання водієм рульового колеса,            

Від сили на кінцях шворня виникають сили

     

Сила , крім повороту цапфи в горизонтальній площині, викликає її закручування моментом . В результаті на кінцях шворня виникають рівні і протилежно спрямовані сили  та .

Числові значення цих сил:

Результуюча сила, що діє на верхню частину шворня,

 

 а та, що діє на його нижню частину,

Для зменшення різниці між силами та треба, щоб , а для підвищення довговічності нижнього кінця шворня і нижнього вушка поворотної цапфи висоту нижнього вушка роблять більше, ніж верхнього. Як розрахункове зусилля беруть силу .

При другому режимі навантаження на шворнях виникають сили, зумовлені навантаженням  та , які діють у контакті колеса з полотном дороги.

Рис 77. Схема сил, що діють на шворінь.

                                                                  

Сили, які діють на верхню і нижню частини шворня:

А) від лівої цапфи

                      .

 

                          

 Б) від правої цапфи                                  

                        ,              

                                

                            

При третьому режимі навантаження на шворні передаються однакові зусилля, зумовлені згинальним моментом  При цьому сили, що діють на шворінь,

                                   

 

                                   

  Знайдені значення сил порівнюють між собою і більше беруть як розрахункове.

Аналіз конструкції мостів

Мета аналізу конструкції мостів є визначення оптимального варіанту конструкції мостів  для підтримання несівної системи і передачі від неї до коліс вертикального навантаження, та для передачі від коліс на несівну частину товкаючих (або гальмівних) повздовжніх чи відцетрових сил, що діють в горизонтальній площині.    

При аналізу конструкції мостів враховуються конструктивні параметри автомобіля, вимоги до мостів, які перераховані раніше Пункт ’’Вимоги до мостів “) та результати розрахунків.

Закріплення картера головної передачі розрізного моста на несівній системі, зменшує вагу непідресорених масс автомобіля, але застосування такої крнструкції моста приводить до ускладнення приводу ведучих некерованих коліс. Найбільше розповсюдження отримали литі або штамповані з листової сталі та зварені мости. Цапфи керованих мостів виготовляють з легірованної сталі. Підтримуючі мости виготовляються з круглих або прямокутних труб. В мостах деяких автомобілів є вбудовані бортові редуктори або колісні передачі.