8 Расчет характеристики амортизатора
Амортизатор, предназначенный для гашения колебаний колес и кузова, повышает плавность хода автомобиля, устойчивость движения,
Долговечность упругих элементов и шин. Решающее влияние на все указанные выше качества автомобиля оказывает правильный выбор характеристики амортизатора, т.е. правильный выбор зависимости силы на штоке амортизатора от скорости относительного перемещения штока и цилиндра. Математически эта зависимость устанавливается уравнением:
Pa=kaVnn,
Где Pa – сила на шток амортизатора;
Vn – скорость относительного перемещения штока и цилиндра амортизатора;
ka – коэффициент пропорциональности;
n – показатель степени, который обычно колеблется в пределах 1 – 2.
Конструктивно амортизатор в проектируемой подвеске располагается внутри направляющей пружинной стойки. Так как передаточное число iX=1,0112 близко к единице, то перемещение штока должно соответствовать величине, близкой к ходу колеса 150 мм.
На рис. 8.1 изображена линейная характеристика современного гидравлического амортизатора, которая обычно определяется следующими параметрами: коэффициентами сопротивления отбоя kao и сжатия kac при закрытых клапанах амортизатора; коэффициентами сопротивления k¢ao и k¢ac при открытых клапанах и силами на штоке амортизатора Рао и Рас, при которых открываются клапаны амортизатора.
Величины коэффициентов kao и kac определяются расчетом, исходя из требований к плавности хода или устойчивости движения автомобиля. Силы на штоке автомобиля могут быть определены по формулам:
Pao=kaoVxo и Pac=kacVxc.
Скорости относительного движения штока и цилиндра амортизатора Vx0 и Vxc, соответствующие моменту открытия клапанов, обычно лежат в пределах 0,3 – 0,52 м/с.
Величины коэффициентов k¢ao и k¢ac обычно не рассчитываются. Однако, если имеется экспериментально определенная характеристика, то они могут быть рассчитаны по формулам:
В большинстве конструкций амортизаторов показатель степени n не равен единице, однако характеристика амортизатора для инженерных расчетов приводится к линейной.
При выборе характеристики амортизатора, обычно, задаются величиной парциального коэффициента апериодичности, рассматривая подвеску как одномассовую систему:
где kn – приведенный коэффициент сопротивления амортизатора;
g – ускорение силы тяжести;
Cn – жесткость подвески;
ТСТ – статическая нагрузка на подвеску.
Диапазон коэффициента апериодичности y=0,15…0,30. Жесткость подвески c1=19576 Н/м (на одно колесо). Нагрузка на одно колесо Nv= 2885 Н. Принимая y=0,17, определяем kn:
При несимметричной характеристике необходимо, зная величину kn, установить приведенные коэффициенты сопротивления амортизатора при сжатии и отбое. С этой целью необходимо выбрать отношение a=kno/knc, которое для современных амортизаторов находится в пределах от 2 до 5. В этом случае принимая a=3, получим:
kno=a∙knc=3∙407,895=1223,685 Нс/м.
Действительные коэффициенты сопротивления амортизатора определяются из выражений:
kao=kno(dS/dfa)2 и kac=knc(dS/dfa)2,
где S – вертикальная деформация подвески;
fa – относительное перемещение поршня и цилиндра амортизатора.
Для данного случая dS/dfa является ни чем иным, как кинематическим передаточным числом подвески iX=1,0112.
kao=1223,685∙(1,0112)2=1251,25 Нс/м;
kac=407,895∙1,01122=417,08 Нс/м.
Силы на штоке амортизатора:
Pao=kaoVxo;
Pac=kacVxc,
где Vxo и Vxc – скорости относительного движения штока и цилиндра амортизатора при ходах отбоя и сжатия, соответствующие моменту открытия клапанов.
Из диапазона 0,3…0,52 м/с принимаем скорость Vxo=Vxc=0,5 м/с в связи с тем, что подвеска довольно жесткая для легкового автомобиля, имеет большой ход и воспринимает высокие нагрузки.
Pao=1251,25∙0,5=625,625 H»626 H.
Pac=417,08∙0,5=208,54»209 H.
Величины коэффициентов сопротивления амортизатора при открытых клапанах принимаем:
– при отбое - k¢ao=400 Нс/м,
– при сжатии - k¢ac=300 Нс/м.
Относительная скорость перемещения штока и цилиндра V¢xo=V¢xc=0,8 м/с.
P¢ao=Pao+k¢ao(V¢xo-Vxo)=626+400∙(0,8–0,5)=746H.
P¢ac=Pac+k¢ac(V¢xc-Vxc)=209+300∙(0,8–0,5)=299 H.
Столь низкие на первый взгляд демпфирующие силы и коэффициенты рассчитаны с учетом того, что в направляющей втулке амортизатора создаются достаточно высокие нагрузки, вызывающие силу трения, также являющуюся демпфирующей и которую нужно учитывать при выборе характеристики амортизатора.
По результатам расчета строим характеристику амортизатора.
Рис 8.1 Характеристика амортизатора
0 комментариев