Малолистовая рессора Советский патент 1992 года по МПК F16F1/18 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении листовых рессор подвесок транспортных средств.

Известно, что основным требованием, предъявляемым к конструкциям рессор, является условие их равнопрочное™ при изгибе или приближение геометрической формы рессоры к форме балки равного сопротивления, .

Понятие равного сопротивления балки подразумевает возникновение при изгибе балки в любых поперечных сечениях нормальных -напряжений одинаковой интенсивности и выражается уравнением.

а Г7 M(x)/W(x) const ,. (1)

где М(х) - изгибающий момент, возникающий в сечениях балки от действия поперечной сосредоточенной силы;

W(x) - момент сопротивления поперечного сечения балки;.

х - ось1 координат, совпадающая с продольной осью балки;

а-возникающие напряжения;

а - допускаемые напряжения. . Условие, выраженное уравнением 1, выполняется для балок со строго определенным законом изменения вдоль продольной оси значений момента сопротивления W(x). А так как значения W(x) определяются геометрическими параметрами поперечного сечения, то этот закон изменения имеет силу и для параметров рессоры.

В конструкциях рессор выполнение этого условия достигается разными способами: набором листов одинаковой ширины и одинаковой толщины, но разной длины; набором листов одинаковой длины, но с переменным по длине профилем; набором

ч ч сл ся

листов полого профиля с постоянной толщиной стенки, но разной длины.

Известна рессора, состоящая из трубчатых листов неодинаковой длины, имеющих в поперечном сечении замкнутый полый профиль с постоянной вдоль продольной оси листа толщиной стенки, причем площадь поперечного сечения трубчатых листов постоянна по длине, а размеры замкнутого полого профиля изменяются нелинейно по длине от середины листов к концам, имея максимальную высоту и минимальную ширину в центральной части

В собранном виде такая рессора приближается к балке равного сопротивления и при сборке из 3- 5 листов может быть классифицирована, как малолистовзя. Недостатком ее является выполнение толщины стенки каждого листа вдоль его продольной оси постоянной, что не позволяет при заданной характеристике жесткости листовой подвески снизить до минимально возможного уровень напряжений, возникающих в лист-ix рессоры при ее изгибе, и тем самым увеличить ресурс долговечности рессоры.

Цель изобретения - увеличение долговечности рессоры при постоянной или изменяющейся ширине каждого ее листа.

Поставленная цель достигается тем, ч го в малолистовой рессоре, содержащей полые листы, каждый из которых выполнен с изменяющейся высотой от центра к периферии, толщина стенки в поперечном сечении выполнена убывающей от центра к перифе рии.

Благодаря изменению толщины стенок полых листов рессоры, а также изменению суммарной площади поперечного сечения пакета листов в рессоре достигается наиболее эффективное приближение геометрической формы как всей рессоры, так и составляющих ее листов к форме балки равного сопротивления. Это позволяет увеличить упругие характеристики листов и всей рессоры в целом, тем самым увеличить ее долговечность, поскольку при одинаковых величинах прогибов рессор предлагаемая рессора (в силу того, что максимально допустимые напряжения возникают в ее листах при больших величинах прогиба)характеризуется меньшим уровнем возникающих напряжений.

На фиг. 1,2 схематично представлен лист рессоры, общий вид; на фиг.З, 4, 5 - сечения рессоры по соответствующим плоскостям на фиг. 1.

Лист рессоры (фиг. 1,2} является полым замкнутым элементом преимущественно криволинейной формы с наибольшей высотой в центральной части и наименьшей на

концах Поперечные сечения Л Л, В-Б и В- В лис з рессоры (фиг.3,4 5) показывают, как изменяются высота h и ширима b листа, а также толщина t стенки листа от центрального семенит В-В листа к его концам На концах листы рессоры сплющены и имеют максимальную ширину Ь, которая затем уменьшается по мере того как увеличивается высота h В центральном сечении В-В

высота h листа достигает своего максимального значения, а ширина b - минимального. Нелинейно изменяются не гопько размеры поперечных сечений но и их площади в силу тош, что толщина t сгенки листа не

являе,ся одинаковой по всей поверхности листа и уменьшается вдоль продольной оси листа ог его центрального сечения в обе стороны к концам, те лист имеет максимальную толщину стенки з центральном сеченги В В и минимальную в сечении А-А. Это нелинейное изменение толщины стенки лис)а соответствует условию выраженному уравнением

Поп изготовлении лисюв рессорь с постоян.юй шириной по осей длине, т е при b - const уравнение 1 также выполняется.

Предлагаемая рессора собирается из описанных листов, количество которых вы- бираегея в зависимости от требонаний к упругим характеристикам рессоры и от максимальной толщины их стенки Фиксация листов рессоры в пакете и крепление концов рессоры о подвеске осуществляются известными способами, например при помощи хомута и проушин соответствен но

Форма поперечного сечения листов рессоры может быть различной прямоугольной, эллиптической, трапецеидальной и т.д. Изобретение иллюстрируется следующик.и примерами (табл. 1-6).

Пример - расчет геомефических параметров рессор, собранных из полых листов одинаковой эффективной длины с идентичной формой поперечного сечения,

при этом значения h, b и t - переменные. Г1 р и м е р 2 - то же, но при b - const. В качестве исходных параметров для расчета рессор использованы исходные параметры рессоры передней подвески большегруоных автомобилей серим МАЗ

L 190 см - эффективная длина листов рессоры ( расстояние между установоч- ми кронил зйнами рессоры); В0 - 9 см - ширина листов рессоры в сечение приложения нагрузки (середина рессорной площадки);

Р кг- среднее значение нагрузки на одну рессору передней подвески автомобилей серии МАЗ,

- значение нагрузки на один лист рессоры,

п - количество листов в рессоре;

о 5500 кг/см - значение допускаемого напряжения, принятое согласно реко- мендациям для материалов малолистовых рессор большегрузных автомобилей;

Е 2 , I06 кг/см2 - модуль нормальной упругости рессорной стали;

В, Н1, Н2, Т - соответственно текущие ширина листа, высота внутренней полости поперечного сечения листа, общая толщина листа и толщина стенки полого профиля.

Расчет геометрических параметров предлагаемой рессоры произведен с использованием численных методов на ЭВМ и базируется на удовлетворении уравнению 1 работы балки равного сопротивления с проверкой прочности по нормальным и ка-

сательным напряжениям, возникающим при поперечном изгибе рессоры.

Выполнение толщины стенки полого профиля каждого листа рессоры убывающей от центра к периферии повышает упругие характеристики рессоры, снижает ее вес, следовательно, повышает долговечность рессоры, позволяет сэкономить дорогостоящую рессорную сталь.

Формула изобретения Малолистовая рессора, содержащая полые листы, каждый из которых в поперечном сечении с изменяющейся высотой от центра к периферии, отличающаяся тем, что, с целью увеличения долговечности при постоянной или изменяющейся ширине каждого листа рессоры, толщина стенки в поперечном сечении убывающая от центра к периферии.

Таблица 1

Использование: машиностроение, при изготовлении листовых рессор подвесок транспортных средств. Сущность изобретения: мэлолистовая рессора содержит полые листы. Каждый лист в поперечном сечении выполнен с изменяющейся высотой от центра к периферии и толщиной станки в поперечном сечении, убывающей от ц:ентрз к периферии. 5 ил., 6 табл. сл

Число л истое 1 , о 5500 кг/см2, Е кг/см2, Р 2775 кг, L 190 см, В0 9 см,

Н0 4 см, Р - 2775 кг

Прогиб 8,77406 см. Вес 26,886 кг.

Таблица 2

Число листов-2 а3 5500 кг/см2, Е 2-Ю6 кг/см2, Р 2775 кг, L 190см, В0 9 см, Н0- 2,7 см2, Р 1387,5кг.

Прогиб 12,0679 см ,879 кг

Число листов 3 о

Х.,см

О

9,5

19 28,5

38 47.5

57 66,57685,5 .95.

Прогиб 13,9828 см, вес 59,3505.

Т а б л и ц а 4

Число листов fJ J-5500 кг/см2, Е-2-106 кг/см2, Р-2775 кг,, L-190 см, см, Н-4 см

кг

Прогиб 11,7768 см, вес 12,4465 кг

Таблица 5

i90 см, В0 9 см, Н 2,7 см, Р

Таблица б

Число листов 3f

а 5500 кг/см2 Е 2«106 кг/см2, Р 2775 кг, L 190см, В0 9 см, Н 2,2 см, Р 925 кг

Прогиб 13,9654 см, вес 55,9887 кг