CC BY
15
УДК 621.453
ДЛ. Скрипи тенко DA. Shiprdcheriko
Омский автобронетанковыи инженерный институт. г Омск. Россия Oruäk Tank-Automotive Engineering Institute. Orusk, Russia.
ФОР\ niPOBATTTTF ЗАБОРА В ПОДВИЖНОМ СОЕ ДИНЕ НИИ ШТОКА И НАПРАВЛЯЮЩЕЙ ВТУЛКИ АМОРТИЗАТОРА
SHAPING THE CLEARANCE Ш MOVABLE JOINING THE ROD AND DIRECTING BUSHINGS OE THE SHOCK ABSORBER
В статье проведен анализ формирования зазора в подвижном соединенны штока и направляющей втулки гидравлического амортизатора из-за пластической деформации элементов нагруженной переменным усилием связи.
In article is organized analysis of the .shaping the clearance in movable joining the rod and directing bushings of The hydraulic shock absorber because of plastic deformation element loaded variable effort relationship.
Ключевые слова: амортизатор, направляющая втулка, предельные режимы погружения, динамическое насружелие, пластическая деформация, формирование зазора
Keywords: shock absorber, directing bushing, limiting modes loading, dynamic loading, plastic deformation. shaping the clearance
В состав механизма любой транспортной либо легковой машины входит такой элемент как амортизатор. Амортизатор предназначен для демпфирования колебаний подвески при движении машины по неровной поверхности. Первой точкой крепления амортизатора является элемент подвески, второй точкой крепления является корпус машины. В некоторых, случаях из-за дефицита пространства и обеспечения значительных рабочих перемещений штока амортизатора он может размещаться с большим углом давления относительно вектора садового возбуждения. Такое схемное решение механизма подвески является вынужденным и крайне неблагоприятным дтя работы подвижного соеди-
149
нения штока с направляющей втулкой амортизатора. поскольку7 это соединение испытывает циклическое высокочастотное нагружение инерционного происхождения [1].
Износ пуши образует зазор в атом соединении. который меняет картину силового нагруже-шы подвижного соединения, перекладка зазора сопровождается ударным взаимодействием активных поверхностей соединения [2.3] при этом динамические реакции возрастают, вызывая прогрессивный износ н, как следствие, разгерметизацию замкнутой гидравлической полости и доресурсный выход амортизатора из эксплуатации. Положение усугубляется трудным доступом к узлам подвески и агрессивной водно-абразивной средой, в которой работает амортизатор. В процессе эксплуатации эла-стомерный пыльник амортизатора приходит в негодность и. как следствие, износ подвижного соединения штока и направляющей втулки становится абразивным и амортизатор за короткий срок эксплуатации становится неработоспособным.
В связи с этим становится актуальным определение предельных режимов нагруження. при которых запускается механизм формирования зазора активных элементов соединения, вследствие пластического течения различных материалов, соответственно, знание порогового значения, представляет определенный интерес при проектировании соединения.
В [2-11] показано, что удар характеризуется возникновением напряженного состояния в контактной зоне вследствие перехода в короткий промежуток времени кинетической энергии относительного движения вещественных контактирующих тел в потенциальную энергию деформации зоны контакта с последующим распространением волн напряжений по материалам взаимодействующих таким образом теш Волновое движение при единичном ударе поглощается материалами соударяющихся тел. а при периодическом в частном случае гармоническом, силовом воздействии контактные деформации переходят в пластическое течение поверхностных активных зон.
Представляет интерес задача по определению в первом приближении предельной скорости соударения тел. при которой начинается пластическая деформация активных поверхностей свя-зн. поскольку познание неизбежной эволюции изначально беззазорного соединения в соединении с зазором и последующим разрушением, требует поиска технического решения соединения, в котором возникающий зазор должен быть скомпенсирован. Обратимся к первичной модели ударного взаимодействия двух тел (рис. 1).
Рис. 1. Ударное взаимодействие двух тел
По телу длиной I и сечением заделанному верхним концом н находящемуся в покое, наносится удар телом такого же сечения. В момент контакта между телами возникают силы Г взаимодействия, равные по величине и противоположные по знаку. Эти силы деформируют за короткое время Л соударение участков стержней длиной ¿1. Приняв обозначение 3— скорость распространения деформации в телах, получим
3=ё1/&, (1)
т.е. за время Л его деформируемый участок сократится на величину сИ1=8с11, где е - относительная деформация, которая для разных материалов имеет свое пороговое значение, разделяющее упругую и пластическую деформации
Продолжим дальнейший анализ первичной модели.
Сечение тела, изначально имевшее скорость V = 0, приобретает скорость
у= Ои/А= вйШ/= зЭ, (2)
где V — скорость тела после удара.
Полагая пока, что деформация носит упругий характер, при котором исполняется закон Тука, получим
л' аЗ/Б, (3)
где о=Р/3 - напряжение в зоне взаимодействия тел; Е- модуль упругости материалов (полагаем их одинаковыми);. 5' - площадь поперечного сечения тел.
Если обозначить массу деформированного участка Фи., то дтя нее можно записать известные соотношения, вытекающие из закона сохранения импульса:
vdm =vpSd¡=Fdt, отку да v =Fdt/pSd¡= и/р ¿>,
(4)
где р - плотность материала.
Приравняв правые части (3) и (4), получим
(5)
Если предположить, что материал соударяющихся тел - сталь, то Е = 1.96-10пяДг, а р = 7.85 l03K2i/\t3, следовательно, v= 5.0-10J.4</r.
Подставив это значение v в (2) и зная, что пластическое течение стали начинается при пороговом значении относительной деформации г =0,001, находим критическое значение скорости соударения тел, при котором зона взаимодействия тел будет испытывать пластическую деформацию и, как следствие, в соединении образуется зазор неизносного происхождения и, естественно, величина зазора имеет тенденцию к прогрессивному нарастанию:
v4,jm=í' v= 0 .0015 .0 1 (У м/с = 5 м/с.
Таким образом, до пластическая скорость v ударного взаимодействия активных поверхностей должна бьггь viVjjpum, а при нарушении этого условия будет наблюдаться явление неустранимо ра звиваеного зазора.
Библиографический список
1. Балакин П.Д. Инерционное нагружение элементов гидравлического амортизатора в подвеске транспортных машин 1 П.Д. Балакин, Э.А. Кузнецов, С В. Алферов, В.А. Лобов. П.А. Прозоров И Омский научный вестник. - 2007. - № 1 (52). — С. 42-47.
2. Балакин, П.Д. Модель первого приближения реальной связи с зазором пггока амортизатора с направляющей втулкой ее корпуса в условиях переменного и знакопеременного нагружения / П.Д. Балакин, Э.А. Кузнецов. В.А. Лобов, П.А. Прозоров // Омский научный вестник. - 2007. - № 10 (48). - С. 41-45
3. Бабицкий, В. И. Теория виброударных систем (приближенные методы) / В. И. Бабицкий. - М.: Наука, 1978. - 352 с.
4. Бабаков, И. М. Теория колебаний / И М. Бабаков. - М.: Наука, 1968. - 560 с.
5 Быховский. И. И. Основы теории вибрационной техники ■ И. И Быховский. - Машиностроение, 1969. - 363 с.
6. Кобрине кий, А. Е. Виброударные системы / А. Е. Кооринскин. A.A. Кобринский. -М : Наука, 1973.-591 с.
7. Поновко Я. Г Основы прикладной теории колебаний У Я. Г. Поновко. — Л : Машиностроение. 1976. - 320 с.
8. Поновко. Я. Г. Введение в теорию механического удара / Я. Г. Поновко. -М.: Наука, 1977. - 224 с.
9. Колобский. М. Колебания линейной системы с ограничителями при случайной нагрузке. -Л: ММТ, 1967. -№ 3. - С. 147-151.
10. Вибраиии в технике: справочник. В б т. / Под ред В. Н Челомея. - М : Машиностроение.. 1981 - 1995. - 351 с.
11. Балакнн, П. Д. Моделирование ударного взаимодействия опорного катка движителя многоцелевой гусеничной машины с единичным дорожным препятствием / П. Д. Бала кин. Э. А. Кузнецов, П. А Прозоров И Омский научный весгаик - 2009. - № 3 (83). -С. 68-72.
