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Torsión con una excéntrica. transporte personal
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El diseño presentado se puede usar en vehículos de fabricación propia (por ejemplo, en automóviles o velomóviles) como suspensión de ruedas con barra de torsión. Se basa en una invención nacional según A.S. No. 184564, clase 47a, 17 "Muelle de torsión".
El principal detalle de diseño es un elemento elástico en forma de eje montado sobre cojinetes de bolas con dos pernos de apoyo ubicados excéntricamente entre sí. La excentricidad e, la longitud l y el diámetro del eje d determinan completamente sus características de rigidez y resistencia.
¿Cómo funciona la suspensión?
La rueda gira libremente sobre su eje fijo en la palanca paralelo al eje longitudinal del eje excéntrico. Si asumimos que la palanca y el eje longitudinal están ubicados en el mismo plano horizontal, entonces la carga sobre la suspensión se expresará en forma de una fuerza vertical (perpendicular al plano de la figura) Q de la rueda y un par Mcr igual al producto de la magnitud de esta fuerza y el brazo de la palanca R. La propia fuerza Q , igual a aproximadamente una cuarta parte del peso del vehículo (si es de cuatro ruedas), es percibida por los rodamientos, y la el eje excéntrico representa un par de Mcr.
Resorte de torsión (eje excéntrico) como elemento elástico de la suspensión de la rueda de torsión: 1 - rueda; 2 - eje; 3 - palanca; 4 - eje excéntrico; 5 - soportes de rodamientos
Rigidez característica del eje excéntrico
Como resultado, como se encontró en el proceso de estudios experimentales, además de las deformaciones torsionales habituales, también existen las de flexión, que superan significativamente a las primeras, lo que conduce a la rotación del eje en un cierto ángulo y equilibrio. la acción del par.
Los parámetros geométricos del eje excéntrico correctamente seleccionados permiten garantizar una alta elasticidad de la suspensión en una amplia gama de cambios de par debido a la no linealidad (sinusoidalidad) de la rigidez característica del elemento elástico.
Del gráfico se deduce que la sección plana de la característica, encerrada entre las deformaciones angulares límite del eje excéntrico ay a2, cerca de 90 °, corresponde a un ligero cambio en la magnitud de la carga actuante - par.
Esta es una de las ventajas de la suspensión descrita sobre una barra de torsión torcida convencional, cuya rigidez característica es sencilla y no presenta secciones planas.
El cálculo de la rigidez de una barra de torsión con eje excéntrico se puede realizar mediante la siguiente fórmula:
donde a - el mayor ángulo de rotación elástica del eje excéntrico, grados; Q es la fuerza que actúa sobre la rueda, kg; R - brazo de esta fuerza (longitud de la palanca), cm; I - longitud estimada del eje, cm; E es el módulo de elasticidad longitudinal, kg/cm2; d - diámetro de la parte de flexión del eje, cm; e - excentricidad del eje, ver
Esta fórmula indica una dependencia sinusoidal del ángulo de rotación del eje con la fuerza Q que actúa.
El cálculo de la resistencia del eje se puede realizar mediante la fórmula:
donde au - esfuerzos de flexión del eje, kg/cm2; [si] - tensiones de flexión admisibles, kg/cm2.
Habiendo elegido los parámetros geométricos necesarios del eje y la magnitud de las deformaciones elásticas permitidas, es necesario garantizar constructivamente el funcionamiento de la barra de torsión dentro de los límites calculados, por ejemplo, estableciendo topes de goma o plástico para la palanca.
Autor: A. Egishyants
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