4.3. Расчет массы вала

Массу целого вала можно определить по формуле:

,

где: - плотность материала вала ( );

L – длина вала (L=0,043 м, по чертежу),

k – коэффициент, учитывающий нелинейность вала (k = 1,5).

5. Подбор подшипников для вала рулей

Для того, чтобы снизить потери на трение, а также зафиксировать вал рулей в осевом направлении, на него ставят подшипники. В данном случае будем использовать подшипники качения. Подшипники качения – это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения.

Выбор вида подшипников определяется сравнением допустимого угла поворота с углом поворота сечений вала в точках опоры (подшипниковых узлах).

Находим угол поворота сечений вала в точках опоры, зная, что произведение .

Отсюда:

;

 момент инерции вала.

 модуль упругости материла вала.

В нашем механизме будем использовать шариковые однорядные подшипники, т. к. для таких подшипников составляет 0,005, а это больше чем необходимый нам угол.

Эти подшипники получили широкое применение, благодаря тому, что они могут воспринимать как радиальные, так и умеренные осевые нагрузки, предъявляются более высокие требования к соосности опор и жесткости валов, допускаются при невысоких частотах вращения небольшие перекосы за счет внутренних зазоров.

Основными материалами для колец и тел вращения шарикоподшипников являются шарикоподшипниковые высокоуглеродистые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ.

Первоначально определяем эквивалентную нагрузку по формуле:

, (3)

где: и – радиальная и осевая составляющая нагрузки

X и Y - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок (в нашем случае Y=0; X=1),

V - коэффициент вращения, зависящий от того, какое кольцо вращается (в нашем случае вращается внутреннее кольцо по этому V=1),

 коэффициент безопасности ( ),

-температурный коэффициент ( для стали ШХ15 при температуре до С).

Формула (3) примет вид:

;

;

Выбор подшипников осуществляется по ГОСТу 8338-75.

Подбор подшипников осуществляется по статической грузоподъемности. Найденная эквивалентная нагрузка должна быть меньше статической грузоподъемности:

Это условие выполняется для подшипника сверхлегкой серии диаметров 9, с внутренним диаметром равным d=8 мм и статической грузоподъемностью =885, которая превышает . Наружный диаметр для выбранного подшипника составляет D=19 мм, а высота В=6 мм, масса подшипника 0,008 кг.

6. Расчет силового цилиндра флажковой рулевой машинки

Момент флажковой рулевой машинки определяется давлением газов в рабочей полости, площадью флажка и расстоянием от центра флажка до оси вала – плечом силы давления газов на боковую площадь флажка.

Зная потребный момент рулевой машинки можно, задаваясь величиной рабочего давления, найти необходимую площадь флажка:

;

.

Отсюда

,

где b_ф – длина флажка, прем плечо силы давления газов на боковую грань флажка b_ф/2 (рис. 5);

h_ф – высота флажка;

 момент рулевой машинки;

 давление газа в РМ (возьмем )

Примем , получим:

,

.

Рис. 2. Флажок РМ

Для силовых цилиндров РМ флажкового типа толщину оболочки в первом приближении можно рассчитывать по формуле для определения толщины оболочки цилиндра. За радиус цилиндра примем радиус сектора, обходимого флажком. В качестве материала для силового цилиндра берем алюминиевый сплав АМг6 (_т = 170 МПа).

Из технологических соображений принимаем h_oy = 0,003 м.

Масса рулевой машинки:

где:  – плотность материала (м = 2700 кг/м³),

м – толщина поршня.

м ширина поршня.

 толщина стенок.

 ширина РМ.

0,05 кг.