9.5 Моменти тертя в шворневих вузлах автомобілів

Аналіз конструктивних параметрів шворневих вузлів вантажних автомобілів засвідчив наступне:

- в автомобілях ЗІЛ, ГАЗ, КамАЗ, колісних формул 4х2; 6х4, у шворневих вузлах установлені підшипники ковзання (дві втулки і п'ята). Момент тертя в шворневому вузлі цієї конструкції максимальний. Візьмемо його таким, що дорівнює 100%;

- в автомобілях КрАЗ, МАЗ, колісних формул 4х2; 6х4, у шворневих вузлах установлено дві втулки і опорний кульковий підшипник. Момент тертя в шворневому вузлі цієї конструкції менший, ніж попередній і складає порядку 52%;

- в автомобілях повнопривідних КрАЗ, МАЗ, ГАЗ, ЗІЛ, КамАЗ, колісних формул 6х6; 4х4, у шворневих вузлах установлені два радіально-упорні підшипники. Момент тертя у шворневому вузлі значно менший, ніж два попередні і складає тільки порядку 10%. Зазначимо, що така конструкція шворневого вузла за певних умов викликає автоколивання керованих коліс;

- в автомобілях MAGIRUS, колісної формули 6х4, у шворневих вузлах встановлено два голчасті підшипники і п'ята. Момент тертя в шворневому вузлі цієї конструкції практично такий, як в конструкції з опорним кульковим підшипником і двома втулками, і складає порядку 52%;

- в автомобілях Volvo, колісних формул 6х4; 4х2, у шворневих вузлах установлено один радіально-упорний підшипник кочення і втулка. Момент тертя в цій конструкції шворневого вузла має середнє значення від розглянутих вище конструкцій і складає порядку 33%.

- в експериментальному передньому мості КамАЗ, колісної формули 6х4, у шворневих вузлах установлені два голчасті та опорний кульковий підшипники кочення. Момент тертя в цій конструкції найменший і складає порядку 4%. Експлуатація автомобіля з такою конструкцією шворневого вузла виявилась неможливою, оскільки з'явилися резонансні автоколивання керованих коліс при швидкості руху 55 км/год.

З наведеного випливає, що в шворневих вузлах вантажних автомобілів у загальному випадку застосовують підшипники ковзання (втулки, п'ята) і підшипники кочення (опорний кульковий, радіально-упорні, голчасті). Величина моменту тертя в шворневому вузлі буде залежати, перш за все, від типу і конструкції використаних підшипників. Оскільки в підшипниках ковзання коефіцієнт тертя-ковзання складає для пари сталь-бронза порядку 0,1, а для підшипників кочення коефіцієнт тертя-кочення знаходиться в межах 0,001…0,003, тому в конструкції шворневого вузла з підшипниками кочення момент тертя істотно менший.

Розглянемо визначення моменту тертя в кожному з підшипників, що встановлюють в конструкціях шворневих вузлів вантажних автомобілів.

Момент тертя у втулці визначають за формулою:

, (9.26)

де Р_вт – зусилля, що діє на втулку; d_вт – діаметр втулки;

f_с - коефіцієнт тертя-ковзання у втулці, який для сполучення бронза-сталь беруть f_с=0,1.

Момент тертя в п'яті визначають так:

, (9.27)

де Р_пят – зусилля, що діє на п'яту;

d₁, d₂ – діаметри п'яти відповідно зовнішній і внутрішній;

f_с – коефіцієнт тертя-ковзання .

Для сполучення бронза-сталь рекомендують брати f_с =0,1.

Момент тертя в радіально-упорному підшипнику визначають за формулою:

М _кон = R_NДf_к, або (9.28)

д е R_N – нормальна до бігової доріжки підшипника реакція;

Р – осьова сила, що діє на радіально-упорний підшипник ;

Д – середній діаметр доріжки кочення внутрішнього кільця підшипника;

f_к – коефіцієнт тертя-кочення радіально-упорного підшипника;

– кут між віссю ролика і віссю обертання підшипника.

Аналіз проведених досліджень на Камському і Кременчуцькому автомобільних заводах засвідчив, що коефіцієнт тертя-кочення у радіально-упорних підшипниках кочення в розрахунках рекомендується брати в межах f_к= 0,0015...0,002. При цьому із збільшенням навантаження на підшипники коефіцієнт дещо зростає, проте його значення не перевищує 0,002.

Момент тертя в опорному кульковому підшипнику визначають за формулою:

, (9.29)

де Р_під – навантаження, що діє на підшипник;

Д – діаметр кола, що проходить через центри кульок;

f_к-коефіцієнт тертя-кочення в кульковому підшипнику, який рекомендують брати в межах f_к = 0,001...0,003.

Момент тертя в голчастому підшипнику кочення дорівнює:

, (9.30)

де Р_иг – навантаження, що діє на підшипник;

d₁ – внутрішній діаметр підшипника;

d₂ – діаметр голки підшипника;

– приведений коефіцієнт тертя - кочення в голчастому підшипнику, який беруть у розрахунках = (1...2)10^-5 .

Наведені вище залежності дозволяють визначити момент тертя в кожному з підшипників, що встановлюють у шворневих вузлах автомобілів.