Конструкции демпферов, как и многих других резиновых и ре-зинометаллических деталей различных машин безрельсового и рельсового транспорта или других видов машиностроения, разрабатываются конструкторскими отделами соответствующих потребителей. Задачей резинщика является проведение расчетов, позволяющих конкретизировать необходимые механические свойства резины в изделии, и сопоставление их с возможностями производства. В качестве примера рассматривается расчет демпфера коленчатого вала двигателя автомобиля в статических условиях испытания.
Демпфер (рис. 226, а) состоит из крышки А и фланца В и соединяющих их резиновых слоев Сь С2, С3 и С4. Слой С расположен по цилиндрической части демпфера и представляет собою втулку; слои С2 и Сз расположены по торцовой части; слой С4 не нагружен.
В условиях приемочного испытания демпфера на скручивание крышки демпфера заданным крутящим моментом М смещаются относительно фланца на некоторый угол скручивания ср.
Индикатор, укрепленный на фланце демпфера (рис. 226,6), показывает величину б — проекции на касательную, отвечающую центральному углу ср. Эта величина и указывается в технических условиях как данный признак качества. Замерив 6 и зная г (100 мм), можно определить углы скручивания ср, так как
При малых значениях ср величины дуги, хорды и ее проекции fi на касательную практически равны. Величина 6 отвечает крутильной податливости на испытательную нагрузку, приложенную на заданном расстоянии от оси демпфера.
В рассматриваемой конструкции, принимая ее металлические детали абсолютно жесткими, имеем:
а) концентрическое кручение резиновой втулки Сь приводя щее к углу скручивания q>BT;
б) торцовое кручение резиновых шайб С2 и С3, приводящее к углу скручивания фш.
Расчеты по уравнениям (8.21) и (8.24), следуя принципу суперпозиции, показывают, что при постоянных размерах деталей и постоянном значении модуля G угол фш должен быть примерно в 10 раз больше, чем угол фпт. Следовательно, крутильная податливость демпфера, в основном, определяется податливостью резинового массива втулки. Резиновые же массивы С2 и С3 служат лишь амортизирующими подушками. Конструкционный расчет демпфера на статическое скручивание втулки С должен выявить величину необходимого в заданных условиях модуля сдвига ре-. зины G или пригодность тех или иных серийных резин, применяемых для подобных изделий. Эта задача решается с помощью подстановки в уравнение (8.24) значения ф, отвечающего требуемому техническими условиями заданному значению 6.
С другой стороны, модуль сдвига G резины, принимая его равным 7з Е, может быть найден, исходя из уравнения (8.5′).
Определение Е следует проводить в пределах растяжения, имеющего место в задаваемых условиях испытания и при соответствующих температурном и скоростном режимах.
Для выяснения влияний, вносимых допусками на размеры деталей металлической арматуры (крышки и фланец), на величины отклонений крутильной податливости следует учесть определяемую этими допусками возможность отклонений габаритов резинового массива втулки демпфера. Для этого достаточно из упомянутого уравнения главы 8 рассчитать максимальные и минимальные относительные значения величины:
Исходя из номинальных значений G, Г, г% /Вт и заданного для испытания М, можно рассчитать величину А, угол ф и отвечающее ему значение 6. Рассчитанное таким путем значение б может оказаться заниженным против заявляемого в технических требованиях. Это будет означать, что для обеспечения необходимой крутильной податливости демпфера следовало бы использовать резину с значительно меньшим, чем применяемом в производстве типе, модулем сдвига. Например, G в пределах (0,7—2,0) • 10 Н/см2 или Е от 2 до 6 Н/см2.
Для создания демпфера с подобным модулем конструкции могут быть следующие пути:
а) изменение конструкции втулки путем укорочения ее или
утолщения.
б) вырезка на наружной цилиндрической поверхности крышки демпфера отверстий, образующих «окна» в креплении резины
к металлу.
Возможно также резервирование определенных мест крепления резины к металлу по наружной и внутренней поверхности резиновой втулки. Для этого можно применить, например, смазку отдельных участков латунированной поверхности раствором мыла или силиката натрия, можно использовать промазку перед латунированием тех же мест водостойким лаком, препятствующим отложению латуни.
Менее рациональна закладка уменьшенной заготовки в полость демпфера, так как здесь будет элемент случайности. Неопределенность и неуправляемость процесса, вносимая таким приемом работы, неизбежно ведет к неустойчивости качества. Статистическая обработка данных испытания исследуемого качества демпферов, изготовленных таким путем из одной закладки резиновой сме^и, приводит к коэффициенту вариации С = 35,2%.
Двухвершинность и асимметрия соответственной гистограммы (рис. 227) свидетельствуют о наличии не только случайных отклонений, но и общего уклона в сторону жестких демпферов.
Примеры расчета. 1. Задано: М = 3000 ■ ЮН см, G =-’4,3 • 10 Н/см2. Возможные, по условиям производства и режима испытания, крайние значения G — 3,6 и 5,5 • 10 Н/см2.
Номинальное значение выражения
Возможные, вследствие допусков на гх и г% крайние значения А: 2,70 • Ю-4 н 1,8 • LQ-< см»3.
Требуется найти б = гср = 100ф мм. По уравнению (8.24
Производственные резины с таким модулем неизвестны.
Понимая найденные значения как модуль конструкции для изготовления требуемых демпферов, можно назвать пути:
а) укорочение или утолщение втулки;
б) вырезку на наружной поверхности крышки отверстий, образующих окна в креплении резины к металлу.
Однако в этих случаях необходима специальная проверка динамическом жесткости и гистерезисных потерь демпфера.
Возможные, вследствие допусков на гх и г% крайние значения А: 2,70 • Ю-4 н 1,8 • LQ-< см»3.
Требуется найти б = гср = 100ф мм. По уравнению (8.24