ТЕНЗОМЕТРИРОВАНИЕ КАБИНЫ И ОПЕРЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
ЗИЛ-130
Выбор толщины материала деталей кабины массового
производства начинается со статистического исследования аналогов. На
основе этого выбора проектируют и строят первые образцы, на которых
проверяют оптимальность выбора толщины для данной конструкции в
отношении равнопрочности.
Испытания проводят как на стенде, так и в дорожных условиях. Аналогичным
испытаниям в дорожных условиях подвергался первый вариант опытной кабины
ЗИЛ-130 конструкции 1958 г. Условия испытаний были следующие: булыжное
шоссе
среднего качества, скорость 30 и 50 км/ч; булыжное шоссе плохого
качества, скорость 20 и 40 км/ч; сильно разбитое булыжное шоссе,
скорость 10 км/ч; сильно разбитая грунтовая дорога; переезд через
глубокий кювет под углом 45°.
Полезная нагрузка на платформу автомобиля составляла 4 тс. Вес по осям
распределялся в соотношении 27 и 73%. В кабине находились два человека,
приборы и балласт до полного веса, соответствующего нормальной нагрузке
кабины. Тензомет-рирование производилось с помощью тензодатчиков с базой
20 мм и сопротивлением около 180 Ом.
Комплект аппаратуры, состоящий из четырехкаиального усилителя МТЧ-4,
разработанного в НАМИ, четырехшлейфного осциллографа К4-21,
экранированных кабелей РВШЭ-1 и малогабаритного коммутационного
устройства, представляет собой надежную и удобную в обслуживании
тензометрическую станцию. Питание — два аккумулятора 6СТ-128. Приборы
крепились к пассажирскому сиденью.
К испытуемым узлам относятся: пол с каркасом усиления,
проемы дверного и ветрового окон и места сопряжения панели отсека
двигателей и крыльев.
На рис. 138 приведены схемы расположения датчиков на каркасе усиления,
на полу кабины, а также на стойке проемов дверного и ветрового стекол.
Всего на кабину было установлено 50 датчиков.
В задней балке каркаса пола вблизи шарнирной опоры (датчик № 1) получены
значительные напряжения при всех режимах испытаний (в кгс/см2):
Булыжное шоссе среднего качества . 680
» » плохого » 1100
Разбитое булыжное шоссе . 1160
Разбитая грунтовая дорога ............1480
Рис. 138. Схема установки датчиков на кабине
(числа обозначают номера
датчиков)
В нижней части стойки двери по датчику № 34
зафиксировано напряжение 400 кгс/см2 при переезде через кювет; по
датчику
№ 35 получено напряжение 670 кгс/см2 при движении
по булыжному шоссе среднего качества и 530 кгс/см2 — по разбитой
грунтовой дороге. Таким образом, задний угол кабины обладает достаточной
прочностью и конструкцию узла можно признать равнопрочной.
В продольной балке каркаса пола наибольшее напряжение возникает в зоне,
прилегающей к боковой опоре кабины (датчик № 10). Преобладающие
напряжения в этом сечении составили 1580 кгс/см2 при езде по булыжному
шоссе плохого качества и 2400 кгс/см2 при переезде кювета. В данном
случае напряжения превысили предел текучести материала (сталь 08, предел
текучести 2200 кгс/см2). Причина такой перегрузки — отсутствие связи
между поперечной балкой и боковыми панелями. В результате этого
горизонтальные силы, возникающие от перекосов рамы автомобиля, в
значительной мере передаются на продольную балку каркаса, которая
испытывает одновременно поперечный изгиб и действие продольных сил. Этим
и объясняются высокие напряжения в этой зоне.
Передняя поперечная балка каркаса пола не вызывает опасений (датчики №
16, 17 и 18).
Большие напряжения зафиксированы в «башмаке», соединяющем продольную
балку со щитом передка (датчик № 19). На булыжном шоссе среднего
качества напряжение составляло 3320 кгс/см2 и на разбитом булыжном шоссе
2500 кгс/см2. В то же время датчик № 19 при испытании автомобиля с
преобладанием деформации кручения показал незначительные напряжения.
Высокие напряжения выявлены при переезде через кювет в месте искривлений
вертикальных стоек проема ветрового окна (датчик № 24). На булыжном
шоссе плохого качества напряжение равно 1280 кгс/см2, а на булыжном
шоссе среднего качества 450 кгс/см2. Это свидетельствует о недостаточной
жесткости стойки в вертикальном направлении.
В верхней части крыла на линии соединения с щитом передка (датчик № 37)
напряжения были 950 кгс/см2 и 500 кгс/см2 при движении автомобиля
соответственно на участках булыжного шоссе плохого и среднего качества.
Значительные напряжения зафиксированы также и на внутренней отбортовке
крыла (датчик № 38), которые при движении автомобиля по булыжному шоссе
плохого качества достигли 800 кгс/см2 и при переезде через кювет 720
кгс/см2.
Напряжения на панели пола в зоне между сиденьем водителя и пассажира
(датчики № 41, 42 и 43) при езде по разбитой грунтовой дороге составили
1070 кгс/см2, по булыжному шоссе плохого качества 1870 кгс/см2 и по
булыжному шоссе среднего качества 390 кгс/см2. Высокие напряжения
возникают вследствие малой жесткости панели пола в вертикальном
направлении.
Анализ результатов дорожных тензометрических испытаний кабины автомобиля
ЗИЛ-130 позволил выявить напряжения,
превышающие предел текучести материала в следующих
элементах кабины: в продольной балке каркаса пола, в зоне соединения со
средней поперечной балкой каркаса; в «башмаке», соединяющем боковую
опору кабины с панелью отсека двигателя в зоне сопряжения с оперением; в
криволинейном участке стойки двери (нижний угол проема ветрового окна),
где напряжения соответствуют напряжениям, возникающим при переезде
кювета, т. е. максимальному перекосу автомобиля; в полу, в месте
крепления правой задней опоры сиденья водителя.
Внесение в конструкцию кабины некоторых изменений привело к следующему
снижению напряжений при повторных испытаниях кабины: в продольной балке
каркаса (датчик № 10) с 2400 до 90 кгс/см2 и с 1580 до 420 кгс/см2; в
«башмаке» (датчик № 19) с 3320 до 400 кгс/см2 и с 2500 до 200 кгс/см2; в
задней балке каркаса (датчик № 1) с 1480 до 80 кгс/см2 и с 1100 до 690
кгс/см2 при уменьшении толщины материал балки с 3 до 2,5 мм за счет
введения местного усилителя; в полу до допускаемой величины вследствие
удлинения задней опоры сиденья водителя до задней балки каркаса пола; в
нижних углах стоек ветрового окна (датчик № 24).
В кронштейне крепления брызговика (датчик № 49) к щиту передка
напряжения остались достаточно высокими, но в пределах, допускаемых для
автомобиля ЗИЛ-130.
В целом испытания кабины подтвердили целесообразность усиления отдельных
деталей, осуществленного в опытных образцах.