Козлов А.Г., Талу К.А. - Конструкция и расчёт танков (1053681), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Фнг. 272. Радиальная иафорнання шинн анар. ного иагиа Полная работа, затраченная на деформацию шины за ! оборот катка з "2г 4 Я = — 4.0 ~ ~ (.- й)?уа. 1 2 0 А-ь После интегрирования и преобразований получим: где 1„= Н вЂ” й, — деформация шины. Образование тепла в резиновой шине происходкт, в основном, вследствие деформации и связанной с ней работы внутренних сил трения. Некоторое количество тепла образуется и в результате скольжения шины по гусенице, но оно незначительно и поглощается гусеничной цепью, обладающей значительно большей теплопроводностью, чем шина. Тогда количество тепла, образующееся в шине за 1 час работы (1 = у ' = 0,145??'и„'(икал~час~1, Я'а,60 427 где 0,140 — коэффициент пропорциональности. характеризующий количество тейла, образующегося иа единицу работы деформации; л„ вЂ” число оборотов катка в минуту.
Подставив вместо д и 1. их значения из последующих выражений (172), (174) и (176), приняв (г+ (??+А,)) = Я„и вы- 1 2 разив число оборотов, катка через скорость движения танка, после преобразований получим Я = 2ьо — ! / — ! ? —" (якпл ~час~. (166) Температуру резиновой шины при работе катка можно определить, применив основные положения учения о теплообмене и теплопроводности. Упрощенное решение этой задачи при рассмотренкп только теплообмена шины с окружающей средой сводится к решению уравнения теплового баланса шины прн неустановившемся тепловом режил1е д ( Ь с 6 Ы ? + Ф Г ( Т Ц Ь 498 где ср — теплоемкость резины; Π— вес шины; Р— величина боковой поверхности шины; « — коэффициент теплообмена: Т вЂ” температура шины; à — температура окружающей среды; -.
— время. После решения этого уравнения получается Т вЂ” Г= — -~1 — с ' «Г срб Обозначив комплекс величин Р, имеющий размерность «Г времени, через 9, получим: Т= — ~1 — г, ~+Г. Я / «Е (169) В этом выражении с увеличением т вычитаемое с стремится к нулю, поэтому можно считать, что прп установившемся тепловом режиме температура шины равна Т, = — +г, * аГ что после подстановки значения Я нз формулы (168) дает (170) Размерность величин, входящих в эту формулу: акал Н, 1, Я„, Ь в м; и в м/сек; Р в м«; Р в кг; Ер в кг/м', «в. м«час'С Характер изменения температуры шины и зависимости от времени работы при Г = 0 показан на фиг. 273. Если температура установившегося процесса выше температуры, разрушающей резину, тепловой процесс не успеет установиться и произойдет разрушение шины. Характер разрушения в этом случае показан на фиг.
274. При установившемся тепловом режиме, когда температура-н»- грева в любой точке сечения шины становится стабильной, разрушение может произойти только по механическим причинам. Характер такого разрушения шины показан на фиг. 275. Для предотвращения тепловых разрушений шины ее расчетная температура не должна превышать для существующих рецептов резин 100'С прн длительном тяжелом режиме работы. 32" 499 Значен ге 0 в форигле Пбст1 .иаисит пт физически. свойств резинового массива, констртки|ш и теиператтры шины и от скорости движения танка Это1 иоэй й иииеит иаззаи общим термическим коэйгриииеитом шины к" т гтттмю) Фнг 273. Характер изченсннв температуры гоним в зависичости от вреченн работы опорйого латка Фиг. 274.
Тепаовос разрушение спины Исследование показывает, что общий термический коэффициент шины есть время, в течение которого шина нагревается на 0,632 Т; По истечении времени; = 50 повышение температуры шйны достигает 0,9975 Т„т. е. практически можно считать, что за этот отРезок вРемени устанавливается стабильный тепловой режим. Более глубокое теоретическое исследование теплового состоя- ния резиновой шины при работе катка с учетом не только теплооб- 000 мена с окру;кающен средой, по и с уч том теплопередачи внутри шины, дает возчонсность определить распределение течператтры по сеченшо шины Решение этой задачи методом теории векторного поля дает выракение для оппеделеиия температуры в любой точке сечения шины Т вЂ” т' ==— (171) Фим 27о Метеннческое (~стеоостное) резГ1шенне шины где ).— козффициент теплопроводностн резины, ккал,м' час'С; о — козффициент теплообмена. клал 'мтчасеС; и — расстояние от точки сечения шины, имеющей ктакснмаль- ную температ) р), до россмат риваемой точки (фиг.
276), м; А — расстоянне от точки сечения шины, имеющей макси- мальную температ)ру до поверхности шины, и; и — объеы шины, зг'. Из етого уравнения следует: а) температура в центре сечения шины б) температура на позерхносги шины I'„— ! = с!А 2пш в) разность температур н центре сечения и на поверхности шины ЯЛ' ҄— 7'„= — ' 4ив Значения расчетных параметров, необходимых при тепловом расчете шины: 1) коэффициент теплопроводностн резины а = 0,1! . 0,14 икал:.нчасеС; 2) коэффициент теплообмена шины зависит от конструкции шины н соотношения между ее боковой поверхностью и объемом; для опорного катка типа Т.34 коэффициент теплообмена порядка н = 8 ккал!.на час'С; с' 3) коэффициент внутреннего трения материала шины ф зависнт от рецепта резины, техноло!' гии изготовления и относительной ) деформации шины.
Для лучших рецептов его величина равна у= ''' ';Ъ = 0,5 при 5с7е относительной де- 1 формации и ф = 0,25 —: 0,30 прп 10% относительной деформации шины. Расчет шины на проч- ностьь. Нагрузка, приложенная Фнг. 276, Распреаеаенне темпера- к катку, вызывает в его шине де. тури нагрева по сеченню шины формации, Для исследования напряженного состояния шины применимо решение плоской задачи теории упругости о напряженном состоянии полуплоскосги, На основании этого главные напряжения в шине определяются (фнг. 277): !л . (е ) .= 4 —" а -г- — (Н вЂ” а) — — + Ч~~ Ре Гд 1,'+8' Ух О ~ 1а )/1аа+4ва р„1,'+ 8 (И вЂ” з)' 1, ) ' 1,'+ 4 (17' — я)а + Рв11 )/1 а — ' 4аа ) с1,а+ 4 (Π— я)а Ре (Π— и) Г,) Г,е+4(о ) Фиг.
277. Нвирвжеииа, вейсгвующие(ваеечсииигщинм' Давление на шину со стороны гусеницы н давление от ступицы катка распределяются по определенному закону, установленному Герцем для поверхности второго порядка. Максимальные удельные давления на шину со стороны гусеницы н ступицы равны 4гв Чи иЫ (172) Напряжение (;), является напряжением сжатия, оно менее опасно для резины, чем напряжение,'(в„) в, стремящееся вызвать разрыв шины по осп у.
Вторым опасным напряженнем для шины является касательное напряжение с. 4Р рз— яЫ, (178) Соответственно длины хорд, определенные для шины методами теории упругости, равны "'Г н ~я~, (174) '='1 — $~ +ь (175) где Р— нагрузка на шину катка: Ь вЂ” ширина шины; Ер — модуль упругости резины 1 рода.
Остальные обозначения см. на фиг. 272 Деформация шины определяется из выражения (см. фиг. 272): 1'м Ф Ц,' (176) 2 4 8)с„ Величина деформации шины влияет на работу деформации, а следовательно, н на нагрев шины. Напряжение (-,), в шиве увеличивается с уменьшением тол. щины шины н диаметра катка. Напряжение ". также увеличивается с уменьшением диаметра катка, но от толщины шины зависит незначительно.
При эксплуатации танка разрушение шины может быть вызвано напряжением растяжения или сдвига в зависимости от того, которое нз них превысит допустимые пределы. В связи с этим механические разрушения могут быть двоякого характера. Прн превышении допустимых пределов -. механические разрушения возни-' кают на некоторой глубине по концентрической окружности. При превышеняи допустимых пределов (з,),„, механические разрушения происходят в месте соединения резинового массива с ободом, Характер разрушения почучается иноК чем в первом случае, а именно в виде радиальных разрывов резинового массива, начинающихся от внутренней окружности шины.
Место и момент разрушения в реально работающей шине зависят также от распределения и величины нагрева шины. В местах, наименее нагретых, разрушения менее вероятны. Расчет шины необходимо производить при наиболее тяжелых условиях работы катка — наезде на неровность при полностью выбранном динамическом лоде катка. В результате исследования этого вопроса получено выражение лля определения перегрузки шинн, 504 ' .% Выражение отношения ударной нагрузки к статической, в следующем виде: а' =0283~/ ( ~ ) (па!из)< = '~ ...) =0,28З~Г ( ' ~ (оз1пВ)~, ', и Нс',) (177) где о — скорость движения танка, м'сек; и — число шин катков обоих бортов; т — козффипиент, учитывающий увеличение нагрузки прп подъеме катка; Х, и 1, — глубина деформации шины краем препятствия под действием статической нагрузки и относительная деформация, характеризующие упругость резинового массива (Л„, ж); Н вЂ” толщина шины, .и; гг„— й ~~=агссоз -" 77„ й — высота препятствия, лк Из приведенной формулы видно, что перегрузка шины зависит от высоты препятствия, скорости движения, упругости шины, толщины шины, диаметра и числа катков.
При расчете относнтельщю деформапшо шины под действием статнчсскои на~ рузки можно принимать равной 1а —— 0,1. Коэффициент т =!,2, В некоторых случаях при расчете деталей ходовой части танка (балансира и опорного катка) динамическую нагрузку принимают равной '/ веса машины. Расчет шины на усталость.
Прп правильном тепловом и прочиостном расчете продолжительность работы шины определяется способностью шины сопротивляться явлению усталости. Как и в других конструктивных материалах в резине танковых шин могут иметь место явления статической и динамической усталости Под статической усталостью понимается прогрессирующее ослабление сопротивляемости материала разрушенню под влиянием статической нагрузки.
Для конструктора, проектирующего танковую шину, наибольший интерес представляет способность шины противостоять динамической тсталостн. Динамической усталостью называется прогрессирующая потеря прочности под воздействием непрерывно повторяющихся пиклов напряжений (нагрузок). В качестве опеночного параметра танковой шины н шинных резин, учитывающего это явление. взят предел динамической выно-. 505 сливостн, представляющий собой число повторных циклов до появления признаков разрушения прн заданном режиме работы. Исследованиями установлено, что на предел динамической выносливости шинных резин влияют: начальная величина деформации, амплитуда цикла, температура нагрева, рецепт и технология шины. Расчет танковой шины на динамическую выносливость может быть осуществлен по номограмме (фпг. 278) и диаграмме (фиг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
