Носов Н.А. - Расчёт и конструирование гусеничных машин (1066314), страница 103
Текст из файла (страница 103)
1. Конструктивные параметры: диаметр опорного катка Р„, толщина Н и ширина 6 шины. Чем больше Р„и 6, тем меньше нагревается шина. Увеличение толщины шины приводит к увеличению ее абсолютной деформации, к увеличению тепловыделения и температуры. 2. Режим работы: скорость движения и нагрузка на каток. Чем больше скорость движения, тем больше частота циклов 517 й.
о И з и ж а иагружения, тем выше температура. Увеличение диаметра опорного катка при равных скоростях и одинаковых дорожных условиях способствует уменьшению частоты циклов. Нагрузка на каток тем больше, чем больше вес машины, чем меньше число опорных катков и число шнн на катке, чем меньше ширина шины и диаметр катка. 3. Физические свойства резины и характер ее соединения с бандажом: коэффициенты внутреннего трения, теплопроводность и теплопередача. Разрушению резиновой шины способствуют также циклические напряжения сжатия, возникающие в ней при движении. Эти напряжения возрастают с увеличением нагрузки на каток, уменьшением диаметра катка, ширины и толщины шины.
Снижению долговечности также способствует увеличение частоты циклов нагружения, т. е. увеличение скорости движения и уменьшение диаметра опорного катка. Таким образом, изменение всех конструктивных параметров и параметров режима оказывает влияние на тепловую и усталостную стойкость резиновых шин в одном направлении, за исключением толщины обода.
Здесь обнаруживается противоречие: чем толще шина, тем меньше сжимающие напряжения, но тем больше в ней тепловыделение. Поэтому к выбору толщины шины Н нужно подходить достаточно строго, выбирая оптимальное ее значение с точки зрения обеспечения наибольшей общей работоспособности катка. Если нагрузка на опорный каток или скорость движения машины оказывается слишком большой (тяжелые быстроходные машины), то резиновые шины опорных катков не в состоянии обеспечить необходимую долговечность.
В этом случае приходится переходить к конструкции катка с в н у т р е н н е й а м о р т и з а ц и е й (рис. ХП1.18, б). Резина в этих катках находится в более легких условиях. Работает она главным образом на сдвиг, причем работающая поверхность значительно больше, чем в наружных шинах. Применение в опорных катках с внутренней амортизацией резиновых колец, работающих на сжатие (внутренних резиновых шин) не получило распространения из-за меньшей эффективности работы резины.
Увеличение диаметра резиновых колец способствует снижению напряжений в них как от сдвига, так и от сжимающих боковых усилий, воспринимаемых опорным катком (в частности, при повороте машины). Высокое качество системы подрессоривания приводит к снижению перегрузки опорных катков и частоты нагружения, что способствует повышению долговечности катков в целом, их резиновых шин (или внутренней амортизации), и подшипников.
Жесткость катка с внутренней амортизацией зависит от степени деформации резины при нагружении. Чем больше объем резины, тем жесткость меньше, но ббльшие деформации увеличивают тепловыделение. Чем более предварительно поджаты резиновые кольца в катке, тем меньше рабочие деформации, меньше напряжение в резине, меньше ее нагрев, но тем больше жесткость катка. Чем ббльшая нагрузка приходится на опорный каток, тем большему предварительному сжатию приходится подвергать резину для обеспечения ее долговечности, тем ближе по жесткости опорный каток с внутренней амортизацией приближается к цельнометаллическому.
И тогда целесообразным становится уже применение более простого и легкого цельно- металлического опорного катка (рис. Х111.18, в). Для тяжелых быстроходных машин (свы- ше 50 т) применяются тройные катки боль+ шого диаметра при большом их числе и шахматном расположении по типу на рис. Х!11.2, г, об отрицательных сторонах кото- а Ь рого говорилось выше. Снижение веса опорных катков может Ра быть достигнуто применением легких сплачсе вов для диска, обода и ступицы. Опорные катки плавающих машин должны иметь большое водоизмещение, они выполняются обычно полыми из двух дисков. сил, действующих ка Расчет подшипников. Подшипники опориодюиииики опорках ных катков рассчитывакпся по статической катков нагрузке на каток Я . Опорный каток уста- навливается на двух подшипниках, которые, как правило, находятся в двух сочетаниях: а) оба подшипника роликовые конические (см. рис. Х111.18, б, в); это более компактная конструкция, но недостаток ее в том, что роликовые подшипники требуют регулировки; б) внутренний подшипник — роликовый— воспринимает только часть радиальной нагрузки, а другую часть радиальной нагрузки и осевую воспринимает шариковый подшипник (рис.
ХП!.18, и); эта схема наиболее распространена. Радиальные нагрузки на подшипники (рис. ХП1.19) подсчитываются по формулам: Р, = ф, Ра —— Я,, (Х111.34) Осевая нагрузка возникает при повороте и движении машины с креном. Эта нагрузка действует лишь некоторую часть времени эксплуатации машины. Ориентировочно ее влияние на работоспособность можно учесть коэффициентом р = 0,1 †: 0,12. Осевое усилие принимают равным А = ~Я,„. Приведенная нагрузка: для шарикового подшипника Р„. — Рк„+ шА) ьа, (Х111.35) 520 для роликового подшипника ~ арь Рь~ска (Х П1.36) где т = 1,5 — коэффициент, учитывающий влияние осевого усилия; и„— кинематический коэффициент, в данном случае к, = = 1,35; ка — динамический коэффициент.
Для цельнометаллических опорных катков ка = 3, для катков с резиновой шиной ка = 2, для катков с внутренней амортизацией ка = 2,5. Рнс. ХП!.20. К расчету резиновых шнн опорных катков Долговечность подшипника (ХП1.37) Здесь С вЂ” каталожный коэффициент работоспособности; п = = 0,377 в — частота вращения катка в об/мин, где о — сред- ы ел няя скорость движения данного класса машин в условиях эксплуатации в км/ч.
Расчет резиновых шин опорных катков гусеничных машин на нагрев и на прочность разработан проф. А. Г. Козловым [231. Расчет шин на нагрев. На перемещение элементарной площадки др (рис. ХП1.20, а) вследствие деформации шины из положения т — п в положение т' — а' затрачивается работа НА = 0,5г( Ь (г + Ь) йр с(Ь, (Х П1.38) где Ь вЂ” ширина шины; 7 — удельное давление на опорной поверхности.
Полная работа за один оборот катка ч=ена=н А=0,5р Ь ~ ~ (с+Ь)с(фс(Ь. в=о а=а, 521 После интегрирования и преобразований, подставив Х = Н вЂ” й„получим где ф — коэффициент внутреннего трения резины; и — частота вращения катка в об!мин. На основании зависимости, установленной Герцем для поверхностей второго порядка, максимальные давления со стороны гусеницы (д,„) и ступицы (р,„) равны (рис. ХИ1.20, б): (ХП1А!) где Р— нагрузка на одну шину. Длины хорд 1, и 1„согласно методам теории упругости, определяются по формулам: 2 ~~~И ~ Г Рг 3т( О 1/Р,„Р (ХП142) и Кол У ЬЕр где Ер — модуль упругости резины. Деформация й У ~2 ~т — (к 2 ад,„' (Х П1.43) После подстановки п = 0,377 ™ и (Х П!.39) в формулу (Х!П.40) Аол с учетом (Х1П,41) — (ХП1.43) получим (Х П1.44) При установившемся тепловом режиме температура шины составляет т,= „Р„+1, (Х111.45) где ! — температура окружающего воздуха, выбираемая в зави- симости от района предполагаемой эксплуатации, илн (Х1П.46) Входящие в эту формулу парзметры Н, )т,„, Ь, выражаются в м; о — в мыс; Р— в м', Р— в Н; Ер — в Па; и — в Вт((м' К).
Для известных сортов резины, применяемой для изготовления шнн: а = 9,3 Вт!(м' К); ~р = 0,5 (при пятипроцентной относитель- 5Ж А = иг7 ~ 5 !г + 0,5 (Н + й,)1. (ХП!.39) Количество тепла, выделяющегося в шине за 1 с работы, составляет 60 (ХП1.40) Я, 6 (Х1П. 4?) где В,„= 2И,„— диаметр опорного катков. 'Условное удельное давление катка; пк — количество Р О Как — = 0окЬ лиа0окЬ (Х111.48) Здесь п, и пы — число катков н шин обоих бортов машины.
Т а б.л и ц а ХП1.!. Параметры оценки некоторых шин ко, Мпа м1с к, мпа Катки а, Н/м 3,0 — 4,0 2,0 — 2,5 1,5 — 2,0 Одношинные, работающие с рези- но-металлическими гусеницами Одношинные, работающие с металлическими гусеницами Двух- и трехшинные, работающие с металлическими гусеницами 4,5 0,22 0,20 3,0 2,5 0,18 523 ной деформации) и тр = 0,25 —:О,З (при !О-процентной относительной деформации).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
