Носов Н.А. - Расчёт и конструирование гусеничных машин (1066314), страница 99
Текст из файла (страница 99)
Тогда 4 (Х11[.8) На мягком грунте трак рассчитывается как плита на упругом основании: М„. В 1,7 (Х1П.9) где к, — податливость грунта; для наиболее опасного случая (пашня) к, = 0,05 —:0,15 МПа; Яс = Яссах 8 3. ГУСЕНИЧНЫЕ ЦЕПИ С РЕЗИНО-МЕТАЛЛИЧЕСКИМ УПРУГИМ ШАРНИРОМ В кольцевых резино-металлических шарнирах (РМШ), получивших распространение в гусеницах транспортных гусеничных машин, трение скольжения пальца в проушинах трака заменяется внутренним трением в резиновой втулке, возникающим вследствие деформации концентрического сдвига в пальце при относительном повороте траков. Втулки привулканизируются к пальцам и затем запрессовываются в проушины с высокой степенью обжатия (до 30 — 409о), исключающей проворачивание их в проушине.
Эти втулки подвергаются также значительному радиальному сжатию при запрессовке и одностороннему сжатию от усилий, передаваемых гусеницей. Разрушение шарнира происходит в результате усталости резины под действием знакопеременных напряжений. В связи с тем, 498 что в резине при деформации из-за значительного внутреннего трения имеют место заметно выраженные гистерезисные явления (усилие разгрузки меньше усилия нагрузки), одним из факторов, снижающих срок службы РМШ, является ее перегрев в процессе интенсивного движения. Наибольшие напряжения в РМШ имеют место на внутренней стороне кольца, в той его части, которая подвергается сжатию от растягивающего гусеницу усилия.
Поскольку на работоспособность РМШ оказывают значительное влияние величины деформаций и напряжений как от сдвига в резиновой втулке, так и от сжатия ее, при конструировании гусеницы с РМШ стремятся к уменьшению и тех, и других напряжений. Деформация сдвига в шарнире и величина касательных напряжений в нем пропорциональны углу Т поворота одного трака относительно другого. Величина эта зависит от диаметров колес и катков, образующих гусеничный обвод, и от шага гусеницы г,. Чем меньше шаг гусеницы, тем меньше угол у. Однако с уменьшением шага увеличивается число траков в гусенице и число шарниров, что приводит к неизбежному увеличению веса.
Вторым препятствием к уменьшению шага гусеницы является уменьшение прочности трака из-за уменьшения перемычек между проушинами. Типы соединений траков. Для уменьшения угла закручивания резиновой втулки и касательных напряжений в ней целесообразно разделить угол у между двумя группами п о с л е д о в а т ел ь но р а б о т а ю щ и х втулок (рис. Х П!.6, а). При повороте одного трака относительно другого на угол у за счет деформации втулок первого трака палец повернется относительно него на угол —, У а второй трак за счет деформации его резиновых втулок повернется относительно пальца еще на угол —.
Растягивающие гусеу 2 ' ницу усилия воспринимаются в этой схеме резиновыми втулками каждого трака, общая ширина которых не превышает половины ширины гусеницы. Для уменьшения нормальных напряжений необходимо увеличивать ширину втулок, передающих усилие Р. Пример такой конструкции показан на рис. Х П!.6, б. Ширина резиновых втулок может составлять здесь до 80 91 ширины трака, соответственно снизятся и нормальные напряжения по сравнению с предыдущим вариантом.
Однако деформация сдвига в этих втулках будет происходить на полный угол поворота трака у, все втулки данного шарнира будут на скручивание работать п а р а л л е л ь н о, и касательные напряжения возрастут вдвое. Таким образом, ни вариант с последовательной работой резиновых втулок в шарнире, ни вариант с параллельной их работой не имеют существенных преимуществ друг перед другом.
Выбор того или другого типа шарнира в каждом конкретном случае 32* 499 определяется конструктивными соображениями, возможностью получения минимального веса гусеницы, обеспечения лучших условий работы резиновых шин опорных катков, улучшения условий работы зацепления с ведущим колесом. Одним из возможных путей уменьшения напряженности РМШ может быть применение двухшаговой гусеницы, состоящей из г) Рис. Х111.6. Схемы траков с реаиио-металлическим шарниром двух одинаковых частей а и б; соединяемых между собой только пальцами (рис. Х1П.6, в). В этой конструкции резиновые втулки также работают на сдвиг одновременно 1параллельно) на полный угол у, однако здесь свои особенности.
Переход к схеме на рис. ХШ.6, в от схемы на рис, ХП1.6, б можно пояснить через промежуточную условную схему (рис. ХШ.6, г). Эта схема по принципу работы полностью анало- 500 гична схеме на рис. ХП1.6, б, только здесь применены два различных трака: основной 1, в котором проушины обеих сторон имеют резиновые втулки (по аналогии со схемой на рис. ХП1.6, а), и соединительный 2, в котором проушины обеих сторон не имеют резиновых втулок, в них закрепляются пальцы. Уменьшение шага гусеницы, которое, как уже говорилось выше, дает уменьшение угла 7 и, следовательно, касательных напряжений в резиновых втулках, ограничивается в схемах на рис.
ХП1.6, а, б прочностью трака в сечениях Л между проушинами противоположных его сторон. Однако в схеме на рис. ХП1.6, г эта трудность преодолевается тем, что ликвидируются «мостики» х между правой и левой половинами как основного, так и соединительного траков, т. е. мы получаем схему (рис. ХП1.6, в), в которой роль соединительного трака выполняют так называемые перемычки в и г.
Перемычки в здесь одновременно служат и цевками в зацеплении с ведущим колесом, а перемычка г несет на себе направляющий гребень. Таким образом, схема шарнирного соединения траков типа представленной на рис. Х1П.6, в за счет параллельной работы втулок в одном шарнире (т. е. на одном пальце) позволяет уменьшить нормальные напряжения, а за счет уменьшения шага между траками — снизить касательные напряжения.
Шаги между пальцами в одном траке и между пальцами в соседних траках могут быть различными; как правило, гз < г,. Шаг гусеницы в зацеплении с ведущим колесом равен сумме шагов: 1,, = 1„= Гэ + 1э, поэтому гусеница и называется иногда двухшаговой. Этот сложный шарнир можно назвать, шарниром с п а р а л л е л ь н оп о с л е д о в а т е л ь н о й работой резиновых втулок, поскольку в пределах одного шага зацепления последовательно работают резиновые втулки на двух последовательно расположенных пальцах. Для уменьшения величины максимальных касательных напряжений в РМШ независимо от типа шарнира широко применяется предварительный взаимный поворот траков при сборке гусеницы на угол а„ ( ~~ (рис. ХП1.6, д) в сторону рабочего угла поворота.
Это мероприятие приводит к тому, что деформация резины происходит не на угол 0 — у, а на угол л- — . т 2 ' Расчет резино-металлического шарнира. Работоспособность РМШ гусеницы определяется усталостными напряжениями в резине втулок. Втулки эти находятся в сложном напряженном состоянии: к остаточным напряжениям сжатия при запрессовке прибавляются сжимающие напряжения (от предварительного натяжения гусеницы, от растягивающих гусеницу центробежных сил и сил тяги при движении машины) и, самое главное, знакопеременные касательные напряжения от закручивания втулок при изгибе гусеницы. Максимальное значение напряжения будет при г = г, т,„= —,.
(Х П1.11) 2иг~гь Рис. Х!11.7. Расчетная схема реаино- металлического шарнира Дальнейшее решение задачи сводится к нахождению момента, действующего на резиновую втулку в зависимости от ее деформации. Для этого рассмотрим два концентрических слоя втулки на расстоянии г и г+ с(г от оси. Их относительное перемещение под нагрузкой характеризуется величиной г(з, которую можно выразить двояко: г(з = тр г( и с(з = (г+ г(г) с(чр = г г(ф, (Х1П.!2) так как величина сЫф представляет собой величину второго порядка малости. Деформация резиновой втулки (в пределах закона Гука) равна ф = †, где 6 — модуль сдвига резины.
После подстановки зна- С ' чения т из выражения (Х111.10) получим 7И 2ига ЬС (ХП1.1З) Достаточно точный расчет РМШ с учетом всех факторов, влияющих на его долговечность, пока еще не разработан. Приблизительную оценку работоспособности РМШ можно производить на основе опыта эксплуатации и экспериментальных исследований при помощи сравнительного расчета, не учитывающего деформации сжатия резиновых втулок.
В этом расчете принимаются следующие допущения: а) резиновые втулки состоят из большого числа концентрических слоев, не меняющих при работе своей формы и концентричности взаимного расположения; б) деформациями пальца и проушины траков пренебрегают. Расчетная схема приведена на рис. ХП1.7. На поверхности любого концентрического слоя с радиусом г будет действовать момент М = Рг = 2пг'Ьт, где т — касательное напряжение; 6 — ширина втулки; Р— касательная сила в слое. Отсюда т;= —, . (Х1!1.10) Подставляя (Х1П.13) в (ХП1.12), получим откуда ~и лг зп"ьа Интегрируя это уравнение, получим Г о Касательное напряжение зг~б твах = д Д~з г.
— г~ (Х1П.16) Величина 0 зависит от сорта резины и степени предварительного обжатия. В предварительных расчетах рекомендуется принимать 0 = 0,8 —:,1,0 МПа. Допустимая величина [т),„= 0,3 —: —:0,5 МПа. Средние напряжения смятия резиновых колец в шарнире о (Х П1.17) В выполненных работоспособных конструкциях о = 20 —:30 МПа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
