Талу К.А., Козлов А.Г. - Конструкция и расчёт танков (1066317), страница 78
Текст из файла (страница 78)
22 приведены значения долговечности подшипников трех катков характерных типов: цельно- металлического катка танка КВ, катка с резиновыми шинами танка Т-34 н катка с резиновыми шинами танка Ь(4-А2, имевшего резино-металлические гусеницы. Таблица хг Расчетная аоаговечность поашипиинов катка в часах Каток танка Тип подшипников При прянатинейнои ав>пкенин Прн повороте Прп проектировании опорного катка перед конструктором стоит задача выбрать тпп и схему размещения подшипников. Учитывая возрастание радиальной нагрузки на подшипники при повороте танка с увеличением диаметра катка, нецелесообразно'до- .0„ пускать отношение — "— больше б.
а —,Ь 5. Расчет резиновых шин опорных катков Расчет шины на нагрев. Шины являются самой на~руженной частью в гусеничном движителе танка. При работе танка наблюдаются тепловые, механические н усталостные разрушения шин опорных катков. Нагрев танковой шины зависит от конструктивных параметров (диаметр катка, толщина и ширина шины), физических свойств материала (коэффициенты внутреннего трения, теплообмена и тепло- передачи) и режима работы (скорость движения танка и нагрузка на каток).
Нагрев шины является следствием выделения тепла от внутреннего трения в резиновом массиве при ее деформациях. Если считать, что при работе катка в результате деформации шины элементарная площадка Иг перенесена нз положения нт — а в положение гп' — п' (фиг.
272), то затрата работы на зто Ий' = — д Ь (и+ I) г(нг)И, 1 2 где д — удельное давление на опорной поверхности шины; Ь вЂ” ширина шины. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
