Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 10
Текст из файла (страница 10)
2.2) [257].50а)б)Рис. 2.2. Предварительный угол сборки звеньев:а – последовательная схема работы резиновых элементов; б – параллельная схема работы резиновых элементовНа рис. 2.3 представлен комбинированный резинометаллический шарнирбез ограничителей радиальной деформации [15]. Резинометаллический палец состоит из металлической арматуры постоянного диаметра и резиновых элементов.Растягивающее усилие в гусеничной цепи полностью передается резиновымиэлементами, расположенными в проушине одного звена.
Это вызывает большиедеформации резиновых элементов. Зависимость между растягивающим усилием ирадиальным перемещением – нелинейная. Характер зависимости определяетсягеометрией резиновых элементов, степенью обжатия резины, взаимного расположения колец в одной проушине. Вследствие ползучести резины под нагрузкой впроцессе эксплуатации увеличивается эксцентриситет шарнира, а соответственнои шаг гусеничной цепи.
Кроме того, это приводит к изменению формы резиновогокольца, возрастанию касательных напряжений и прогрессирующему усталостному разрушению при циклическом скручивании резиновых колец.Для снижения влияния растягивающего усилия необходимо увеличивать радиальную жесткость РМШ, что вынуждает использовать резиновые элементы споперечным сечением большой длины и малой высоты, а также максимально заполнять объем шарнира резиновыми элементами.
Применение конструкции с указанными требованиями в моноблочном варианте сопровождается значительнымосложнением сборки и разборки шарнира, а также приводит к повреждению резиновых элементов при запрессовке.51Рис. 2.3. Комбинированный последовательный РМШ без ограничителейВ этом случае применяется конструкция шарнирного соединения, в которойкомплект обрезиненных металлических втулок, запрессованных в проушины звеньев, стягивается гайками на шестигранных пальцах (рис.
2.4). Осевая затяжкашарнирного соединения должна обеспечить герметичность стыков втулок комплекта.Схема втулочного варианта без ограничителей радиальной деформации резиновых элементов обладает рядом недостатков. Из-за неизбежного упругогоудлинения свободных ветвей гусеницы имеют склонность к прощелкиванию испаданию на тормозных режимах. Поэтому для обеспечения надежной работы зацепления (при заднем расположении ведущих колес) необходимо повышать предварительное натяжение гусеничной цепи до 6 кН. Последнее обстоятельство, вопервых, приводит к необходимости использования специального натяжногоустройства (разунификация машины) и, во-вторых, повышает энергетические потери во всех элементах обвода, лишая гусеницу одного из ее важнейших преимуществ.Высокая начальная радиальная жесткость шарнира и значительное предварительное натяжение цепи снижает амортизирующие свойства ведущего участкагусеницы.
При этом недоиспользуются возможности существенного уменьшениядинамической нагруженности трансмиссии.Одновременно с ростом мощностей, масс и скоростей энергонасыщенноготрактора неизбежно возрастают вертикальные составляющие нагрузок на опор-52ную ветвь гусеницы, что требует реализации дополнительных мер по повышениюнесущей способности резиновых элементов, однако резервы для этого в даннойконструкции практически исчерпаны.Кроме того, размещение гаек в отверстиях крайних проушин приводит куменьшению суммарной длины резиновых элементов шарнира и снижению егорадиальной жесткости.Стремление обеспечить легкость сборки и разборки шарнира требует обеспечения хорошей соосности и чистоты внутренней поверхности проушин, высокой точности установки обрезиненных втулок по длине проушины, реализациибольшой затяжки и принудительной периодической проверки ее.Таким образом, несмотря на известные достоинства гусеницы и наличие богатого опыта ее производства и эксплуатации в транспортном машиностроении,эта конструкция при использовании ее на сельскохозяйственном тракторе не совсем удовлетворяет таким важным требованиям как: унификация, простота изготовления, малая трудоемкость технического обслуживания.Рис .
2.4. Втулочный вариант шарнирного соединенияРезиновые элементы достаточно хорошо воспринимают нагрузки вызывающие в них напряжения сжатия. Это свойство учтено в конструкции (рис. 2.5) [28].Шарнир состоит из двух резиновых элементов, которые расклинены в проушинахс прямоугольным сечением отверстий ромбовидным пальцем.53Испытания показали, что конструкция обладает недостаточной радиальнойжесткостью РМШ, что приводило к вытягиванию гусеничных цепей, ухудшениюработы зацепления и интенсивному разрушению резиновых элементов.Рис. 2.5. Конструкция РМШ с резиновыми элементами, работающими на сжатиеОсновным недостатком вышеописанных конструкций РМШ гусеничногодвижителя при оценке их долговечности является то, что резиновые элементыполностью воспринимают действующие на шарнир силы и моменты, что приводит к большим деформациям резины и быстрому разрушению резиновых элементов.Впервые конструктивное решение, позволившее значительно повысить долговечность резиновых элементов, было предложено Толчинским Н.А.
[16]. Варианты конструкции резинометаллического шарнира комбинированного типа сжестким ограничителем радиальной деформации резиновых элементов для гусеничных машин представлены на рис. 2.6.Металлические втулки, выполняющие роль ограничителя радиальной деформации, устанавливаются в разных вариантах: на рис. 2.6,а изображена втулка,жестко фиксированная на пальце; на рис. 2.6,б втулка, фиксированная в проушине; на рис.
2.6,в плавающая втулка.В конструкциях гусеничных машин получил применение вариант, представленный на рис. 2.6,а. Ограничители радиальной деформации, устанавливаемыемежду резиновыми элементами РМШ (рис. 2.6, поз. 3) могут быть выполнены заодно целое с пальцем или устанавливаться на палец с натягом.54Рис. 2.6. РМШ с ограничителем радиальной деформации:1 – палец; 2 – резиновые кольца; 3 – металлическая втулка; а – втулка, жестко фиксированнаяна пальце; б – втулка, жестко фиксированная в проушине; в – плавающая втулкаОграничитель радиальной деформации обеспечивает работу резиновых элементов в более благоприятных условиях, упругая деформация резиновых колецограничивается величиной радиального зазора между ограничителем и проушиной, что обеспечивает снижение напряжений вызванных растягивающим усилиемв цепи.
До момента касания ограничителя и проушины шарнирное соединениеобладает высокой радиальной податливостью, что способствует снижению динамических нагрузок в гусеничном обводе. При достижении эксцентриситета шарнира величины радиального зазора между ограничителем и поверхностью проушины, ограничитель касается проушины. С этого момента радиальная жесткостьшарнира значительно возрастает. Это обеспечивает стабильность шага гусеничной цепи и способствует нормальной работе зацепления с ведущим колесом прималых величинах предварительного натяжения.
Стабилизация шага цепи способствует снижению энергетических потерь в обводе.Конструкция шарнирного соединения с ограничителями радиальной деформации может быть реализована в качестве моноблочного варианта (рис. 2.7) или55втулочного варианта РМШ с ограничителями радиальной деформации [17] (рис.2.8).Рис. 2.7. Резинометаллический палец моноблочной конструкциис ограничителями радиальной деформацииДля втулочного варианта РМШ с ограничителями радиальной деформациисохраняются недостатки, связанные с обеспечением нераскрытия стыков междувтулками и более высокие требования при изготовлении и сборке гусеницы.С целью повышения износостойкости [17] (рис. 2.8) на внешнюю поверхность ограничителей нанесен слой пластмассы.
В процессе эксплуатации отмечается некоторое преимущество гусениц, имеющих втулки, покрытые антифрикционной пластмассой. Средний износ втулок как покрытых пластмассой, так и металлических практически одинаков и не превышает 2 мм за период эксплуатации.Однако износ проушин контактирующих с пластмассой составляет 0,3-0,5 мм илипрактически отсутствует.
Что позволяет осуществить замену РМШ [101].Рис. 2.8. Втулочный вариант с ограничителями радиальной деформации56Металлический ограничитель радиальной деформации резинометаллического шарнира (рис. 2.9) соединяется с пальцем через резиновые втулки [18]. Благодаря податливости резины втулок в таком шарнире менее жесткие требования ксоосности проушин. Кроме того, жесткость шарнира изменяется не так резко какв случае с металлическим ограничителем (рис. 2.6), что способствует снижениюдинамических нагрузок и износу контактирующих поверхностей металлическогоограничителя и проушины. Ограничитель может состоять из чередующихся металлических и резиновых втулокРис. 2.9. РМШ с упругим ограничителем радиальной деформации:1 – проушина; 2 – резиновые кольца; 3 – металлические втулки; 4 – резиновые элементы; 5 - палецВ конструкции резинометаллического шарнира (рис.
2.10) [19] функциюограничителя радиальной деформации для резиновых элементов крайних проушин выполняет металлическая вставка, которая запрессована в отверстие проушины.В процессе сборки шарнирного соединения резинометаллические элементызапрессовываются через направляющий конус в проушину звена. Несмотря на то,что применение жидкой смазки значительно снижает силы трения между контактирующими поверхностями резинового элемента и металлом, во время запрессовки резиновые элементы подвергаются значительным деформациям в осевомнаправлении. В результате этой деформации резина наплывает на ограничительные кольца и попадает в радиальный зазор образованный внешней поверхностьюограничителя и поверхностью направляющего конуса или поверхностью проушины. В результате происходит повреждение резиновых элементов при сборке.
Что-57бы исключить наплыв резины на ограничитель в процессе сборки шарнирного соединения, предложена конструкция [20] с асимметричным расположением ограничителя по отношению к вертикальной оси проушины звена гусеницы (рис.2.11).Рис. 2.10. Конструкция РМШ с пробками-заглушкамиРис. 2.11. РМШ со смещенным ограничителем радиальной деформации:1, 2 – резиновые кольца; 3 – палец; 4 – проушина; 5 – металлические кольцаВ шарнире [21], представленном на рис.
2.12, ограничители радиальной деформации резиновых элементов представляют собой цилиндрические пружины спрямоугольным профилем сечения витка. Внутренний диаметр ограничителейменьше диаметра пальца, что обеспечивает их фиксацию относительно пальца.58Рис. 2.12. Резинометаллический шарнир с ограничителем из спиральной пружины:1, 2 – звенья гусеницы; 3 – палец; 4 – ограничительные втулки; 5 – резиновые кольцаНаиболее перспективными с точки зрения повышения долговечности шарнирного соединения являются конструкции резинометаллических шарниров с резиновыми элементами сложной геометрической формы.
Форма и конструктивныепараметры шарнира оказывают значительное влияние на интегральные характеристики шарнира, такие как угловая и радиальная жесткости. Основной цельюприменения формы резинового элемента шарнирного соединения (рис. 2.13) является стремление увеличить радиальную жесткость шарнира без применения ограничителей радиальной деформации [281].Рис. 2.13. «Грибковый» вариант резинометаллического шарнираВ этом варианте резиновый элемент состоит из резиновых полуколец, расположенных в нижней части элемента. Верхняя часть элемента образованасплошным резиновым полуцилиндром.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
