Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Повышение температуры резиновых колец приводит к изменениюфизико-механических свойств резины и значительно снижает их долговечность.Наибольшей склонностью к повышению температуры резиновых колец обладаютгусеничные цепи, в конструкции которых применяются звенья, имеющие резиновые элементы препятствующие теплоотдаче вследствие низкой теплопроводностирезины с одной стороны, а с другой – сами являются источником тепла образующегося при их циклическом деформировании во время движения гусеничной машины.С целью улучшения теплоотдачи от резиновых колец шарнира и обеспечения их нормального температурного режима работы во время движения гусеничной машины предложена конструкция (рис. 2.24) [284].
Представленная конструкция имеет пустотелый резинометаллический палец, запрессованный в отверстие проушины звена. В полости пальца находится жидкость, которая контактируя с наиболее горячими участками пальца, как правило, расположенными в центральной части проушины испаряется, тем самым отнимая тепло у этих поверхностей и, впоследствии, конденсируется и отдает тепло на более холодных участкахрасположенных в месте крепления пальца к соединительным скобам.67Рис. 2.24. Резинометаллический шарнир гусеничного движителя:1- проушина звена; 2 – пустотелый металлический палец; 3 - резиновый элемент; 4 – соединительная скоба; 5 – жидкость; 6 - заглушка2.2. Конструкции опорных катков и направляющих колес с резиновымиэлементами внутренней амортизацииОдним из высоконагруженных элементов гусеничного движителя являетсяопорный каток, который при качении по полотну гусеничной цепи подвергаетсязначительным динамическим нагрузкам, вызванным звенчатостью цепи, неровностью опорной поверхностью пути и колебаниями корпуса гусеничной машины.Нагрузки, возникающие при взаимодействии опорного катка с полотном гусеничной цепи, приводят как к повышенным динамическим контактным напряжениям впаре «бандаж опорного катка – беговая дорожка», так и к высоким объемнымнапряжениям, действующим в звеньях и пальцах шарнирного соединения гусеничной цепи.
Высокие контактные напряжения способствуют интенсивному износу металлического бандажа опорного катка и беговой дорожки звена. Высокиеобъемные динамические напряжения снижают усталостную прочность звеньев ипальцев и совместно с износом являются одним из основных факторов лимитирующих ресурс гусеничного движителя и машины в целом.Для снижения динамических нагрузок, действующих на элементы гусеничного движителя, применяют силовые резиновые элементы в конструкциях опорных катков.Опорные катки с внешней ошиновкой нашли широкое применение в быстроходных гусеничных машинах, в которых, как правило, используются так называемые катки большого диаметра и к долговечности элементов предъявляются не68такие жесткие требования как к элементам ходовой части сельскохозяйственныхгусеничных тракторов.Применение резиновой ошиновки опорного катка позволяет снизить динамические нагрузки на элементы гусеничного движителя (беговую дорожку тракаи каток), повышая этим срок службы гусеницы и подшипников опорного катка, атакже предохраняя от разрушения и сам каток.
Особенно проявляется это преимущество при движении на транспортных режимах с большими скоростями потвердым каменистым грунтам и булыжнику.Однако условия работы резиновых шин достаточно тяжелые [327, 378]. Прикачении опорного катка по гусеничному полотну резиновая шина испытываетзначительные деформации, которые носят циклический характер, в результатепроисходит саморазогрев резины, что приводит к термомеханическому разрушению [105]. Кроме того, внешняя шина подвержена износу и не защищена от воздействия агрессивной среды (озона, солнечных лучей, масел) и инородных предметов.Расширение области применения гусеничных машин [38, 81, 83, 113, 164,165, 182, 250, 268], повышение требований [9, 101, 102, 117, 152, 153, 163, 232,239, 275] к долговечности элементов гусеничного движителя с одновременнымростом удельных нагрузок и стремление к снижению металлоемкости вынуждаетприменять новые конструктивные решения при проектировании опорных катков.Одним из возможных вариантов конструкции, удовлетворяющей указанным требованиям, является опорный каток, в котором упругая связь между ступицей иметаллическим бандажом осуществляется с помощью резиновых элементов внутренней амортизации.В опорных катках с внутренними резиновыми элементами резина работает вболее благоприятных условиях [327, 378], а именно, большая ее часть защищенаот воздействия агрессивной среды, резиновые элементы воспринимают деформации сжатия и сдвига, резина защищена от прямого воздействия инородных предметов, попадающих между гусеничным полотном и опорным катком.
Все это позволяет значительно увеличить долговечность резинового элемента. Еще одним69немаловажным плюсом конструкций с внутренними резиновыми элементами является их ремонтопригодность. В таких конструкциях наименее долговечнымиявляются как сами резиновые элементы, так и наружный бандаж, замена которыхпри ремонте гусеничного движителя, для некоторых конструкций, возможна бездемонтажа всего опорного катка.По способу передачи нагрузки на резиновые элементы опорные катки свнутренней амортизацией можно разделить на четыре основные группы:- с кольцевыми резиновыми элементами, работающими под действием вертикальных нагрузок на сдвиг (рис.
2.25,а);- с кольцевыми резиновыми элементами, работающими под действием вертикальных нагрузок на сжатие (рис. 2.25,б);- с V-образными или коническими резиновыми элементами, работающимипод действием радиальных нагрузок на сжатие и сдвиг одновременно или с разделенными резиновыми элементами каждый из которых воспринимает только одинвид деформации (рис. 2.25,в);- с промежуточными резиновыми элементами, выполненными в виде сайлент-блоков, шайб и т.д., установленными между ступицей и ободом.Опорные катки с кольцевыми резиновыми элементами, работающими насдвиг, обладают большой радиальной и малой осевой податливостью [196].
Резиновые элементы предварительно сжимаются в осевом направлении, что повышаетих усталостную прочность, а равномерная нагрузка всего сечения кольца присдвиге в сочетании с простой его конфигурацией существенно снижает вероятность появления мест с концентрацией напряжений.70а)б)в)Рис. 2.25.
Схемы работы резиновых элементов опорных катковс внутренней амортизациейКонструкции опорных катков этой группы позволяют осуществлять дополнительную затяжку резиновых элементов в процессе эксплуатации.Конструкции опорных катков с резиновыми элементами, работающими насжатие, несколько проще описанных выше. В таких конструкциях резиновыйэлемент принудительно вводится между бандажом и ступицей катка, радиальнаяжесткость его выше, чем у элемента, работающего на сдвиг. Осевая податливостьвыше радиальной и резиновые элементы под действием осевых сил довольнобыстро изнашиваются. Главным недостатком схемы является недоиспользованиедля передачи полезной нагрузки всего объема резины одновременно.
Под нагрузкой работает лишь участок кольца, расположенный в нижней части опорного катка, что ведет к неравномерному распределению напряжений в резине и заставляетувеличивать размеры сечений.Более удачным компромиссным решением является использование резиновых элементов V-образного сечения, работающих одновременно на сдвиг и сжатие. Расчетом параметров и угла развала колец можно получить оптимальное соотношение между радиальной и осевой податливостью. Так как резина в этомслучае нагружена более рационально, необходимый объем ее может быть меньше,чем в предыдущих случаях и составлять около 60% от объема первых двух вариантов.71Опорные катки четвертой группы с промежуточными резиновыми элементами могут иметь различное конструктивное оформление.
В отличие от второйгруппы все резиновые элементы одновременно и равномерно будут передаватьрадиальную нагрузку. Объем резиновых элементов будет меньше, уменьшитсятакже их податливость, а напряжения, по сравнению со сплошными кольцевымиэлементами, увеличиваются.В конструкциях опорных катков быстроходных гусеничных машин получили применение кольцевые резиновые элементы, работающие на сдвиг (рис. 2.26 2.29) [69, 234, 257, 327].Рис. 2.26. Опорный каток гусеничного движителя тяжелого танка КВ-1Рис. 2.27. Опорный каток гусеничного движителя САУ «Фердинанд»72Рис. 2.28.
Опорный каток гусеничного движителя танка «Тигр»Рис. 2.29. Опорный каток гусеничного движителя с внутренними амортизаторами,работающими на сдвигВ опорном катке (рис. 2.30) [36] резиновые элементы 6 привулканизированык внутренним дискам 4 и поджаты наружными дисками 7. Резиновые элементыпредставленной конструкции обладают большой осевой жесткостью. Радиальнаяжесткость может регулироваться величиной осевого обжатия резиновых колец, арадиальная деформация ограничена радиальным зазором между внутреннимидисками 4 и ступицей 8.В конструкции опорного катка (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
