Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

2.31) [34] применены тонкослойные резиновые элементы, что обеспечивает высокую осевую жесткость катка, а чередование резиновых и металлических колец способствует отводу тепла. Одним из ос-73новных недостатков конструкции являются высокие касательные напряжения, вызванные радиальным перемещением обода относительно ступицы катка.Рис. 2.30. Опорный каток гусеничного движителя с внутренними амортизаторами:1 – обод, 2 - диски; 3 – проемы; 4 - внутренние диски; 5 – распорная втулка; 6 – резиновые элементы; 7 – наружные диски; 8 – ступица; 9 – гайкаРис.

2.31. Опорный каток гусеничного движителя с тонкослойнымивнутренними амортизаторами:1 – ступица, 2 – обод; 3 – опорный диск; 4 – резинометаллические элементы; 5 – промежуточный диск ободаСтремление совместить положительные свойства катков с внутреннимиамортизаторами и с внешней шиной привели к созданию конструкции, представленной на рис. 2.32 [292]. Резинометаллический бандаж с внешней шиной в этой74конструкции упруго соединяется элементами внутренней амортизации со ступицей опорного катка. Резиновые элементы внутренней амортизации работают насдвиг и сжатие, и воспринимают нагрузки не только в радиальном направлении,но и в осевом, что позволяет снизить динамический нагрузки при взаимодействииопорного катка с направляющими гребнями траков гусеницы.Элементы микроподрессоривания в конструкции направляющих колес работают, как правило, на сжатие и имеют металлический бандаж, состоящий из отдельных сегментов [293, 294].Рис.

2.32. Опорный каток гусеничного движителя с внутреннимиамортизаторами и внешней шинойНа рис. 2.33 представлена конструкция направляющего колеса с микроподрессориванием [295], в которой между цельным металлическим бандажомустановлены кольцевые резиновые элементы, работающие на сжатие. Максимальная деформация резиновых элементов ограничена радиальным зазором между диском ступицы и диском бандажа.Прежде чем перейти к анализу конструкций опорных катков малого диаметра, необходимо сказать, что внутренние резиновые амортизаторы нашли широкоеприменение в конструкциях колес железнодорожного транспорта. В конструкцияхжелезнодорожных колес резиновые амортизаторы работают на сжатие, сдвиг, илиподвергаются одновременно деформациям сжатия и сдвига.75Рис. 2.33.

Направляющее колесо гусеничного движителя с микроподрессориваниемПри проектировании опорных катков большого диаметра необходимо ориентироваться на конструкции колес железнодорожного транспорта, так как опытих применения и разнообразие конструкций значительно выше, чем опорных катков с внутренними резиновыми амортизаторами гусеничных машин.

На рис. 2.34представлена конструкция железнодорожного колеса с резиновыми элементами,работающими на сдвиг и сжатие [296, 297]. В обеих конструкциях предусмотреноограничение радиальной деформации резиновых элементов.В опорных катках малого диаметра нашли применение в основном схемы, вкоторых резиновые элементы работают на сжатие или испытывают совместныедеформации сжатия и сдвига.Рассмотрим подробнее и проанализируем примеры конструкций опорныхкатков малого диаметра с внутренними резиновыми элементами.76а)б)Рис. 2.34. Железнодорожное колесо с микроподрессориванием:а – резиновые элементы работают на сдвиг; б - резиновые элементы работают на сдвиг и сжатиеодновременноОдна из первых конструкций опорного катка гусеничного движителя свнутренними амортизаторами представлена на рис.

2.35 [286]. К основным недостаткам этой конструкции можно отнести то, что ободья опорного катка жесткоудерживаются в осевом направлении, то есть, не подрессорены. Конструкция непозволяет осуществлять осевое поджатие резиновых элементов, что делает невозможным регулировку его радиальной жесткости. Тем не менее, в конструкции заложена принципиальная идея снижения динамических нагрузок действующих прикачении опорного катка по полотну гусеничного движителя путем применениявнутренних амортизаторов. Это предложение послужило направлением для создания новых конструкций подобного типа.В конструкции опорного катка, представленной на рис. 2.36, резиновые элементы работ на сдвиг и сжатие [287].

Резиновые элементы привулканизованы кметаллической арматуре, которая устанавливается на внешний диаметр ступицы иво внутренний диаметр бандажа. От осевого смещения резиновые элементыудерживаются гайками и выступами на ступице. Наружный металлический бандаж подрессорен как в радиальном, так и в осевом направлении. Одним из основ-77ных недостатков конструкции является отсутствие ограничителей радиальной деформации и возможности регулировать радиальную и осевую жесткость опорногокатка с помощью предварительной затяжки резиновых элементов.Рис.

2.35. Опорный каток малого диаметра с внутренними амортизаторами,работающими на сжатиеРис. 2.36. Опорный каток малого диаметра с внутренними амортизаторами,работающими на сжатие и сдвигКонструкция опорного катка (рис. 2.37) [288] характеризуется высокой радиальной и осевой жесткостью. Сплошной резиновый элемент большой длины ималой высоты расположенный между цилиндрическими поверхностями ступицыи обода, обладает высокой жесткостью в первую очередь в радиальном направлении.

Высокая жесткость не позволяет добиться первостепенной задачи примене-78ния внутренних амортизаторов – снижения динамических нагрузок, что принесомненном усложнении конструкции опорного катка по сравнению с конструкцией без внутренних амортизаторов делает его применение нецелесообразным.Увеличение толщины резинового элемента позволяет снизить радиальную жесткость, однако при этом вследствие гистерезиса значительно увеличится теплообразование в резиновом элементе, что с учетом плохой теплопроводности резиныприведет к повышению температуры и к быстрому термомеханическому разрушению.Рис. 2.37.

Опорный каток малого диаметра с внутренними амортизаторами,работающими на сжатие с блокированным бандажомВ конструкции катка представленной на рис. 2.38 использованы кольцевыерезиновые элементы прямоугольного сечения с предварительной осевой затяжкой, работающие на сжатие. Осевая затяжка осуществляется пятью болтами равнорасположенными по окружности. Испытания показали, что каток обладаетслишком большой радиальной жесткостью. Это объясняется минимальной свободной поверхностью для вспучивания резины. Попытка изменить конфигурациюсечения резиновых колец (при прочих равных условиях) не дала существенногоизменения характеристик катка. Таким образом, основным недостатком катка является высокая радиальная жесткость.

С целью уменьшения радиальной жесткости резины была увеличена кольцевая поверхность осевого вспучивания и высотаколец. Однако помимо снижения радиальной жесткости это привело к нестабиль-79ности рабочих характеристик статического радиального нагружения (ползучестьпод нагрузкой).Рис. 2.38. Опорный каток малого диаметра с внутренними кольцевыми амортизаторамис прямоугольным сечением, работающими на сжатиеС целью уменьшения проскальзывания резины относительно охватывающихповерхностей и возможности осуществления оптимального соотношения радиальной и осевой жесткости был разработан вариант с резиновыми элементами,работающими на сдвиг и сжатие (рис.

2.39). В этом варианте резиновые кольцаовального сечения имеют развал и привулканизовываются к штампованнымобоймам. Лабораторные испытания катка показали [324], что введение в конструкцию резиновых элементов позволяет снизить динамические нагрузки, вызванные радиально направленным ударом на оси катка на 58%. Кроме того, этоконструктивное исполнение обеспечило стабильность характеристик радиальнойжесткости. Полевые испытания [325] этого варианта катков проводились на заводском полигоне «Алтайского тракторного завода» на пахоте. В результате испытаний были выявлены следующие недостатки: быстрое истирание наружныхповерхностей тонкостенных обойм; радиальные трещины на обоймах; большиеостаточные деформации резиновых колец в осевом направлении; проникающее отпериферии к центру отслоение резины от обоймы с последующим быстрым разрушением резины; форсированный износ и разрушение резиновых элементов задних опорных катков.80Рис.

2.39. Опорный каток малого диаметра с внутренними кольцевымиамортизаторами овального сечения, работающими на сдвиг и сжатиеОсновными причинами малой работоспособности резиновых элементовопорных катков испытанной конструкции являются: некачественное креплениерезины к обоймам; большая радиальная податливость, вызывающая большие деформации резины при качении катка; ослабление затяжки при разрушении обойми проскальзывание резины относительно ступицы и бандажа.Описанная группа катков обладает относительной простотой изготовления инебольшой металлоемкостью.

Принципиальными недостатками схемы являются:неравномерность распределения напряжений по сечению резиновых колец, большое расстояние от центра теплообразования до поверхностей возможного теплоотвода, невозможность регулирования осевой затяжки, непосредственный контактповерхности резиновых элементов с грунтом, и, наконец, отсутствие блокировкиобоих бандажей, что может привести к перегрузке резиновых колец.Стремление разделить функции при восприятии осевых и радиальныхнагрузок и увеличить несущую поверхность резины привело к созданию опорногокатка, представленного на рис. 2.40 [31].Между ободом и ступицей свободно посажены резиновые кольца, воспринимающие только радиальную нагрузку и работающие на сжатие. Обод каткафиксируется на ступице от осевых перемещений с помощью резиновых колец,работающих на сдвиг и воспринимающих как осевые, так и радиальные нагрузки.81Кольца посажены с предварительным натягом между металлическими кольцами ишайбами с буртом, одна из которых приварена к ступице, а вторая - фиксируетсязамковыми полукольцами.Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации