Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 15

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

Текст из файла (страница 15)

Это вызвано, в первую очередь, стремлением выполнить противоречивые требования к конструкциям опорных катков и необходимостью реализовать в жестких ограничениях на габаритыконструкции. Обеспечение достаточно высокой радиальной жесткости катка, позволяет при эксплуатации исключить большие деформации и саморазогрев резиновых элементов до предельных температур. В то же время конструкция должнаобладать достаточной податливостью, чтобы обеспечивать снижение динамических нагрузок при взаимодействии опорного катка со звеньями гусеничной цепи.Резервом для повышения работоспособности конструкции опорных катков малогодиаметра с внутренними резиновыми амортизаторами является применение ограничителей деформации.4. Для оценки работоспособности резиновых элементов конкретной конструкции необходимо знать их напряженно-деформированное состояние, вызванное сборкой рассматриваемого узла и напряжений, деформаций, температур воз-90никающих в теле резинового элемента во время последующей эксплуатации.Определить напряженно-деформированное состояние резиновых элементов, имеющих сложную геометрическую форму не возможно без разработки методов расчета на основе соотношений нелинейной теории упругости и применения численных методов.

Кроме того, необходимо знать характеристики жесткости резиновыхэлементов и иметь возможность оценить их влияние на динамические нагрузки,возникающие в элементах гусеничного движителя, чтобы определить целесообразность применения резиновых элементов рассматриваемой конструкции.913. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ГУСЕНИЧНОГО ДВИЖИТЕЛЯС РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИСтремление конструкторов повысить технико-экономические показателисовременных гусеничных машин вынуждает применять новые материалы для создания более совершенных конструкций гусеничного движителя.Повышение скоростей движения быстроходных гусеничных машин и энергонасыщенности сельскохозяйственных тракторов привело к росту динамическихнагрузок действующих на элементы гусеничного движителя.

Возросший уровеньдинамических напряжений отражается на прочности, надежности и долговечности элементов гусеничного движителя. Снижение динамических нагрузок в гусеничном движителе представляет важную инженерную проблему, для решения которой необходимо понимание динамического поведения элементов гусеничногодвижителя.Одним из путей решения задачи снижения динамической нагруженности иувеличения срока службы элементов гусеничного движителя является использование в его конструкции силовых резиновых и резинометаллических элементов.Характеристики жесткости и демпфирования резиновых элементов оказываютзначительное влияние на эффективность применения резиновых элементов с точки зрения снижения динамических нагрузок в гусеничном движителе.

Обоснованный выбор характеристик жесткости резиновых элементов можно осуществить, располагая зависимостями влияния радиальной, угловой, осевой жесткостями на динамические составляющие нагрузок, действующие на элементы ходовой части гусеничной машины. Кроме того, для обоснованного выбора конструктивных параметров силовых резиновых элементов необходимо знать нагрузки,действующие на них во время эксплуатации гусеничной машины на различныхрежимах и условиях движения.Поиск зависимостей влияния жесткости резиновых элементов на динамическую нагруженность гусеничного движителя с помощью экспериментальных методов обладает значительной трудоемкостью.

Кроме того, изменение параметровконструкции, таких как шаг звена, диаметр направляющего или ведущего колеса,92диаметр опорных катков делает малопригодными результаты предыдущих исследований. Изменение характеристик жесткости резиновых элементов также оказывает влияние на динамические нагрузки, действующие на элементы гусеничногообвода. Еще больше усугубляется ситуация при изменении структуры конструкции гусеничного движителя.

Эти обстоятельства привели исследователей к необходимости разработки математических моделей для описания динамического поведения элементов гусеничного движителя.В последние годы развитию методов для исследования динамики гусеничного движителя уделяется много внимания. Это связано как с развитием методовисследования динамики систем твердых тел, так и быстро растущими возможностями вычислительных машин.В настоящей работе представлены математическая модель и алгоритм расчета, позволяющие описать движение гусеничного движителя с силовыми резиновыми и резинометаллическими элементами. Одной из основных задач разрабатываемой математической модели является определение нагрузок, действующихна резиновые элементы гусеничного движителя.

Определяемые динамическиенагрузки являются функциональными ограничениями задач оптимального проектирования силовых резиновых элементов и являются неотъемлемой частью численного алгоритма оптимизации.3.1. Уравнения динамики элементов гусеничного движителяУравнения динамики, как отдельных элементов и механизмов, так и всегогусеничного движителя в целом, выражают зависимости параметров состояниямеханической системы от времени.

Точное математическое описание явлений,протекающих в гусеничном движителе, связано с большими трудностями.Усложнение математических моделей для описания механического поведения гусеничного движителя требует значительных затрат времени при решении на ЭВМ[336], в то время как решение задач динамики является лишь частью оптимизационного алгоритма. Поэтому к разрабатываемой математической модели предъявляются требования, которые с одной стороны обеспечивают получение необхо-93димой информации о нагрузках, действующих на резиновые элементы гусеничного движителя, а с другой стороны должны иметь низкие вычислительные затраты.Учитывая вышесказанное, сделаем ряд допущений, упрощающих математическую модель динамического поведения гусеничного движителя:- механическая система, состоящая из корпуса гусеничной машины, ведущего колеса, направляющего колеса и элементов амортизационно-натяжногоустройства, рычагов подвески, опорных катков, звеньев гусеничного обвода совершает плоское движение;- звенья, опорные катки, рычаги, колеса являются абсолютно жесткими, недеформируемыми элементами;- связь между элементами гусеничного движителя реализуется в виде упругих, вязкоупругих соединений или абсолютно жесткого контакта;- диссипативные силы во фрикционных связях пренебрежительно малы;- между звеньями гусеничного движителя и грунтом реализуется упругопластическая связь.Для описания состояния механической системы введем обобщенные координаты, фиксирующие положение каждого элемента в системе (рис.

3.1) [118,492, 503].Рис. 3.1. Положение элемента в глобальной системе координатКак показано на рис. 3.1 положение i - го элемента в глобальной системеXOY описывается вектором Ri . Кроме того, вводится вмороженная в тело локальная система координат iOi i , центр которой совпадает с центром масс тела.94Положение любого элемента в системе определяется координатами его центрамасс и углом поворота элемента i относительно глобальной системы координат.Таким образом, в качестве обобщенных координат принимаем для каждого телаqi   xiyii  .TПоложение произвольной точки Р тела i - го элемента в глобальной системекоординат определяется вектором RPi  Ri  rPi ,(3.1)или через координаты глобальной и локальной систем координатxPi  xi  Pi cos i  Pi sin i ;yPi  yi  Pi sin i  Pi cos i .(3.2)Представим выражения (3.2) в матричной форме xPi   xi  cos i     y Pi   yi   sin i sin i   Pi  .cos i  Pi (3.3)При реализации численного алгоритма решения системы дифференциальноалгебраических уравнений, с помощью которых описывается движение элементовгусеничного движителя, выполняются операции над матрицами.

Поэтому в дальнейшем приводимые выражения будут сопровождаться записью в матричнойформе.3.1.1. Уравнения кинематических связей между элементамигусеничного движителяКинематические уравнения связей могут быть получены при рассмотрениидвух сопрягаемых элементов i и j показанных на рис. 3.2.

Возьмем произвольныеточки Pij и Pji соответственно в i-ом и j-ом элементах, положение которых в локальных системах координат определяется векторами rij и rji . Указанные точкисоединяются вектором rp   rp  Ri  rij  R j  rji .(3.4)95Рис. 3.2. Фиксирующее положение элементов в многомассовой системеВыражению (3.4) соответствуют два уравнения связей, которые в матричной форме имеют вид xP   xi  cos i     y P   yi   sin i sin i   Pi   x j  cos  j  cos i  Pi   y j   sin  j sin  j   Pj  .cos  j  Pj (3.5)В случае абсолютно жесткого шарнирного соединения двух тел (рис. 3.3)векторrp  0Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации