Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 19
Текст из файла (страница 19)
В программном комплексе, представленная схема условно разделена на три отдельных подсистемы.Рис. 3.10. Окно программы для ЭВМ DTRAK114В первую систему входят элементы, имеющие постоянные кинематическиесвязи – это корпус гусеничной машины, который с помощью цилиндрическихшарниров соединен с рычагами балансиров, кривошипом направляющего колеса,поддерживающими катками. Также в эту систему входят опорные катки инаправляющее колесо, шарнирно соединенные с рычагами балансиров и кривошипом соответственно.
В процессе движения эта система не меняет своей структуры. Кинематические связи между элементами не изменяются, силовые связи(упругие или вязкоупругие) сохраняются, но вследствие нелинейности их характеристик уточняются на каждом шаге решения.Второй системой является почва.
Моделирование поверхности и свойствосуществлено с помощью конечных элементов. Количество конечных элементов,длина поверхности пути, а также глубина слоя почвы могут задаваться произвольно, что оказывает влияние на объем вычислительных затрат.Третьей системой является гусеничный обвод, включающий в себя звенья ипальцы, соединенные вязкоупругими связями. Когда под действием растягивающего усилия в цепи величина радиальной деформации резиновых элементов становится равной величине радиального зазора между ограничителем и проушиной,тогда ограничитель входит в контакт с проушиной, при взаимном угловом смещении звена и пальца возникает сила трения, пропорциональная силе нормального давления в зоне контакта (рис. 3.11). Поэтому дополнительными силовымифакторами являются силы трения и моменты этих сил, дополнительно нагружающие смежные элементы [75, 77, 221, 225].
Суммарные радиальная и угловаяжесткости резиновых элементов, расположенных в смежных звеньях шарнира споследовательной схемой работы, всегда отличаются, что обусловлено конструктивными особенностями шарнира. Так для существующих пятипроушенных вариантов РМШ при стремлении обеспечить равные суммарные угловые жесткостиэлементов, расположенных в двойных и тройных проушинах, суммарная радиальная жесткость резиновых двойных проушин всегда будет выше, чем тройных.Поэтому всегда в контакт будут раньше вступать ограничители тройных проушин, а сила трения и момент трения также всегда будут выше в контакте ограни-115чителей тройных проушин. Поэтому одной из задач, которую необходимо решитьпри определении нагрузок, действующих на резиновые элементы шарнирного соединения звеньев гусеничного движителя, является оценка влияния момента трения в контакте «ограничитель-проушина» на угол закручивания резиновых элементов смежных звеньев [77, 221].Рис.
3.11. Взаимодействие проушины звена и ограничителярадиальной деформации шарнираЭлементы третьей системы, а именно звенья цепи, образуют кинематические связи с элементами первой и второй системы. Формирование связей междуэлементами третьей и первой системами осуществляется при соблюдение геометрических условий. Разрушение связей - при нарушении геометрических и силовых условий. Так разрушение кинематической связи между бандажом опорногокатка и беговой дорожкой звена наступает при отрыве опорного катка от беговойдорожки, а условием разрушения связи является направление силы реакции, которая определяется с помощью множителей Лагранжа. Для формирования связигусеничной цепи с почвой выполняется проверка взаимного расположения звеньев и узлов конечно-элементной модели почвы. При соблюдении определенныхгеометрических условий на узел и на элемент (звено цепи) накладывается связь.Условием разрушения связи является направления силы реакции в узле.На рис.
3.12 представлено изменение угла закручивания резинового элемента при перемещении шарнира по периметру гусеничного обвода. Влияние момента трения, вызванного контактом ограничителя и проушины, не учитывается. Результаты получены для гусеничного трактора класса 3 при движении на первой116передаче с крюковой нагрузкой. Из рисунка видно, что резиновые элементыдвойных проушин и на ведущем колесе и на направляющем закручиваются набольший угол.
При этом максимальная величина угла закручивания не превышает6,00.Рис. 3.12. Угол закручивания резиновых элементов шарнира (скорость движениятрактора 0,93 м/с, жесткости РЭ соответствуют существующей конструкции,без влияния ограничителя):1 – тройных проушин; 2 - двойных проушин; 3 - разность углов закручивания РЭ тройных идвойных проушинНа рис. 3.13 представлено изменение угла закручивания резиновых элементов с учетом влияния трения в контакте «ограничитель-проушина». Угол закручивания резиновых элементов двойных проушин при закручивании шарнира послевхода в зацепление на 1,00 больше чем закручены резиновые элементы тройныхпроушин. Необходимо отметить, что на этом участке резиновые элементы подвержены максимальной радиальной деформации, величина которой ограничивается радиальным зазором.
Совместное влияние радиальной деформации и закручивания приводит к большим повреждениям резиновых элементов двойных проушин по сравнению с резиновыми элементами тройных.На рис. 3.14 представлены результаты расчета для тех же условий, что и нарис. 3.12, но суммарная угловая жесткость резиновых элементов двойных и тройных проушин принята равной. Как видно из рисунка, резиновые элементы двойных и тройных проушин для рассматриваемого режима движения трактора закручиваются на равные углы, и силы инерции не оказывают влияние на разность углов закручивания.117Рис.
3.13. Угол закручивания резиновых элементов шарнира (скорость движениятрактора 0,93 м/с, жесткости РЭ соответствуют существующей конструкции,с учетом влияния ограничителя):1 – тройных проушин; 2 - двойных проушин; 3 - разность углов закручивания РЭ тройных идвойных проушинРис. 3.14. Угол закручивания резиновых элементов шарнира (скорость движениятрактора 0,93 м/с, равная жесткость РЭ двойных и тройных проушин):1 – тройных проушин; 2 - двойных проушин; 3 - разность углов закручивания РЭ тройных идвойных проушинУвеличение скорости движения трактора (рис. 3.15 и 3.16) приводит к увеличению разности углов закручивания резиновых элементов двойных и тройныхпроушин из-за инерционных составляющих, действующих на арматуру пальцашарнира, но это не оказывает влияние на значение максимального угла закручивания резиновых элементов.
Влияние инерционных составляющих приводит к отставанию угла закручивания резиновых элементов двойных проушин.118Рис. 3.15. Угол закручивания резиновых элементов шарнира (скорость движениятрактора 3,0 м/с, жесткости РЭ соответствуют существующей конструкции):1 – тройных проушин; 2 - двойных проушин; 3 - разность углов закручивания РЭ тройных идвойных проушинРис. 3.16. Угол закручивания резиновых элементов шарнира (скорость движениятрактора 3,0 м/с, равная жесткость РЭ двойных и тройных проушин):1 – тройных проушин; 2 - двойных проушин; 3 - разность углов закручивания РЭ тройных идвойных проушинНа рис.
3.17 представлены зависимости динамической нагрузки, действующей в области контакта бандажа и беговой дорожки для цельного стальногоопорного катка и для конструкции с внутренней амортизацией [124, 204]. Каквидно из рисунка применение внутренней амортизации для рассмотренной конструкции гусеничного движителя позволяет снизить динамическую нагрузку прискорости движения трактора 3 м/с в 1,76 раза, при этом общая нагрузка снижаетсяв 1,25 раза [204]. Таким образом, применение в гусеничных движителях сельскохозяйственных тракторов опорных катков с внутренними резиновыми элементами119позволяет снизить динамические нагрузки при качении опорного катка по гусеничному полотну.Рис.
3.17. Силы, действующие в паре «бандаж опорного катка - беговаядорожка звена» с учетом статической составляющей:1 – стальной опорный каток; 2 – опорный каток с внутренней амортизацией3.4. Выводы1. Разработаны математическая модель движения гусеничного движителя иалгоритм для решения уравнений движения, создана программа для ЭВМ, позволяющая определить перемещения, скорости и ускорения элементов гусеничногодвижителя.2. Представление металлической арматуры пальца РМШ в математическоймодели в виде отдельного элемента позволяет оценить влияние соотношений характеристик жесткости и демпфирования резиновых элементов РМШ гусеничногодвижителя расположенных в смежных звеньях на величины их угла закручивания,а также оценить влияние сил трения возникающих в области контакта «ограничитель-проушина».3. Влияние момента инерции пальца приводит к отставанию угла закручивания резиновых элементов двойных проушин, расположенных в последующемзвене по ходу движения гусеничной цепи трактора.
Инерционные составляющие,действующие на арматуру пальца РМШ, для рассмотренных скоростей движенияне приводят к увеличению максимального угла закручивания резиновых элементов тройных проушин. На разность максимальных углов закручивания резиновыхэлементов оказывает влияние характеристика угловой жесткости.1204. Силы трения в области контакта «ограничитель-проушина» увеличиваютугол закручивания резиновых элементов двойных проушин на ведущем участкена 0,50. Для рассмотренной конструкции РМШ с ограничителями радиальной деформации резиновые элементы двойных проушин на ведущем участке закручиваются на 1,00 больше чем резиновые элементы тройных проушин.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
