Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Разнообразие и7взаимосвязанность факторов, определяющих механическое поведение резиновыхэлементов в гусеничном движителе, требует системного и комплексного изученияих свойств с учетом конструкторско-технологических и эксплуатационных факторов.Использование в конструкции гусеничного движителя резинометаллическихэлементов приводит к изменению конструкции сопрягаемых металлических элементов. Так, установка в опорном катке внутренних резиновых элементов приводит к значительным конструктивным изменениям, или точнее, к новой конструкции опорного катка. Применение резинометаллического шарнирного соединениязвеньев гусеничной цепи приводит к изменению конструкции звена, увеличениюмассы цепи, изменению конструкции ведущего колеса.
При проектировании конструкций с резинометаллическими элементами необходимо учитывать противоречивые требования, заключающиеся в снижении металлоемкости гусеничногодвижителя при одновременном повышении долговечности его элементов. Длярешения подобных задач применяются методы оптимального проектирования,которые в настоящее время для силовых резиновых и резинометаллических элементов гусеничного движителя практически отсутствуют.В связи с этим целью диссертационной работы является повышение долговечности гусеничного движителя с силовыми резиновыми и резинометаллическими элементами.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:1.
На основе анализа конструкций с силовыми резиновыми элементамишарнирного соединения звеньев и внутренней амортизации опорных катков гусеничного движителя определить основные направления их дальнейшего совершенствования и необходимые для этого методы.2. Разработать математическую модель движения элементов гусеничногодвижителя как систему твердых тел с вязкоупругими и кинематическими связями,в которой металлические элементы шарнира представлены в виде отдельных8твердых тел, позволяющую учесть влияние ограничителя радиальной деформациишарнира на динамическую нагруженность резиновых элементов.3.
Разработать математические модели деформирования резиновых элементов шарнирного соединения звеньев и внутренней амортизации опорных катковгусеничного движителя при сборке и вторичном нагружении. Создать программудля ЭВМ расчета напряженно-деформированного состояния и оценки долговечности резиновых элементов гусеничного движителя.4.
Выполнить идентификацию и оценить точность математических моделейдеформирования резиновых элементов гусеничного движителя в сравнении с результатами экспериментальных исследований.5. Выполнить анализ нагрузок, действующих на резиновые элементы гусеничного движителя, на основе результатов экспериментальных и теоретическихисследований.6. Выполнить расчет напряженно-деформированного состояния резиновыхэлементов шарнирного соединения звеньев и внутренней амортизации опорныхкатков гусеничного движителя.7. Определить основные причины разрушения резиновых элементов шарнирного соединения звеньев и внутренней амортизации опорных катков гусеничного движителя.8.
Сформулировать задачи оптимального проектирования резиновых элементов шарнирного соединения звеньев и внутренней амортизации опорных катков гусеничного движителя и выполнить поиск их оптимальных конструктивныхпараметров.9. Провести сравнительные стендовые испытания на долговечность резиновых элементов шарнирного соединения звеньев гусеничного движителя, конструкция которых получена в результате решения задачи оптимального проектирования.Объектом исследований является гусеничный движитель с силовыми резиновыми и резинометаллическими элементами.9Методы исследования.
Для решения поставленных задач используются методы механики твердого деформируемого тела, в частности, нелинейной теорииупругости, теории усталостной прочности эластомеров, методы механики сложных динамических систем, методы оптимизации упругих тел, численные методыматематического анализа.Научная новизна работы заключается:- в разработке математических моделей деформирования резиновых элементов шарнирного соединения звеньев и внутренней амортизации опорных катковгусеничного движителя при сборке и вторичном нагружении;- в результатах расчета напряженно-деформированного состояния резиновыхэлементов шарнирного соединения звеньев и внутренней амортизации опорныхкатков гусеничного движителя в виде полей распределения компонентов тензоранапряжений и удельной энергии деформации, вызванных сборкой и вторичнымнагружением;- в разработке математической модели движения элементов гусеничногодвижителя как системы твердых тел с вязкоупругими и кинематическими связями, в которой металлические элементы шарнира представлены в виде отдельныхтвердых тел, позволяющей учесть влияние ограничителя радиальной деформациишарнира на динамическую нагруженность резиновых элементов;- в результатах определения нагрузок, действующих на резиновые элементышарнирного соединения звеньев и внутренней амортизации опорных катков гусеничного движителя;- в определении причин разрушения резиновых элементов шарнирного соединения звеньев и элементов внутренней амортизации опорных катков гусеничного движителя;- в формулировке задач оптимального проектирования резиновых элементовшарнирного соединения звеньев и опорных катков гусеничного движителя;- в получении формы и конструктивных параметров резиновых элементовшарнирного соединения звеньев и опорных катков гусеничного движителя, позволяющих повысить их долговечность.10Практическая значимость.1.
Разработана математическая модель деформирования резиновых элементовшарнирного соединения звеньев и внутренней амортизации опорных катков гусеничного движителя при сборке и вторичном нагружении.2. Получены поля распределения компонентов тензора напряжений и удельной энергии деформации, вызванных сборкой и вторичным нагружением по сечению резиновых элементов шарнирного соединения звеньев и внутренней амортизации опорных катков гусеничного движителя.3.
Разработана математическая модель движения элементов гусеничногодвижителя как системы твердых тел с вязкоупругими и кинематическими связями, в которой металлические элементы шарнира представлены в виде отдельныхтвердых тел, позволяющей учесть влияние ограничителя радиальной деформациишарнира на динамическую нагруженность резиновых элементов.4. Определены причины разрушения резиновых элементов шарнирного соединения звеньев и элементов внутренней амортизации опорных катков гусеничного движителя.5. Получены формы и конструктивные параметры резиновых элементовшарнирного соединения звеньев и опорных катков гусеничного движителя.6.
На основе предложенных математических моделей разработаны программы для ЭВМ, позволяющие определять:- динамические нагрузки, действующие на резиновые и резинометаллические элементы гусеничного движителя;- напряженно-деформированное состояние резиновых и резинометаллических элементов гусеничного движителя, вызванное сборкой и вторичным нагружением;- эпюру давления в области контакта резиновых элементов шарнирного соединения и поверхности проушины звена гусеничного движителя;- характеристики жесткости резиновых элементов гусеничного движителя;11- параметры математической модели динамического деформирования резиновых элементов шарнирного соединения гусеничного движителя по результатамэксперимента;- потери энергии (петлю гистерезиса) при динамическом деформированиирезиновых элементов;- оценку долговечности резиновых и резинометаллических элементов гусеничного движителя;- оптимальную форму и конструктивные параметры резиновых элементовгусеничного движителя.Основные положения диссертации, выносимые на защиту:- математическая модель деформирования резиновых элементов шарнирногосоединения звеньев и внутренней амортизации опорных катков гусеничного движителя при сборке и вторичном нагружении;- результаты расчета напряженно-деформированного состояния резиновыхэлементов шарнирного соединения звеньев и внутренней амортизации опорныхкатков гусеничного движителя в виде полей распределения компонентов тензоранапряжений и удельной энергии деформации, вызванных сборкой и вторичнымнагружением;- математическая модель движения элементов гусеничного движителя каксистемы твердых тел с вязкоупругими и кинематическими связями, в которой металлические элементы шарнира представлены в виде отдельных твердых тел, позволяющей учесть влияние ограничителя радиальной деформации шарнира на динамическую нагруженность резиновых элементов;- результаты определения нагрузок, действующих на резиновые элементышарнирного соединения звеньев гусеничного движителя;- причины разрушения резиновых элементов шарнирного соединения звеньев и элементов внутренней амортизации опорных катков гусеничного движителя;- формулировка задач оптимального проектирования резиновых элементовшарнирного соединения звеньев и опорных катков гусеничного движителя;12- форма и конструктивные параметры резиновых элементов шарнирного соединения звеньев и опорных катков гусеничного движителя.Реализация работы.
Результаты работы используются при проектированииэлементов конструкции гусеничного движителя предприятиями: ООО «Алтайлесмаш»; Рубцовским филиалом АО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод», АО «Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения»; ООО «Завод Вездеходных Машин».Внедрены в учебный процесс на кафедре «Строительные и дорожные машины» ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им.Р.Е. Алексеева».Методы расчета силовых резиновых элементов гусеничного движителя ипрограммы для ЭВМ применялись в учебном процессе при подготовке студентовпо специальности «Автомобиле- и тракторостроение», аспирантов по специальности «Колесные и гусеничные машины», а также при проведении научных исследований на кафедре «Автомобили и тракторы» АлтГТУ им. И.И.
Ползунова. Внастоящее время указанные методы применяются при подготовке студентов поспециальности «Наземные транспортно-технологические средства», при обучениив магистратуре «Наземные транспортно-технологические комплексы», при обучении в аспирантуре по направлению «Машиностроение», профиль «Колесные и гусеничные машины».Апробация работы. Положения работы докладывались на научнотехнических семинарах кафедры «Автомобили и тракторы» АлтГТУ им. И.И.Ползунова (г. Барнаул), и на конференциях: IV международной научнотехнической конференции «Точность технологических и транспортных систем» –Пенза, 1998 г.; международной научно-технической конференции «Вузовскаянаука в современном мире» - Рубцовск, РИИ, 1999 г.; II международной конференции «Совершенствование систем автомобилей, тракторов и агрегатов» - Барнаул, АлтГТУ, 2000 г.; 2-й межрегиональной научно-практической конференции смеждународным участием «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении»- Бийск, БТИ, 2002 г.; научно-технической конференции «Энергетика, экология,13энергосбережение, транспорт» - Новосибирск, НГАВТ, 2002; международнойнаучно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем» Волгоград, ВолгГТУ, 2005, 2009 г.г.; Х международной научной конференции«Решетневские чтения» - Красноярск, СибГАУ им.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
