Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Разработанные аналитические методы для определения напряженнодеформированного состояния резинового элемента, вызванного закручиваниемшарнира, и характеристики угловой жесткости определяются с помощью достаточно удобных для применения в инженерной практике выражений. Существенным недостатком разработанных методов является их применимость только длясварных шарниров. В резинометаллических шарнирах гусеничного движителяприменяются шарниры комбинированного типа, которые подвергаются большимдеформациям вызванным запрессовкой резиновых элементов в проушину, чтовынуждает учитывать их влияние на работу шарнира при последующем нагружении.Эффективность применения РМШ в конструкции гусеничного движителякак с точки зрения снижения динамических нагрузок, так и с точки зрения снижения потерь энергии при движении определяется обоснованным выбором угловаяжесткости РМШ.
Кроме того, при проектировании РМШ гусеничного движителяс последовательной схемой работы необходимо обеспечить равенство суммарнойугловой жесткости резиновых элементов, расположенных в проушинах сопря-189женных звеньев, что позволяет обеспечить равенство углов закручивания резиновых элементов.Для оценки разработанных численных методов определения напряженнодеформированного состояния резиновых элементов РМШ при кручении и тестирования программ для ЭВМ могут быть использованы аналитические методы,разработанные для сварных шарниров, и экспериментальные исследования дляопределения угловой жесткости шарниров комбинированного типа. В настоящейработе оценка точности результатов численного исследования определяется насопоставлении их с результатами, полученными с помощью эксперимента.Определение характеристик угловой жесткости лабораторных образцовРМШ проводилось на стенде для исследования угловой жесткости шарниров(рис.
5.26). Стенд позволяет определять характеристики угловой жесткости шарнира при статическом и динамическом режиме закручивания. Характеристикиугловой жесткости представлены на рис. 5.27 - 5.32 [166, 217, 373].Рис. 5.26. Схема стенда для определения потерь энергии в РМШ:1 –лабораторный образец РМШ; 2 – тензобалка; 3- тензодатчики; 4 – опорные призмы; 5 – датчик угла; 6 – нагрузочный винт; 7 – динамометр; 8 – вал привода; 9 – кривошипно-шатунныймеханизм; 10 – кулисный механизм190Рис. 5.27.
Угловая жесткость резиновых элементов лабораторного образцапри степени обжатия :1 – 22,5%; 2 – 27,5%; 3 – 32,5%; 4 – 37,5%Рис. 5.28. Угловая жесткость резиновых элементов лабораторного образцапри степени обжатия = 32,5%:1 – эксперимент; 2 – расчетРис. 5.29. Угловая жесткость резиновых элементов (парабола) лабораторного образцапри степени обжатия = 32,5%:1 – эксперимент; 2 - расчет191Рис. 5.30. Угловая жесткость резиновых элементов лабораторного образцапри степени обжатия :1 – 22,5%; 2 – 27,5%; 3 – 32,5%; 4 – 37,5%; 5 – 42,5%Рис.
5.31. Угловая жесткость резиновых элементов лабораторного образцапри степени обжатия = 32,5%:1 – эксперимент; 2 – расчетРис. 5.32. Угловая жесткость резиновых элементов (парабола) лабораторногообразца при степени обжатия = 32,5%:1 – эксперимент; 2 - расчет192Как видно из представленных рисунков, в пределах углов закручиванияшарнира до 50 для резиновых элементов первого типоразмера и до 7,50 для резиновых элементов второго типоразмера, зависимость между углом закручивания имоментом реакции шарнира является линейной.Повышение степени обжатия приводит к увеличению длины резиновогоэлемента после запрессовки, уменьшению толщины резинового слоя между проушиной и арматурой пальца, что вызывает изменение угловой жесткости. Длярассмотренных образцов резиновых элементов с прямоугольной формой сеченияповышение степени запрессовки с 22,5 до 42,5% привело к увеличению угловойжесткости на 30% (рис.
5.27 и 5.30).Форма боковой поверхности на угловую жесткость для образцов меньшегодиаметра оказывает незначительное влияние (рис. 5.30 - 5.32). Для резиновыхэлементов большего диаметра (рис. 5.27 - 5.29) влияние формы более заметно.При этом большей жесткостью обладают образцы, боковая поверхность которыхобразована параболой. Их жесткость при степени обжатия 32,5% и при закручивании на 7,50 превышает жесткость резинового элемента с прямоугольным сечением на 25%.Сопоставляя зависимости, полученные в результате расчета и эксперимента,отмечается высокая сходимость при углах закручивания до 7,50. Увеличение углов закручивания, как впрочем, и степени обжатия приводит к увеличению деформаций при закручивании резиновых элементов и проявлению эффекта тиксотропии.
Это приводит к снижению угловой жесткости лабораторных образцов иснижению точности расчетных данных. Необходимо отметить, что в существующих конструкциях РМШ гусеничного движителя резиновые элементы закручиваются на угол не превышающий 7,50.1935.5. Определение характеристик резиновых элементов шарнирногосоединения звеньев гусеничного движителяпри динамическом нагруженииПри эксплуатации гусеничной машины нагружение резиновых элементовРМШ носит динамический характер. Во время движения гусеничной машинышарниры гусеничного движителя испытывают деформирование в радиальном иосевом направлениях, а также циклическое закручивание. Деформирование в радиальном направлении вызвано растягивающим усилием в цепи, которое достигает максимальных значений на ведущем участке гусеницы.
Величина углов закручивания зависит от геометрии гусеничного обвода, шага гусеничной цепи, диаметров направляющего и ведущего колес. В конструкции резинометаллическогошарнира с ограничителем радиальной деформации, упругие элементы под действием радиальной силы деформируются лишь на величину радиального зазорамежду ограничителем и проушиной, величина которого составляет для новой гусеничной цепи 0,5…0,7 мм.Поскольку резина является вязкоупругим материалом, то скорость деформирования резиновых элементов оказывает влияние на характеристики угловой ирадиальной жесткости, а также величину потерь энергии при деформировании. Сцелью оценки угловой жесткости резиновых элементов при динамическом деформировании, а также оценки потерь энергии при их циклическом деформировании были проведены стендовые испытания лабораторных образцов РМШ. Полученные результаты позволяют выполнить идентификацию математической модели динамического деформирования резиновых элементов, представленную вчетвертой главе.Испытания лабораторных образцов РМШ гусеничного движителя проводились на специальном стенде (рис.
5.33) [166]. Стенд позволяет определить: потери энергии в шарнире при циклическом закручивании (гистерезис); угловуюжесткость резинометаллического шарнира при динамическом нагружении; величину упругого момента шарнира при его деформации.194Рис. 5.33. Стенд для определения потерь энергии при циклическомзакручивании РМШНа рис. 5.26 представлена кинематическая схема стенда.
Опытный образецисследуемого шарнира 1 устанавливается между шпинделями опорных бабокстенда. Радиальная нагрузка на РМШ создается нагрузочным винтом 6 через динамометр 7. Циклическое закручивание шарнира обеспечивается приводом, состоящим из кривошипно-шатунного 9 и кулисного механизмов 10. Кулисный механизм позволяет изменять амплитуду угла закручивания шарнира. Тензометрические датчики 3 расположенные на балке 2 позволяют определить момент реакции возникающей на охватывающей втулке шарнира.
Измерения угла закручивания резиновых элементов осуществляется потенциометром 5.Момент от электродвигателя передается к валу привода 8 стенда с помощьюпоследовательно расположенных коробок передач, что позволяет ступенчато изменять частоту циклического закручивания шарнира.Кинематическая схема стенда позволяет изменять амплитуду угла закручивания резиновых элементов шарнира до 25º и частоту закручивания в диапазонеот 0,4 до 25 Гц.Механические характеристики лабораторных образцов определялись присимметричных и асимметричных циклах нагружения.
В процессе испытаний арматура пальца лабораторного образца циклически закручивалась относительнонеподвижно закрепленной охватывающей втулки с заданной амплитудой угла за-195кручивания шарнира с заданной частотой. Диапазон изменения амплитуды углазакручивания составлял от 3º до 15º. Величина угла закручивания РМШ изменялась от минимального значения до максимального.
Запись процесса осуществлялась после предварительной тренировки образцов. После достижения максимального значения угла закручивания опыты продолжались в обратном порядке, т.е.угол закручивания от опыта к опыту от максимального значения ступенчатоуменьшался до достижения минимального значения диапазона. При каждом фиксированном значении угла нагружение образцов осуществлялось с различнымичастотами от 0,41 до 8,75 Гц.При проведении опыта измерялись угол закручивания и соответствующийему момент реакции шарнира в фиксированный момент времени.
Параметры, характеризующие процесс деформирования резиновых элементов РМШ записывались в текстовый файл с шагом по времени 2·10-5с. Текстовый файл содержит тристолбца: в первом столбце - время в секундах; во втором – угол закручиванияРМШ в градусах; третий – момент реакции РМШ в Н·м. Запись данных производилась при помощи программного обеспечения, входящего в комплект поставкиАЦП.Последующая обработка результатов эксперимента выполнялась с помощью специально разработанного программного комплекса, позволяющего аппроксимировать данные с помощью сплайнов, получаемых с помощью методанаименьших квадратов, выполнять построение процесса деформирования, петлигистерезиса, а также выполнять идентификацию математической модели динамического деформирования резиновых элементов с применением методов оптимизации.Механические характеристики РМШ определялись на лабораторных образцах, которые состоят из резинометаллического пальца с резиновыми элементамитрапециевидного сечения, запрессованного в охватывающую втулку (рис.
5.34 и5.35).Пальцы были изготовлены с кольцевыми ограничителями радиальной деформации. В качестве материала упругих элементов применялась резиновая смесь196ИРП-1315. Геометрические характеристики лабораторных образцов представленыв табл. 1 (d - диаметр пальца, мм; D - внешний диаметр резинового элемента, мм;a – верхнее основание трапеции сечения резинового элемента, мм; b – нижнее основание трапеции сечения резинового элемента, мм; Dпр – диаметр проушины,мм; λ – степень запрессовки, %).Рис . 5.34. Пальцы лабораторных образцов РМШ гусеничного движителяРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
