Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 3
Текст из файла (страница 3)
академика М.Ф. Решетнева,2006 г.; IV всероссийской научно-технической конференции «Политранспортныесистемы» - Красноярск, КГТУ, 2006 г.; V международной научно-практическойконференции «Аграрная наука – сельскому хозяйству» - Барнаул, АГАУ, 2010 г.;международной научно-технической и образовательной конференции «Образование и наука - производству» - Набережные Челны, ИНЭКА, 2010 г.; 71-ой международной научно-технической конференции ААИ «Безопасность транспортныхсредств в эксплуатации» - Нижний Новгород, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2010 г.;международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров» - Москва, МГТУ«МАМИ», 2010, 2012, 2014, 2015 г.г.; всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» - Екатеринбург,УрФУ, 2011 г.; I-ой всероссийской научно-технической конференции «Современная техника и технологии: проблемы, состояние и перспективы» - Рубцовск, РИИ,2011, 2012 г.г.Публикации.
По теме диссертационной работы опубликовано 52 печатныхработы, в том числе 20 работ - в изданиях, входящих в «Перечень рецензируемыхнаучных журналов», рекомендованных ВАК, получено 3 патента, зарегистрировано 5 программ для ЭВМ.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шестиглав основного текста и выводов, изложенных на 358 страницах текста, содержит227 рисунков, 1 таблицу, список использованных источников из 511 наименований.141. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИИССЛЕДОВАНИЯКонструкция гусеничного движителя оказывает определяющее влияние наосновные показатели гусеничной машины. Увеличение скоростей движения гусеничных машин сопровождается увеличением динамических нагрузок на элементыгусеничного движителя и снижения их надежности.Решение этой проблемы все в большей степени связывается с актуальностью использования при расчетах на стадии проектирования результатов фундаментальных научных исследований в области динамики механических систем имеханики деформируемого твердого тела.Одним из наиболее перспективных способов повышения качества, сокращения сроков разработки и подготовки выпуска гусеничных машин является автоматизация процесса проектирования отдельных узлов, механизмов и всей машиныв целом с помощью системы автоматизированного проектирования на основевнедрения и использования проблемно-ориентированных программных комплексов.Проектирование элементов гусеничных движителей характеризуется специфическими условиями, особенностью которых являются жесткие требования кметаллоемкости.
Снижение металлоемкости конструкций гусеничного движителяприводит к максимальному использованию резервов прочности конструкционныхматериалов и обуславливает высокую напряженность несущих элементов нетолько в экстремальных ситуациях, но и при нормальной эксплуатации.Спектр силовых воздействий на элементы ходовой части во время эксплуатации включает нагрузки различной частоты и амплитуды, что определяет протекание процессов мало- и многоцикловой усталости.Различные вопросы, связанные с изучением кинематики и динамики гусеничного движителя, определением потерь мощности в движителе, исследованиями взаимодействия опорной ветви с грунтом, установлением распределения давления ходовых систем на почву, выбором оптимальных параметров движителя,изложены в работах отечественных ученых Е.Д.
Львова, А.С. Антонова, М.И.15Медведева, М.К. Кристи, Д.К. Карельских, Л.В. Сергеева, Н.А. Забавникова, В.В.Гуськова, В.Ф. Платонова, И.П. Ксеневича. С этими вопросами приходится сталкиваться при решении самых разнообразных задач. Успешное их решение связанос дальнейшим гармоничным взаимодействием различных наук: механики деформируемого твердого тела, механики грунтов, теории оптимизации, прикладной ивычислительной математики и др.Круг задач, решение которых необходимо учитывать при анализе процессов,протекающих при движении гусеничной машины, непрерывно расширяется.
Так впоследние годы в перспективных конструкциях гусеничных машин наряду с традиционными металлическими материалами широкое применение нашли силовыеэлементы, выполненные из резины. Применение силовых резиновых элементовсущественно изменило свойства многомассовой динамической системы, которойявляется гусеничный движитель, и определяющее влияние на свойства оказываютвязкоупругие характеристики резиновых элементов. Поэтому развитие эффективных методов расчета силовых резиновых и резинометаллических элементов гусеничного движителя представляется актуальной задачей.Вопросам выработки рекомендаций по определению рациональных параметров гусеничного движителя перспективных тракторов на основе изучения взаимодействия гусеничного движителя с почвой, энергетического баланса посвящены работы авторов О.Л.
Уткин-Любовцова, А.В. Васильева, Л.Н. Кутина, Н.Ф.Вержбитского, В.В. Гуськова, Н.А. Толчинского, М.Н. Коденко, В.А. Скотникова,А.И. Владимирова, А.П. Спирина, А.Д. Левитануса, О.В. Яблонского, Г.М. Кутькова, А.И. Софиян, И.С. Кавьярова, Б.Н. Пинигина, Г.М. Шепеленко, В.В. Емельяненко, В.Г. Иваницкого, Н.П. Безручко, В.И. Красненькова, М.И. Ляско, А.Б.Коняева, А.А. Дворниченко, Е.Г. Исаева, И.Ю.
Боровскиx и др.В связи с ростом скоростей и энергонасыщенности гусеничных машин припроектировании новых конструкций большое внимание уделяется исследованиюдинамики гусеничного движителя. Большой вклад в понимание характера процессов, происходящих в гусеничном движителе, внесли работы А.С. Антонова, В.П.Аврамова, В.Я. Аниловича, Н.А.
Забавникова, Г.М. Кутькова, Ю.П. Новикова,16С.И. Леонова, А.Б. Лурье, В.Ф. Платонова, А.Т. Болгова, Е.Н. Докучаевой, И.Б.Барского, В.С. Герасимова, Н.А. Толчинского, В.Ф. Стародубцева, Ю.Н. Барсукова, В.А. Дружинина. В.П. Тарасика, В.М. Шарипова, М.В. Ляшенко, Г.О. Котиева,Л.В. Барахтанова.Колебательные явления в узлах и деталях трактора (гусеничной машины)приводят к появлению в них динамических нагрузок, что, кроме снижения ихдолговечности и надежности, ухудшает тяговые характеристики трактора, показатели плавности хода.Колебательные процессы в гусеничном движителе инициируются рядом источников: двигателем внутреннего сгорания, флуктуацией тягового сопротивления, неровностью поверхности пути, звенчатостью гусеничных цепей, колебаниями подрессоренных и неподрессоренных масс трактора, пульсацией крутящегомомента в зубчатых зацеплениях.Гусеничный обвод, как парциальная колебательная система, является достаточно сложной системой и поэтому задачей исследования следует считать теоретическое и экспериментальное определение частот и форм собственных колебаний, анализ вынужденных колебаний, анализ возможных способов позволяющихоценить степень опасности колебаний с точки зрения работоспособности, как отдельных элементов, так и всего гусеничного движителя.Изучением колебательных процессов в тракторах занимались многие научно-исследовательские и учебные институты, а также ведущие тракторные заводы.Имеется значительное количество работ зарубежных авторов, посвященных исследованию динамических явлений в тракторах и транспортных машинах.Значительное число работ [1, 2, 41, 42, 43, 65, 107, 241, 262, 351] посвященоисследованию влияния гусеничного движителя на динамические нагрузки втрансмиссии машины и на общую динамику гусеничной машины или тракторногоагрегата, в то же время авторы не рассматривают процессы, протекающие в самомгусеничном движителе.Нагруженность гусеничного движителя формируется в результате воздействия на него большого количества факторов (пульсация крюковой нагрузки, не-17однородность физико-механических свойств грунта и пр.), среди которых определяющим фактором является неравномерность движения гусеничного обвода,определяемая, в свою очередь, наличием дезаксиального механизма ведущей ветви обвода.
Теоретическими и экспериментальными исследованиями ряда авторов[14, 263, 306, 307, 309] установлено, что период изменения динамических нагрузок, вызываемых гусеничным движителем равен времени перематывания цепи надлину равную шагу гусеницы.Одним из источников динамических сил в гусеничном движителе являетсяведущий участок обвода. С обеих сторон рабочий участок соединен со значительными массами: с массой трансмиссии через ведущее колесо и с массой тракторачерез опорную ветвь и грунт. В связи с этим изучению динамических явлений,протекающих в рабочих участках обвода, уделяется наибольшее внимание исследователей.Введением ряда допущений гусеничный движитель обычно сводится к дезаксиальному кривошипно-шатунному механизму [43, 65, 80, 145].
Динамическиенагрузки в таком механизме могут быть определены как произведение массы машины на ее ускорение.В работе Е.Н. Докучаевой [112] приведен пример расчета усилий в рабочейветви и момента на ведущем колесе при установившемся движении трактора сучетом подрессоривания задних опорных катков. Ведущий участок обвода приэтом сводится к четырёхзвенному механизму с двумя степенями свободы.
В работе сделан вывод об ударном характере воздействия гусеницы на грунт, задний каток и ведущее колесо. Для снижения динамических воздействий цепи подтверждена целесообразность уменьшения угла наклона ведущего участка к опорнойповерхности. Принятые в работе допущения (допущение о равенстве постояннойугловой скорости ведущего колеса, уменьшение степеней свободы гусеницы ит.д.) приводит к дифференциальным уравнениям, искажающим действительнуюкартину динамического процесса, что позволяет считать использование выводовработы для исследования динамики ведущей ветви звенчатой гусеницы с заднимрасположением ведущего колеса, лишь в первом приближении.18Решение задачи снижения динамической нагруженности, снижения уровняшумов, улучшения комфортабельности возможно путем применения резиноармированных гусениц, которые получили широкое применение в конструкциях зарубежных гусеничных машин и на ряде перспективных отечественных сельскохозяйственных тракторов.
Другим направлением является применение в конструкции гусеничного движителя силовых резинометаллических элементов, выполняющих роль упругих и демпфирующих элементов. К настоящему времени проведен большой комплекс исследований, посвященный анализу динамического поведения гусеничного движителя с резиновыми и резинометаллическими элементами. К ним, в основном, можно отнести работы, касающиеся гусениц с резинометаллическими шарнирными соединениями.Из этого направления, в первую очередь, следует отметить работы В.Ф.Платонова [306 - 309], в которых наиболее полно и всесторонне рассмотрены динамические процессы в гусеничных движителях быстроходных транспортныхмашин, оснащенных различными типами гусениц. Оценка загруженности гусеничного обвода постоянными составляющими (тяговая нагрузка, статическое идинамическое натяжения) производится по динамической характеристике обвода,которая представляет собой зависимости постоянных составляющих натяжения отрежима работы гусеничной машины.В работе [306] В.Ф.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
