Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 32
Текст из файла (страница 32)
в крайних точках соединения резиновыхэлементов и пальца, а также в областях 3 и 4 в крайних точках контакта поверхности резинового элемента и внутренней поверхности проушины. На рис. 5.58 сечение резинового элемента представлено в деформированном и недеформированном состоянии. Кроме того, на рис.
5.58 представлены: эпюра давления в областиконтакта поверхности резинового элемента и проушины; эпюра касательныхнапряжений в области контакта поверхности резинового элемента и проушины.Как видно из рис. 5.58 в крайних точках (области 5 и 6) касательные напряженияменьше контактного давления. Учитывая падение контактного давления вследствие релаксации напряжений, зависимости поверхности контакта резины и металла от радиальной нагрузки, влияния времени контакта на коэффициент трениемежду резиной и металлом, особенностей численной реализации расчета напряженно-деформированного состояния с помощью метода конечных элементов, вэтой области будет наблюдаться проскальзывание резины относительно поверхности проушины.212а)б)Рис. 5.57.
Распределение касательных напряжений r (а) и z (б) по сечению резиновогоэлемента трапециевидного сечения при крученииРис. 5.58. Распределение приращения удельной энергии деформации по сечениюрезинового элемента трапециевидной формы(кручение без радиальной деформации)Деформирование резинового элемента радиальной силой вызывает приращение удельной потенциальной энергии, при этом его концентрация наблюдаетсяв крайних точках соединения резинового элемента и пальца области 1 и 2 (рис.5.59,а), а также в областях 3 и 4.а)б)Рис. 5.59. Распределение приращения удельной энергии деформации по сечениюрезинового элемента трапециевидного сечения, вызванного:а - вторичным нагружением радиальной силой; б – вторичным воздействием закручивания иодновременным нагружением радиальной силой213Совместное воздействие на резиновый элемент трапециевидного сечениярадиальной силы и закручивания также вызывает приращение удельной потенциальной энергии с концентрацией в областях 1 и 2, 3 и 4 (рис.
5.59,б и 5.60).Рис. 5.60. Распределение приращения удельной энергии деформации по сечениюрезинового элемента трапециевидной формы, вызванного вторичным нагружениемрадиальной силой и последующим закручиванием.При этом уровень концентрации в указанных областях отличается незначительно.Таким образом, области 1 и 2 являются областями концентрации удельнойэнергии деформации вызванной сборкой и областями концентрации приращенияудельной энергии деформации при вторичном нагружении радиальной силой изакручиванием резинового элемента.
В областях 3 и 4 наблюдается концентрацияприращения удельной энергии деформации при вторичном нагружении радиальной силой и закручиванием такого же уровня, как и в областях 1 и 2. Разрушениерезиновых элементов для рассматриваемой конструкции наблюдается в областях3 и 4 (рис. 5.55), следовательно, первопричиной разрушения является совместноевоздействие усталостного износа вызванного скольжением областей 3 и 4 относительно поверхности проушины и концентрация приращения удельной энергиидеформации при вторичном нагружении радиальной силой и закручиванием резинового элемента.
Появление износа и последующее зарождение усталостныхтрещин в областях 3 и 4 приводит к еще большей концентрации приращенияудельной энергии деформации в этих областях.214Разрушение в областях 1 и 2 наблюдается при нарушении технологии изготовления резинометаллического пальца, а также на более поздних стадиях разрушения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя (рис. 5.61).Рис. 5.61. Разрушение резиновых элементов трапециевидного сечения РМШ,конструкция с заглушками (рис. 5.46)Полевые испытания резинометаллических гусениц с РМШ втулочного варианта без ограничителей радиальной деформации для тракторов ДТ-75М и Т-150(рис. 5.62) проводились на супесчаных почвах и черноземе [331, 355, 384]. В конструкции гусеничного движителя трактора Т-150 применялось двуxвенцовое зацепление.а)б)Рис.
5.62. Звено, шестигранный палец, резинометаллические втулки гусеницы:а – ДТ-75М; б – Т-150За период испытаний в объеме 3400…4500 часов втулочного варианта натракторах ДТ-75М на супесчаных почвах отмечено 20 отказов, в том числе: 6 –сквозные трещины и разрушение звена; 4 – разрушение резиновых элементов;21510 – абразивный износ шарниров [384]. Разрушение резиновых элементов РМШпосле 4150 часов представлено на рис.
5.63. Характер разрушения для резиновыхэлементов РМГ трактора ДТ-75М такой же, как и для резиновых элементов РМГтрактора Т-150 (рис. 5.63 - 5.66).Рис. 5.63. Разрушение резиновых колец РМШ втулочного варианта в 1-3-5 проушинахзвена РМГ трактора ДТ-75М (4150 моточасов)Рис. 5.64. Разрушения резиновых элементов РМШ втулочного варианта во 2-ой и 4-ойпроушинах звеньев РМГ Т-150 (2375 моточасов)В целом эксплуатационные испытания показали [331, 355, 384], что долговечность гусеницы с РМШ зависит от типа почвы, оказывающего значительноевлияние на интенсивность износа металлических частей гусеничного движителя.Износ беговых дорожек звена приводит к снижению его жесткости, которая оказывает значительное влияние на процесс разрушения резиновых элементов.
Отказы шарниров из-за разрушения резиновых элементов в основном наблюдались насупесчаных почвах и составили 78% от общего числа отказов. По данным работы216[332] ресурс гусениц с РМШ для трактора ДТ-75М составил 5000 моточасов насупесчаных и 5200 моточасов на черноземе, а для резинометаллической гусеницытрактора Т-150 соответственно 2100 и 4200 моточасов.а)б)Рис. 5.65. Стадии разрушения резиновых элементов РМШ втулочного вариантаво 2-ой и 4-ой проушинах звеньев РМГ:а - трактора Т-150; б - трактора ДТ-75Ма)б)Рис.
5.66. Стадии разрушения резиновых элементов РМШ втулочного вариантав 1-ой и 5-ой проушинах звеньев РМГ:а – трактор Т-150; б - трактор ДТ-75М217Рассмотрим напряженно-деформированное состояние для конструкцииРМШ гусеничного движителя (рис. 5.62).
РМШ этой конструкции включает дватипа резиновых элементов прямоугольного сечения. Первый тип – «широкие» резиновые элементы располагается в двойных проушинах и в тройной. Второй –«узкие» резиновые элементы устанавливаются в крайние тройные проушины.Расчет деформированного состояния резиновых элементов показал, что резиновые элементы двойных проушин после запрессовки полностью заполняютобъем расположенный между ними внутри проушины, при этом воздух, заключенный между двумя резиновыми элементами, находится под избыточным давлением, что необходимо учитывать при задании граничных условий.На рис.
5.67 и 5.68 соответственно представлено распределение касательных напряжений rz и удельной энергии деформации W после запрессовки, которые достигают максимальных значений в крайних точках соединения резиновогоэлемента и поверхности пальца в областях 1 и 2. Высокая степень запрессовки исоотношения геометрических размеров резинового элемента обуславливаютбольшие значения касательных напряжений и удельной энергии при запрессовке,которые более чем в 2,5 раза превышают указанные параметры для ранее рассмотренных конструкций (рис. 5.48, 5.49 и 5.56). Тем не менее, касательныенапряжения rz и удельная энергия деформации W не достигает критических значений, и разрушение в областях 1 и 2 при сборке не наблюдается. В областях 3 и 4нет концентрации напряжений. Боковая поверхность резинового элемента в области 5 (рис.
5.67) находится под воздействием избыточного давления и частичносоприкасается со вторым резиновым элементом проушины.Рис. 5.67. Распределение касательных напряжений rz по сечению«широкого» резинового элемента (после сборки)218Рис. 5.68. Распределение удельной энергии деформации по сечению«широкого» резинового элемента (после сборки)Рис. 5.69. Распределение касательных напряжений r по сечению«широкого» резинового элемента (кручение без радиальной деформации)Рис. 5.70. Распределение касательных напряжений z по сечению«широкого» резинового элемента (кручение без радиальной деформации)219Рис. 5.71.
Распределение приращения удельной энергии деформации по сечению«широкого» резинового элемента прямоугольной формы(кручение без радиальной деформации)При закручивании шарнира касательные напряжения r (рис. 5.69) имеютмаксимальные значения на всем протяжении контакта резинового элемента и металлической втулки, т.е. по внутреннему диаметру резинового элемента.
Крометого, наблюдается их концентрация в области 4. В этой области удельные силытрения, вызванные давлением резины на металл проушины равны касательнымнапряжениям r (рис. 5.71 область 6).Касательные напряжения z (рис. 5.70) достигают максимальных значенийв областях 4 и 5, и по величине сопоставимы с напряжениями r .Величина удельной энергии деформации вызванной кручением Wк (рис.5.71) имеет максимальное значение в областях 4 и 5. Особенностью напряженнодеформированного состояния резиновых элементов после сборки для рассматриваемой конструкции является наличие осевого подпора боковой поверхности 5(рис. 5.67).
Наличие осевого подпора этой поверхности и воздействие на нее избыточного давления воздуха зажатого между резиновыми элементами приводит кнесимметричному деформированию резинового элемента и характерному распределению давления в контакте резинового элемента и поверхности проушины (рис.5.71). Так давление в области 3 достигает 4,5 МПа, а в области 4 и далее от центрарезинового элемента оно падает до нуля (рис. 5.71, область 6), а крайняя точкаэлемента вообще не соприкасается с поверхностью проушины.
Поверхность рези-220нового элемента, расположенная далее от центра относительно зоны концентрации удельной энергии деформации в области 4 (рис. 5.71), при закручивании перемещается (скользит) относительно поверхности проушины, и резина подвергается усталостному износу. Зона концентрации удельной энергии деформации вобласти 4 совпадает с точкой пересечения эпюры давления в контакте поверхности резинового элемента и поверхности проушины и касательных напряжений r(рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
