Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 33

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 33)

5.71, область 6).Резинометаллический шарнир гусеничного движителя рассматриваемойконструкции обладает высокой радиальной жесткостью, поэтому максимальныерастягивающие усилия, действующие в цепи, вызывают радиальное смещение неболее 0,3 мм, что меньше величины радиального зазора в конструкции с ограничителем радиальной деформации.При одновременном деформировании в радиальном направлении и закручивании приращение потенциальной энергии деформации концентрируется в областях 4 и 5 (рис. 5.72).

Максимальное значение достигает 800 кДж/м3, что значительно превосходит значения, полученные для ранее рассмотренных конструкций.Рис. 5.72. Распределение приращения удельной энергии деформации по сечению«широкого» резинового элемента, вызванного вторичным воздействиемзакручивания и одновременным нагружением радиальной силойСопоставляя проведенный анализ напряженно-деформированного состояния и характер разрушения резиновых элементов рассматриваемой конструкции(рис.5.65) можно сделать следующие выводы.221Не смотря на то, что касательные напряжения и удельная энергия деформации, вызванные сборкой для рассматриваемой конструкции, значительно превышают значения для других конструкций, разрушение в этих областях не наступает.

Следовательно, касательные напряжения и удельная энергия деформации, вызванные сборкой, не могут являться причиной разрушения резиновых элементовтем более для ранее рассмотренных конструкций, для которых уровень указанныхпараметров значительно ниже (более чем в 2,5 раза).Разрушение резинового элемента начинается в области 4 (рис. 5.65, 5.67 5.72). Основной причиной является усталостный износ резины, вызванный ее перемещением относительно поверхности проушины. Кроме того, эта область является областью концентрации касательных напряжений и удельной энергии деформации, вызванных вторичным нагружением при закручивании резиновогоэлемента и совместном действии радиальной силы и закручивания.

Важным моментом является то, что в этой области касательные напряжения и удельная энергия деформации, вызванные сборкой, минимальны (рис. 5.67, 5.68, область 4), чтоеще раз подтверждает, что эти параметры не являются причиной разрушения.Распределение по сечению элемента касательных напряжений  rz и удельной энергии деформации W после запрессовки для «узких» резиновых элементовтакое же (рис. 5.73, 5.74) как и для «широких». Максимальных значений, указанные параметры, достигают в крайних точках соединения резинового элемента иповерхности пальца в областях 1 и 2. Величина касательных напряжения  rz иудельной энергия деформации W в этих областях ниже, чем для «широких» элементов.

В областях 3 и 4 нет концентрации напряжений. Как и для «широких»элементов боковая поверхность резинового элемента в области 5 (рис. 5.73) находится под воздействием избыточного давления и частично соприкасается со вторым резиновым элементом проушины.222Рис. 5.73. Распределение касательных напряжений  rz по сечению «узкого»резинового элемента (после сборки)Рис.

5.74. Распределение удельной энергии деформации по сечению «узкого»резинового элемента (после сборки)Касательные напряжения  r (рис. 5.75,а), вызванные закручиванием шарнира, имеют максимальные значения, как и для «широкого» элемента, на всемпротяжении контакта резинового элемента и металлической втулки.

В отличие от«широких» элементов в области 4 отсутствует концентрация напряжений. Касательные напряжения  z (рис. 5.75,б) достигают максимальных значений в области5, и по величине сопоставимы с напряжениями  r .а)б)Рис. 5.75. Распределение касательных напряжений  r (а) и  z (б) по сечению«узкого» резинового элемента (кручение без радиальной деформации)223Величина удельной энергии деформации, вызванной кручением Wк (рис.5.76), имеет максимальное значение в области 5.

Наличие осевого подпора боковой поверхности (рис. 5.73) и воздействие на нее избыточного давления воздухаприводит к несимметричному деформированию резинового элемента и характерному распределению давления в контакте резинового элемента и поверхностипроушины (рис. 5.76). В отличие от «широких» резиновых элементов в области 4нет концентрации удельной энергии деформации. Эпюра давления в контакте поверхности резинового элемента и поверхности проушины и эпюра касательныхнапряжений  r имеют точку пересечения в области 6 (рис. 5.76).

Часть поверхности резинового элемента, расположенная правее от точки пресечения эпюр, перемещается относительно поверхности проушины при закручивании.Рис. 5.76. Распределение приращения удельной энергии деформации по сечению«узкого» резинового элемента прямоугольной формы(кручение без радиальной деформации)При одновременном деформировании в радиальном направлении и закручивании приращение потенциальной энергии деформации для «узких» элементовконцентрируется в областях 4 и 5 (рис. 5.77). Максимальное значение достигает723 кДж/м3, что сопоставимо со значениями для «широких» элементов.Сопоставляя проведенный анализ напряженно-деформированного состояния и характер разрушения «узких» резиновых элементов рассматриваемой конструкции рис. 5.66, можно сделать следующие выводы.224Рис.

5.77. Распределение приращения удельной энергии деформации по сечению «узкого»резинового элемента, вызванного вторичным воздействием закручиванияи одновременным нагружением радиальной силойНа внешнем диаметре «узкого» резинового элемента ни при сборке, ни привторичном нагружении крутящим моментом (области 3 и 4 на рис. 5.73 - 5.76) нетконцентрации напряжений. Эта поверхность на начальной стадии не имеет повреждений.

Первые повреждения на внешнем диаметре связаны с усталостнымизносом в области 4 на поверхности, расположенной правее точки пересеченияэпюр в области 6 (рис. 5.76).Наиболее интенсивно «узкие» резиновые элементы разрушаются в области5 (рис. 5.75 - 5.77), и вызвано это концентрацией касательных напряжений иудельной энергии деформации, как при сборке, так и при вторичном нагружениирадиальной силой и закручивания шарнира.

Кроме того, область 6 (рис. 5.73) является областью, где резина наплывает на втулку, и в этой области она дополнительно подвергается усталостному износу. В целом на всей поверхности соединения резины с металлом втулки действуют высокие касательные напряжения (рис.5.75,а), что в итоге приводит к полному разрушению резины и отслоению резинового элемента от втулки.Предварительное натяжение гусеницы с РМШ для данной конструкции составляет 4,0…6,0 кН [355, 375], что вызывает радиальное деформирование резиновых элементов на всех участках гусеничной цепи. Учитывая то, что резина обладает ползучестью, постоянно действующие растягивающие усилия в цепи приводят к увеличению эксцентриситета шарнира во время эксплуатации. Радиальное225смещение резиновых элементов приводит к уменьшению слоя резины между металлической втулкой и поверхностью проушины [384] (рис.

5.64) и значительномуувеличению касательных напряжений, вызванных закручиванием деформированного в радиальном направлении резинового элемента и его интенсивному разрушению (рис. 5.63).Ресурс резинометаллических гусениц с монопальцевым РМШ с ограничителями радиальной деформации на тракторах ДТ-75М (рис. 5.78) на супесчаныхпочвах составил 4100…4500 часов [332, 384], что в 3,2…4,1 раза выше ресурсагусениц с открытым металлическим шарниром.

Испытания были прекращеныввиду износа беговых дорожек и цевок звеньев. За 4119 часов работы на супесчаных почвах было заменено 15 звеньев, в том числе: 11 – в связи с предельным износом беговых дорожек и трещин гребней; четыре – в связи с изломом по беговойдорожке и гребню. За указанный период были разрушены резиновые элементыдвух РМШ (рис. 5.79) [384]. Причиной разрушения резиновых элементов являетсяснижение жесткости звена, вызванное износом беговой дорожки, что привело кразрушению звена по беговой дорожке и гребню (рис. 5.80) и окончательномуразрушению резиновых элементов шарнира.Рис.

5.78. Звено и резинометаллический палец с ограничителями радиальнойдеформации гусеницы трактора ДТ-75МРесурс резинометаллических гусениц с монопальцевым РМШ с ограничителями радиальной деформации на тракторах ДТ-75М на черноземе составил 9505226часов [332, 384]. Первый отказ по шарниру – после 8640 часов. После 9505 моточасов износ беговых дорожек звеньев и грунтозацепов достиг предельных значений, и гусеница с РМШ оказалась непригодна к дальнейшей работе. При этомРМШ находились в работоспособном состоянии [384].Рис. 5.79.

Разрушение резиновых элементов РМШ моноблочного вариантас ограничителями радиальной деформации трактора ДТ-75М после 3950 часовработы на супесчаных почвахРис. 5.80. Сквозной износ беговой дорожки звена гусеницы с РМШ моноблочноговарианта с ограничителями радиальной деформации трактора ДТ-75М после3950 часов работы на супесчаных почвахРис. 5.81. Состояние пальца РМШ и поверхностей проушины пятипроушинноговарианта ДТ-75М после полевых испытаний (4119 часов)227Рис. 5.82. Характер разрушения резиновых элементов РМШ пятипроушинноговарианта после полевых испытаний ДТ-75Рассмотрим напряженно-деформированное состояние резиновых элементовРМШ для конструкции, представленной на рисунке 5.78.Для резиновых элементов центральной проушины, как и для ранее рассмотренного варианта с резиновыми элементами с сечением в форме трапеции (рис.5.56) касательные напряжения  rz и удельная энергия деформации, вызванныесборкой, достигают максимальных значений в области 1 и 2 (рис.

Характеристики

Список файлов диссертации