Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 35

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

Текст из файла (страница 35)

Кинематическое возбуждение от эксцентрика7, расположенного на ведущем валу 6, через шатун 8 передается на охватывающую втулку шарнира, вызывая его циклическое радиальное нагружение.Результаты полевых испытаний тракторных гусениц с РМШ показали, чторазрушение резиновых элементов носит усталостный характер, термомеханическое разрушение наблюдается лишь на последних стадиях разрушения резиновыхэлементов [99]. При форсированных стендовых испытаниях резиновых элементовРМШ на долговечность их температура стремительно возрастает, что приводит к235термомеханическому разрушению резиновых элементов на всем протяжении испытания. Для исключения влияния повышенных температур на характер разрушения резиновых элементов предусмотрен принудительный отвод теплоты от резиновых элементов, который обеспечивается с помощью охлаждения охватывающей втулки шарнира циркулирующей водой.Рис.

5.91. Кинематическая схема стенда для исследования РМШ на долговечностьЛабораторный образец шарнира 1 закрепляется на ведомом валу 2 междудвумя опорами. Величина угла закручивания шарнира устанавливается смещением оси кривошипа относительно центра вала. Углы закручивания РМШ могутизменяться от ±5° до ± 20°. Величина радиальной деформации резиновых элементов (эксцентриситет) может изменяться от 0,0 мм до 1,5 мм. Радиальная нагрузка,действующая на РМШ, может создаваться с помощью винтового приспособления.В этом случае ход винта задает эксцентриситет шарнира, величина которого контролируется индикатором часового типа.На рис. 5.92 представлена фотография стенда для ускоренных испытанийрезиновых элементов РМШ гусеничного движителя на долговечность.Резиновые элементы лабораторных образцов изготавливались из резиновойсмеси ИРП-1315, соединение с металлической арматурой осуществлялась в процессе горячей вулканизации.

Лабораторный образец пальца РМШ запрессовывался в разборную втулку, что позволяет извлекать образцы после испытания без дополнительных повреждений.236Рис. 5.92. Стенд для испытания резиновых элементов РМШ гусеничногодвижителя на долговечностьРассмотрим характер разрушения резиновых элементов РМШ звеньев гусеничного движителя, полученный в результате ускоренных стендовых испытанийна долговечность и в результате проведения полевых испытаний.Стендовые испытания показали, что «широкие» резиновые элементы, имеющие прямоугольную форму сечения (рис. 5.93), начинают разрушаться в областиконтакта поверхности резинового элемента с поверхностью проушины на некотором расстоянии от крайней точки контакта резинового элемента и проушины.

Вэтой области наблюдается разрушение в результате усталостного износа.Рис. 5.93. Разрушение «широких» резиновых элементов прямоугольной формыпри стендовых испытаниях237Резиновые элементы этого типа также имеют незначительное усталостноеразрушение в крайних точках сечения в области приклея резинового элемента кповерхности пальца (рис. 5.93).«Узкие» резиновые элементы (рис. 5.94) с прямоугольной формой сеченияразрушаются в крайних точках соединения резины к металлической арматуре.Первая видимая усталостная трещина появлялась на стыке резины и металла через 1…2 млн.

циклов нагружения. Продолжение испытаний приводило к распространению трещины в осевом направлении до полного отслоения резины от металла. Кроме того, разрушение в крайних точках соединения с металлической арматурой приводит к снижению контактного давления резинового элемента и поверхности проушины, что приводит к усталостному износу на наружной поверхности элемента.Рис. 5.94. Разрушение «узких» резиновых элементов прямоугольной формыпри стендовых испытанияхРазрушение резиновых элементов с трапециевидной формой сечения, начинается с появления кольцевого усталостного износа в крайних точках поверхности контакта резинового элемента с поверхностью проушины. После 3 млн. циклов в этой области появляется видимая усталостная трещина (рис. 5.95,а). Причиной усталостного износа является перемещение поверхности резинового элементаотносительно поверхности проушины при деформировании радиальной нагрузкойи кручением.Резиновые элементы трапециевидной формы сечения со скругленияминачинают разрушаться с появления незначительного кольцевого усталостного износа в крайних точках поверхности контакта резинового элемента с поверхностьюпроушины.

Первая усталостная трещина появляется после 3 млн. циклов (рисунок2385.95, б). Причиной усталостного износа является перемещение поверхности резинового элемента относительно поверхности проушины.а)б)Рис. 5.95. Разрушение резиновых элементов трапецеидальной формы безскруглений (а) и со скруглениями (б) при стендовых испытанияхНа рис. 5.96 представлен лабораторный образец и охватывающая втулка после проведения стендовых испытаний на долговечность ( 3,5  106 циклов).Рис. 5.96. Повреждение резиновых элементов трапецеидальной формы соскруглениями без воздействия радиальной нагрузкиРезиновый элемент имеет трапециевидную форму сечения со скруглениями.При стендовых испытаниях лабораторный образец подвергался циклическому закручиванию на угол ±7,50 без воздействия радиальной силы.

Как видно из представленного рисунка, в крайних точках области контакта резины с поверхностьюпроушины наблюдается незначительный кольцевой износ, вызванный перемещением (скольжением) резины относительно металла проушины. Циклическое закручивание шарнира без воздействия радиальной силы приводит к минимальнымповреждениям резинового элемента.239Таким образом, сравнение характера и области разрушения, полученных врезультате проведения ускоренных стендовых испытаний резиновых элементовшарнирного соединения на долговечность, с результатами, полученными припроведении полевых испытаний, позволяет сделать вывод о том, что области разрушения совпадают.

Для оценки влияния конструктивных параметров РМШ иформы сечения резиновых элементов на их долговечность целесообразно использовать сравнительные стендовые испытания. При стендовых испытаниях шарнирдолжен подвергаться циклическому закручиванию и радиальному деформированию. Угол закручивания резиновых элементов лабораторного образца долженбыть равен углам закручивания резиновых элементов шарнира при укладке на ведущее колесо, а радиальная деформация соответствовать максимальной радиальной деформации резинового элемента на ведущем участке гусеничной цепи.5.8.

Определение характеристик резиновых элементов внутреннейамортизации опорных катков гусеничного движителяОдним из основных параметров, интересующих конструктора при проектировании опорных катков с внутренними резиновыми и резинометаллическимиэлементами, является жесткостная характеристика – зависимость перемещенияметаллического обода относительно ступицы опорного катка при воздействии радиальной силы [324, 325].В этом разделе приводятся результаты экспериментальных и численных исследований по определению радиальной жесткости резиновых элементов в зависимости от степени обжатия.

Сравнительная оценка результатов экспериментального и теоретического исследования позволяет определить точность и обоснованность применения предложенных методов расчета резиновых элементов.Определение характеристик радиальной жесткости опорных катков выполнялось на специальных макетах (рис. 5.97 – 5.99). Осевое обжатие резиновых элементов ступенчато изменялось при помощи набора шайб. Кроме того, обжатие резиновых элементов контролировалось промерами габаритной длины макета.240Кольцевые резинометаллические элементы (рис. 5.97, 5.98) имеют овальнуюформу сечения. Металлическая обойма (рис. 5.97 - толщиной  =2,5 мм, рис.

5.98 толщиной  =1,5 мм) соединена с резиновым массивом во время вулканизации.Резиновый элемент (рис. 5.99) имеет прямоугольную форму сечения. Все исследуемые резиновые элементы изготовлены из резины ИРП – 1315.Рис. 5.97. Макет и конструкция резинового элемента внутренней амортизацииопорного катка (вариант 1)Рис. 5.98. Макет и конструкция резинового элемента внутренней амортизацииопорного катка (вариант 2)Снятие характеристик радиальной и осевой жесткости резиновых элементовпроизводилось на винтовом прессе (рис.

5.101). Для замера радиального усилияприменялся образцовый динамометр ДОСМ - 3-50У; для отсчета осадки обода –индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм.241Рис. 5.99. Макет и конструкция резинового элемента внутренней амортизацииопорного катка (вариант 3)Рис . 5.100. Макет опорного каткаРис. 5.101. Приспособление для определения радиальной жесткости резиновыхэлементов опорного катка242Исследование проводилось по следующей методике [125]. Предварительновыполнялось восемь – десять тренировочных циклов нагружения до нагрузки 50кН и полного разгружения.

После чего, для прекращения упругого последействиярезины, проводилась выдержка при полной разгрузке. Затем производилась ступенчатая контрольная нагрузка до 50 кН через равные интервалы с замером накаждой ступени усредненной по двум роликам осадки обода. При последующейступенчатой контрольной разгрузке также замерялась на каждой ступени усредненная по двум роликам осадка обода. Замеры усредненной осадки обода выполнены для каждой величины осевого обжатия три раза.На рис. 5.102 – 5.104 представлены характеристики радиальной жесткостирезиновых элементов внутренней амортизации опорных катков (рис.

5.97 – 5.99),полученныеэкспериментальноиврезультатерасчетанапряженно-деформированного состояния.Расчет напряженно-деформированного состояния резиновых элементоввключал два этапа. На первом этапе определялось напряженно-деформированноесостояние резинового элемента, вызванное сборкой опорного катка, то есть запрессовкой в наружный металлический бандаж и последующее сжатие в осевомнаправлении. На втором этапе выполнялся расчет при нагружении радиальнойсилой.Рис. 5.102. Характеристика радиальной жесткости резиновых элементов макетаопорного катка (вариант 1):эксперимент;расчет;осевое обжатие: 1 - 0,0 мм; 2 – 1,5 мм; 3 – 3,0 мм; 4 – 4,5 мм; 5 – 6,0 мм243Рис. 5.103.

Характеристика радиальной жесткости резиновых элементов макетаопорного катка (вариант 2):эксперимент;расчет;осевое обжатие: 1 - 0,0 мм; 2 – 2,0 мм; 3 – 4,0 мм; 4 – 6,0 мм; 5 – 8,0 мм; 6 – 10,0 ммРис. 5.104. Характеристика радиальной жесткости резиновых элементов макетаопорного катка (вариант 3):эксперимент;расчет;осевое обжатие: 1 - 0,0 мм; 2 – 3,0 мм; 3 – 6,0 мм; 4 – 9,0 мм; 5 – 13,0 ммДля расчета применялся программный комплекс, который позволяет автоматически учитывать изменения граничных условий в процессе деформирования.В результате решения задачи сборки и вторичного нагружения радиальной силой244получены картины перемещения узлов конечно-элементной модели, распределение компонентов тензора напряжений по сечению резиновых элементов, распределение удельной потенциальной энергии деформации по сечению (рис.

5.105 –5.107). На рисунках представлено сечение резинового элемента расположенное вплоскости действия радиальной силы, расположенное в области сжатия.а)б)Рис. 5.105. Распределение касательных напряжений  rz , вызванных сборкой (а), иудельной энергии деформации W при нагружении радиальной силой (б) посечению резинового элемента внутренней амортизации опорного катка(вариант 1, сжатие 3 мм на сторону, е = 6 мм)а)б)Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации