Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Движение шарнира по направляющемуколесу, выход на переднюю наклонную ветвь и укладка на опорную сопровождаются минимальной радиальной деформацией резиновых элементов не превышающей 0,05…0,07 мм [379].На рис. 5.113 представлены зависимости радиальной деформации и угла закручивания резиновых элементов при движении трактора ДТ-75М на различныхпередачах.Рис. 5.113. Зависимости радиальной деформации резиновых элементов тройных (е, мм)проушин, угла и скорости закручивания резиновых элементов от положения (i)шарнира на контуре гусеничного обвода:1 – первая передача; 2 – третья передача; 3 – пятая передача; 4 – седьмая передача256Представленные зависимости показывают [379], что в рассмотренном диапазоне тяговых усилий (15…32 кН) радиальная деформация резиновых элементоввозрастает при движении шарнира по опорному участку, каждое прохождениешарнира под опорным катком сопровождается деформацией резиновых элементов на величину радиального зазора (линия 5) между ограничителем и проушиной, т.е.
до касания ограничителя и проушины. На всех передачах на ведущемучастке в рассмотренном диапазоне тяговых усилий ограничитель находится вконтакте с поверхностью проушины. На опорном участке радиальная деформациярезиновых элементов достигает величины радиального зазора при движениитрактора на 1-5-ой передачах при прохождении второго опорного катка (положение шарнира 5), на 7-ой передаче – при прохождении третьего опорного катка(положение 9). После выхода шарнира из зацепления с ведущим колесом (положение 24) радиальная деформация не превышает 0,2 мм, превышение радиальногозазора 0,2 мм (позиции 26 и 40) на 5-ой передаче вызвано колебаниями крюковойнагрузки и угловыми колебаниями корпуса трактора [379].Угол закручивания резиновых элементов на опорном участке находится вдиапазоне -6,00 до -4,00, на рабочей ветви – от -4,00 до -2,00, после входа в зацепления (положение 17) резиновые элементы закручиваются от -2,00 до 6,00. На свободной ветви на 1-5-ой передачах изменяется в диапазоне от -6,00 до -4,00, прохождение шарнира между поддерживающими катками на 7-ой передаче сопровождается увеличением угла закручивания до -7,80 [379].В математической модели движения элементов гусеничного движителя(глава 3), для описания вязкоупругой связи (3.14) с помощью резиновых элементов применяется модель Кельвина-Фойхта (рисунок 4.3,б).
При динамическомдеформировании резиновых элементов модуль вязкости для Кельвина-Фойхта зависит от скорости деформирования (рисунок 5.43). Представленные на рисунке5.113 зависимости скорости угла закручивания резиновых элементов от положения шарнира, позволяют оценить ее величину и обоснованно выбрать значениемодуля вязкости. Скорость закручивания резиновых элементов шарнира достигает максимальных значений во время закручивания шарнира при входе на дугу за-257цепления (положения 17-18). Прохождение участков контура гусеничного обводапри выходе звена из-под последнего опорного катка (положения 12-13), выходе сдуги зацепления (положения 24-25), при укладке на направляющее колесо (положения 42-43), переходе на переднюю наклонную ветвь с направляющего колеса(положение 49-50), также сопровождаются резким ростом скорости закручиваниярезинового элемента шарнира [379].Таким образом, ограничитель находится в контакте с поверхностью проушины при движении трактора на всех передачах при крюковой нагрузке, превышающей 15 кН не только на ведущем участке гусеничного движителя, но и наопорной ветви.
Резиновые элементы на всем контуре гусеничного обвода подвержены деформации в радиальном направлении. Величина радиальной деформациине является постоянной и на свободной ветви она составляет 0,05…0,15 мм и изменяется с частотой близкой к траковой. На всех участках гусеничного движителязакручивание резиновых элементов сопровождается предварительным деформированием в радиальном направлении [379].5.10. Выводы1.
Проведенный комплекс экспериментальных и теоретических исследований характеристик резиновых элементов гусеничного движителя позволил определить перемещения в сечении резинового элемента РМШ гусеничного движителя, возникающие при запрессовке и при последующем нагружении радиальнойсилой. Картина распределения перемещений, полученная с помощью расчета, качественно совпадает с результатами эксперимента. При высоких степенях запрессовки влияние сил трения между резиной и металлом проушины, не учитываемоев математической модели, увеличивает расхождение расчетных и экспериментальных количественных результатов.2.
Распределение давления и его уровень в области контакта резиновыхэлементов РМШ и поверхности проушины зависит от формы резинового элементаи степени запрессовки. Количественно результаты, по определению давления, полученные с помощью расчета и эксперимента, с достаточной точностью совпада-258ют для резиновых элементов всех форм сечения в центральной части контакта.Ограничения при проведении эксперимента по определению давления в крайнихточках контакта для резиновых элементов трапециевидной формы сечения не длявсех элементов позволили определить характерные пики давления, полученныетеоретически.
Для прямоугольных элементов получено качественное и количественное совпадение расчетных и экспериментальных результатов.3. Результаты расчета по определению радиальной и угловой жесткости резиновых элементов РМШ гусеничного движителя, а также радиальной жесткостирезиновых элементов внутренней амортизации опорных катков во всем диапазоненагрузок имеют достаточную для практического применения сходимость с результатами эксперимента.4.
Динамическое деформирование резиновых элементов в рассмотренномдиапазоне частот может быть описано с помощью модели Кельвина-Фойхта. Модуль вязкости для этой модели зависит от скорости деформирования резиновогоэлемента.5. Сопоставление характера и области разрушения резиновых элементовРМШ гусеничного движителя в результате полевых испытаний и результатоврасчета их напряженно-деформированного состояния показало, что причинойразрушения резиновых элементов является усталостный износ, вызванный перемещением поверхности резинового элемента относительно металлических частейшарнира (проушины или пальца).
Кроме того, разрушение наблюдается в областях концентрации удельной энергии деформации, вызванной вторичным нагружением резинового элемента при закручивании и воздействии радиальной силой.6. Разрушение резиновых элементов РМШ гусеничного движителя в результате стендовых испытаний на долговечность и в результате полевых испытаний наблюдаются в одних и тех же областях, что позволяет сделать вывод о целесообразности проведения стендовых испытаний для сравнительной оценки долговечности резиновых элементов различных конструкций РМШ.7. Проведенные экспериментальные исследования нагрузок, действующихна резинометаллический шарнир гусеничной цепи, и их анализ показали, что259ограничитель находится в контакте с поверхностью проушины при движениитрактора на всех передачах при крюковой нагрузке превышающей 15 кН не только на ведущем участке гусеничного движителя, но и на опорной ветви.
Резиновыеэлементы на всем контуре гусеничного обвода подвержены деформации в радиальном направлении. Величина радиальной деформации не является постоянной ина свободной ветви она составляет 0,05…0,15 мм и изменяется с частотой близкой к траковой. На всех участках гусеничного движителя закручивание резиновыхэлементов сопровождается предварительным деформированием в радиальномнаправлении.
Результаты исследования позволяют обоснованно задать режимынагружения резиновых элементов РМШ при стендовых испытаниях и при расчетеих напряженно-деформированного состояния.2606. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ГУСЕНИЧНОГОДВИЖИТЕЛЯ С РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИМИЭЛЕМЕНТАМИПри проектировании гусеничного движителя с силовыми резинометаллическими элементами необходимо учитывать противоречивые требования, предъявляемые к его конструкции. С одной стороны предъявляются высокие требования кпрочности и жесткости элементов конструкции гусеничного движителя, обеспечивающие запас в связи с повышенным износом.
С другой, необходимо стремиться создать конструкцию, обладающую минимальной массой. При решении подобных задач необходимо применять методы оптимального проектирования.Вопросам оптимального проектирования силовых резиновых элементов наразных этапах развития методов проектирования гусеничного движителя уделялось мало внимания. Это объясняется, в первую очередь, отсутствием эффективных методов оценки напряженно-деформированного состояния силовых резиновых элементов в узлах гусеничного движителя и обоснованности выбора критериев, применяемых для оценки конструкции силовых резинометаллических элементов.В настоящей главе сформулированы задачи оптимального проектированиясиловых резиновых элементов РМШ гусеничного движителя, резиновых элементов внутренней амортизации опорных катков, а также сделаны предложения,направленные на совершенствование конструкции, позволяющие повысить ихдолговечность.В соответствии с выражением (4.94) долговечность резинового элемента зависит от величины удельной потенциальной энергии деформации W , которая является функцией инвариантов I к (или компонент) тензора меры конечных деформаций, зависит от координат и достигает максимального значения в некоторойточке исследуемой области.
Оценка ее наибольшего значения связана с определением конечных деформаций, являющихся решением краевой задачи с системойнелинейных дифференциальных уравнений в частных производных. Для оценкиудельной энергии деформации используется алгоритм, в основе которого лежит261пошаговая процедура и линеаризованные соотношения теории наложения малыхдеформаций на конечные. Численная реализация алгоритма осуществляется с помощьюметодаконечныхэлементов.Кромеоценкинапряженно-деформированного состояния полученные результаты используются для определения характеристик жесткости резиновых элементов.Таким образом, в задачах оптимального проектирования конструкций силовых резиновых элементов гусеничного движителя функция цели и функциональные ограничения, накладываемые на варьируемые параметры, задаются не аналитически, а в виде алгоритма.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
