Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Платонова среди прочих вопросов о нагруженности инадежности гусеничного движителя рассмотрена сущность процесса продольныхи поперечных колебаний ветвей обвода. Отдельное рассмотрение продольных ипоперечных колебаний допустимо и правомерно, как отмечает В.Ф. Платонов, подвум причинам. Во-первых, описание линейными уравнениями позволяет использовать принцип суперпозиций. Во-вторых, характеристики этих двух динамических процессов существенно отличаются частотным спектром, следовательно, погрешность от пренебрежения взаимным влиянием колебаний мала.С учетом изложенного предлагается рассматривать колебания ветвей вплоскости воздействия каждого из видов колебаний на работу движителя: продольных колебаний - как фактора, обуславливающего повышение динамической19загруженности обвода; поперечных колебаний - как фактора, влияющего на кинематику и устойчивость обвода.В своих работах В.Ф.
Платонов отмечает, что кроме снижения динамических нагрузок в гусеничном обводе, гусеницы с резинометаллическими шарнирами обладают ценным свойством, имеющим значение особенно для транспортныхгусеничных машин - высоким коэффициентом полезного действия на повышенных скоростях движения. Потери мощности в них зависят главным образом от величины внутренних потерь в шарнирах, которые много меньше потерь от сухоготрения в открытых шарнирах.Учитывая, что срок службы гусениц с резинометаллическими шарнирамипрактически не зависит от почвенных условий работы, а так же весь комплекспреимуществ, В.Ф.
Платонов рассматривает гусеницу с резинометаллическимшарниром как наиболее перспективную, т.е. наиболее полно отвечающую требованиям, предъявляемым к гусеничному движителю.Отмечая большое положительное значение работы [306], нельзя вместе стем механически переносить методику исследования динамических явлений в гусеничном обводе быстроходных транспортных машин в целом на исследованиединамики обвода сельскохозяйственных тракторов. Рассмотрение обвода как системы с равномерно распределенными параметрами оправдано для машин, гдеотношение шага звена гусеницы к длинам провисающих участков мало, как это инаблюдается у транспортных машин с мелкозвенчатыми гусеницами. На тракторах же, где шаг звена достаточно велик, а провисающие ветви гусениц относительно малы, подобное отношение говорит не в пользу метода изучения динамикиобвода как системы с распределенными параметрами.Исследованию динамики гусеничного трактора с крупнозвенчатым обводомпосвящены работы [154, 155].
В указанных работах рассматривается конструкциягусеничного обвода с открытым металлическим шарниром, гусеничный движитель рассматривается как сложная механическая система переменной структуры иподвижности с большим числом степеней свободы. На этой основе получены об-20щие уравнения динамики гусеничного движителя и разработана методика расчетавибраций корпуса.В результате исследований установлено, что источниками колебаний корпуса трактора, кроме неровностей профиля пути, являются сопротивление движению трактора и крюковая нагрузка, изменяющееся натяжение ведущих ветвей,поджатие передних и задних опорных катков и возмущение силового агрегата,передаваемые на корпус через ведущие колеса. Колебания корпуса, вызываемыеэтими факторами, значительно меньше, чем колебания от неровностей грунта.Разработанная методика позволяет определить, при каких условиях и от какихфакторов вибрации могут превышать допустимые нормы.
Показано значение малых колебаний при движении трактора по неровному грунту, а также приведенрасчет колебаний корпуса трактора вызванных неровностями грунта с учетомвибраций.В указанной работе при построении уравнений движения не учитываласьпотенциальная энергия деформации шарнирных соединений в гусеничном обводе.Также не рассматриваются колебания отдельных звеньев гусеничного обвода. Отдельные участки гусеничной цепи рассматриваются в виде стержней, соединенных с направляющим и ведущим колесами опорными катками шарнирно. Крометого, в данном исследовании не рассматриваются вязкоупругие связи отдельныхэлементов гусеничного движителя и кинематические уравнения связи.В работе [14] А.С. Антонова приводятся зависимости усилия предварительного натяжения свободной ветви упругого гусеничного обвода от стрелы прогиба,как в статике, так и при движении обвода.
Автором выведена аналитическая зависимость угловой жесткости шарнира упругой цепи от геометрических параметрови физико-механических свойств резины. Определены потери на внутреннее трение в шарнирах упругого обвода, с учетом этих потерь выведен коэффициент полезного действия упругого обвода.Созданию и исследованию гусениц с резинометаллическими шарнирами посвящена большая теоретическая и экспериментальная работа И.И. Трепененкова[359], которая сформировала направление для дальнейших исследований. В пред-21ложенном варианте гусениц с резинометаллическими шарнирами отсутствовалиограничения деформации резиновых элементов, что привело к значительномуупругому и остаточному удлинению шага цепи и нарушило нормальную работузацепления.
Увеличение предварительного натяжения резко увеличило темп износа шарниров и, в целом, гусеница оказалась неконкурентоспособной.В условиях одновременного действия значительных радиальных и осевыхнагрузок динамического характера, сопровождающихся циклическим закручиванием, весьма сложно обеспечить длительную работу резиновых элементов шарнира и, очевидно, что срок службы шарнира будет определяться исключительнодолговечностью резиновых элементов.Для создания конструкции резинометаллического шарнира, обеспечивающей высокие амортизирующие свойства при фиксированном предельном шагецепей, требовалась разработка принципиально новой схемы.
Основополагающийвклад в создание работоспособной конструкции резинометаллического шарнирного соединения звеньев гусеничного движителя внес Н.А. Толчинский. Поискзавершился разработкой оригинальной конструкции резинометаллического шарнира с жестким ограничением радиальной деформации резиновых элементов [16,354, 356]. Особенностями предложенной конструкции шарнира являются: ограничение максимальных радиальных усилий, действующих на резиновые элементы;возможность создания нелинейных упругих характеристик шарнира за счетназначения соответствующего радиального зазора и параметров резиновых элементов; ограничение максимального шага цепи; надежная защита от износа металлических элементов шарнира за счет герметизации и одноразовой смазки.Дальнейшие работы Н.А.
Толчинского и его учеников были посвящены разработке расчетных и экспериментальных методов для исследования характеристик резинометаллического шарнирного соединения звеньев гусеничного движителя [156– 161, 279, 342, 355 - 357]. Кроме того, оценивалось влияние применения РМШ вгусеничном движителе на динамические нагрузки в гусеничном обводе трактора иэлементы трансмиссии. Комплекс научно-исследовательских работ, проведенныйсовместно с НАТИ, Волгоградским, Харьковским и Алтайским тракторными за-22водами, ВНИИтрансмаш, позволил значительно повысить ресурс не только шарнирного соединения звеньев, но и всего гусеничного движителя [66, 67, 70, 232,280, 301, 313, 315, 331, 332, 341, 343, 352, 359, 375, 384].Схемам шарнирного соединения с жестким ограничением радиальной деформации посвящен целый ряд работ [94, 99, 119, 141, 166, 355, 371].
Авторамиработ [166, 167, 371] Е.М. Каплинским и В.А. Целищевым теоретически и экспериментально определены некоторые параметры гусениц с резинометаллическимишарнирами: угловая жесткость шарниров, радиальная податливость, величинапредварительного натяжения цепи.
При определении радиальной податливостиавторами установлено, что передача усилия в гусенице с резинометаллическимишарнирами осуществляется через резиновые элементы шарниров в очень широком диапазоне нагрузок. Только в области максимальных сил тяги вступают вдействие ограничители. Этим объясняется снижение амплитудных значений растягивающих усилий в обводе с резинометаллическими шарнирами, полученноепри эксперименте.Спирин А.П. в работах [344, 345] провел сравнительные исследования потерь в гусеничном движителе сельскохозяйственного трактора, оснащенного серийными гусеницами с открытым шарниром и опытными резинометаллическимигусеницами.
В результате выполненных работ он пришел к выводу, что коэффициент полезного действия ходовой системы трактора при работе с опытной резинометаллической гусеницей в диапазоне скоростей 9-15 км/час на 4% выше, чем ссерийной гусеницей с открытым металлическим шарниром. Кроме того, на основании выполненных работ сделан вывод о том, что применение гусениц с резинометаллическим шарниром конструкции Алтайского политехнического институтасовместно с Алтайским тракторным заводом является одним из эффективных путей не только для снижения потерь мощности в обводе, но и повышения долговечности гусеничного механизма.
Отмечено также, что гусеницы с резинометаллическим шарниром окупаются полностью за свой срок службы только за счетэкономии топлива. В работах приведены результаты сравнительных полевых ис-23пытаний трактора с указанными гусеницами и изучены потери на внутреннее трение в шарнирах в зависимости от угла поворота и радиальной нагрузки.В работах [66, 67, 160, 280, 331, 332] также отмечается стабильное увеличение тягового КПД гусеницы с РМШ по сравнению с гусеницей с открытым шарниром.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
