Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 41
Текст из файла (страница 41)
6.11) для ограничителя центральной проушины пятипроушинного варианта РМШ, работающего по последовательной схеме для конструкций ограничителя (рис. 6.7 и рис. 6.10). При расчетеиспользованы средние значения диаметров сопрягаемых поверхностей с учетомточности изготовления.В соответствии с рис. 6.11 для предлагаемого варианта конструкции ограничителя максимальное контактное напряжение во всем диапазоне тяговойнагрузки как минимум в 3 раза меньше, чем для существующей конструкции.Рис. 6.11. Зависимость максимального контактного давления от растягивающегоусилия в цепи:1 – конструкция (рис.
6.7), D=39,2 мм, D1=38,18 мм; 2 – конструкция (рис. 6.10), D=33,03 мм,D1=32,97 ммВ конструкции (рис. 6.7) износу подвергается лишь часть поверхности проушины соответствующая углу 140…160 и соответствующая ей часть поверхностиограничителя. В предлагаемой конструкции износ кольца 3 осуществляется повсей внутренней поверхности. Так как на ведущем участке при достижении растягивающего усилия необходимого для выбора радиального зазора, внешняя поверхность кольца 3 контактирует с поверхностью проушины звена. При входешарнира на дугу зацепления осуществляется поворот звеньев относительно другдруга и, соответственно, поворот кольца 3 относительно втулок 1 и 2.
Последую-275щее движение шарнира по дуге зацепления приводит к уменьшению растягивающего усилия в цепи. Кольцо 3 выходит из контакта с поверхностью проушины,после чего осуществляется поворот смежных звеньев относительно друг другапри выходе шарнира с дуги зацепления. Таким образом, кольцо 3 остается повернутым относительно втулок 1 и 2 на угол равный половине угла поворота звеньевотносительно друг друга, при условии равенства угловой жесткости резиновыхэлементов шарнира, расположенных в смежных звеньях.
При прохождении шарнира по периметру гусеничного обвода кольцо 3 поворачивается относительновтулок 1 и 2 на угол 140…160, величина которого зависит от конструктивных особенностей гусеничного движителя.Таким образом, снижение износа достигается не только за счет снижениямаксимального контактного давления, но и за счет увеличения площади изнашиваемой поверхности.Этот же принцип положен в основу вариантов конструкции ограничителя[299, 300] (рис. 6.12 и 6.13).Рис. 6.12. Осевая фиксация кольца ограничителя выступомРис.
6.13. Осевая фиксация кольца ограничителя пружинным кольцом276Конструкция ограничителя радиальной деформации (рис. 6.12) состоит издвух напрессованных на палец втулок 1 и 2, на которые установлено свободновращающееся относительно втулок металлическое кольцо 3. Металлическоекольцо 3 снабжено выступом 4 на внутренней поверхности, который ограничивает осевое перемещение кольца 3.Конструкция ограничителя радиальной деформации (рис. 6.13) состоит издвух поверхностей 1, которые выполнены за одно целое с пальцем 2.
Между поверхностями 1 расположена кольцевая канавка 3, на поверхности 1 установленосвободно вращающееся металлическое кольцо 4. Металлическое кольцо 4 навнутренней поверхности имеет кольцевую канавку 5, в которой установлено пружинное кольцо 6, являющееся ограничителем осевого перемещения кольца 4.Таким образом, предлагаемые варианты конструкции ограничителя радиальной деформации резиновых элементов шарнирного соединения звеньев гусеничной цепи позволяют исключить износ поверхности проушины, стабилизировать величину радиального зазора между ограничителем и проушиной, а соответственно и шаг гусеничной цепи, повысить долговечность резинометаллическогошарнира.6.3. Выбор предварительного угла сборки шарнирного соединениязвеньев гусеничного движителяПри проектировании гусеничного движителя с РМШ для снижения величины максимального касательного напряжения звенья гусеницы собираются с предварительным углом [62, 195, 257, 378] равным половине максимального угла поворота звеньев относительно друг друга на ведущем или направляющем колесе.Рассмотрим на примере конструкции гусеничного движителя трактора ДТ–75М определение угла сборки РМШ.
Для рассматриваемой конструкции угол относительного поворота звеньев на ведущем колесе составляет 22,50, на направляющем колесе - 23,650. Определяя угол сборки по углу относительного поворотазвеньев на направляющем колесе, получим угол сборки звеньев 11,8250.277Такой подход не учитывает совокупности нагрузок, действующих на резиновые элементы шарнира и накопление повреждений в резине во время эксплуатации гусеничной машины.
В настоящем разделе предлагается метод, в которомвыбор угла сборки осуществляется с учетом совокупности нагрузок, действующих на резиновые элементы РМШ, и закономерностей, описывающих накоплениеповреждений в резине на основе зависимостей, представленных в четвертой главе.Мера повреждения резиновых элементов РМШ за один оборот гусеничнойцепи при движении трактора в j-ом режиме определяется выражением (4.97).Представим меру повреждения как функцию угла сборки шарнирного соединенияnD j сб i 11N i сб ,(6.12)где N i - количество циклов до разрушения при i-ом виде нагружения определяетсявыражением (4.96); n - количество видов нагружения за один оборот гусеничнойцепи.Тогда общая наработка резинового элемента РМШ гусеничного движителяв количестве оборотов гусеничной цепи в зависимости от угла сборки будет определяться выражениемmN р сб j 1где1 j D j сб ,(6.13) j - коэффициент, учитывающий относительный пробег (время) работы на j-ом режиме; m - количество режимов движения гусеничной машины.Используя зависимости, представленные на рис.
5.116, для режимов нагружения резиновых элементов РМШ и результаты расчета их напряженнодеформированного состояния для этих режимов вычисляется зависимость N р сб .Умножим N р на длину гусеничной цепи и среднюю скорость движения трактораи получим ресурс в моточасах.На рис. 6.14 представлена графическая зависимость долговечности резиновых элементов шарнира гусеничного движителя трактора ДТ-75М от предварительного угла сборки. Максимальная долговечность резиновых элементов соот-278ветствует углу сборки 11,560.
Для рассмотренной конструкции отклонение угласборки от оптимального значения на 1,000 приводит к снижению долговечностирезиновых элементов не более чем на 1%.Рис. 6.14. Зависимость долговечности резиновых элементов РМШот угла сборкиДля рассматриваемой конструкции половина угла поворота звеньев на ведущем и направляющем колесе соответственно равна 11,250 и 11,8250.
Среднеемежду этими значениями угла составляет 11,53750 11,540. Таким образом, дляопределения угла сборки можно рекомендовать выражение сб н в4,(6.14)где н и в - соответственно угол поворота звеньев при укладке на направляющееи ведущее колесо.Выражение (6.14) может применяться для выбора угла сборки, если углыповорота звеньев на ведущем и направляющем колесе отличаются менее чем на15%.2796.4. Определение оптимальных геометрических параметров резиновыхэлементов внутренней амортизации опорных катковСиловые резиновые и резинометаллические элементы внутренней амортизации, устанавливаемые в опорных катках гусеничного движителя, позволяют приотносительно малом удельном весе обеспечить снижение динамических нагрузоки повысить долговечность элементов гусеничного движителя.Из краткого анализа конструктивных форм и условий эксплуатации резиновых элементов основных типов следует, что диапазон механических нагрузок идеформаций при работе гусеничного движителя для них достаточно широк.
Разнообразие в геометрии резиновых элементов опорных катков определяет различиеих характеристик жесткости и демпфирующих свойств. Степень запрессовки, радиальная и осевая жесткость при вторичном нагружении резиновых элементоводного габаритного размера могут отличаться друг от друга в несколько раз. Это,в свою очередь, определяет широкий диапазон возможности их применения, позволяя для каждой конкретной конструкции опорного катка гусеничного движителя использовать наиболее рациональную геометрическую форму резиновых элементов.
Рациональное сочетание резиновых и металлических элементов и обоснованный выбор их конструктивных параметров позволяют получить необходимыедля снижения динамических нагрузок характеристики жесткости.В настоящем разделе рассмотрена постановка задачи параметрической оптимизации резиновых элементов опорных катков с внутренней амортизацией.В процессе эксплуатации резиновые элементы испытывают следующие виды деформации: деформации, связанные с установкой и сборкой резиновых элементов в опорном катке, при этом резиновые элементы могут испытывать сжатиепо торцовой поверхности, напрессовку по внутреннему радиусу, запрессовку повнешнему радиусу. Резиновые элементы могут быть выполнены в виде чисто резиновых элементов или в виде резинометаллических, т.е. имеющих металлическую арматуру.
При движении по беговой дорожке гусеничного полотна опорныйкаток испытывает ударные и динамические воздействия в радиальном и осевомнаправлении, связанные со звенчатостью цепи, с вертикальными колебаниями280корпуса гусеничной машины, с крюковой нагрузкой, со скоростью движения инеровностью поверхности почвы.При сборке резиновые элементы подвергаются большим деформациям, приэтом существенно изменяется начальная форма и геометрия элемента, возникаютзначительные концентраторы напряжений и деформаций. Как показывают теоретические и экспериментальные исследования, определяющую роль в усталостномразрушении играют концентраторы, возникающие от деформации при вторичномнагружении резиновых элементов. Расположение концентратора, его величина зависят от начальной геометрии резинового элемента, условий сборки и нагрузок,действующих при эксплуатации.Сочетание постоянных и переменных механических нагрузок, вызванныхсборкой и последующим нагружением радиальной и осевой силами, приводит кповышению деформаций и напряжений в области концентрации циклического характера и вызывает усталостное разрушение резины.
При этом наложение вторичных неупругих деформаций радиального и осевого нагружения на равновесные деформации сборки значительно изменяет как амплитудные, так и средниесоставляющие местных напряжений и деформаций.Циклический характер режимов работы элементов внутренней амортизации,вязкоупругие свойства резины обуславливают теплообразование в резиновыхэлементах. Имеющаяся неравномерность распределения температурного поля подлине и толщине резиновых колец является источником возникновения температурных напряжений с различными градиентами в пределах рассматриваемого сечения.Таким образом, важное значение для определения сопротивления циклическому нагружению резиновых элементов опорных катков имеют такие факторыконструктивного, технологического и эксплуатационного характера, как повторность и длительность нагружения, концентрация напряжений, саморазогрев резины и условия теплоотвода, наложение вторичных циклических деформаций настатические деформации сборки.281Кроме того, одним из важных факторов, определяющих работоспособностьрезиновых элементов, является исходный уровень технологических дефектов(трещины, поры, возникающие в процессе вулканизации резины, различного родавключения и т.д.).Перечисленные выше обстоятельства делают необходимым определениесопротивления силовых резиновых элементов циклическому нагружению и разрушению, как на стадии проектирования, так и на стадиях изготовления и эксплуатации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
