Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 43
Текст из файла (страница 43)
В существующих конструкциях опорных катков с внутренними амортизаторами быстроходных гусеничных машин резиновые элементы работают на сдвиги при монтаже подвергаются предварительному осевому сжатию, которое позволяет регулировать радиальную жесткость катка.В конструкциях опорных катков малого диаметра с внутренними резиновыми амортизаторами реализованы, как правило, две схемы, в которых резиновыеэлементы работают на сжатие и на сжатие и сдвиг. Это вызвано, в первую очередь, стремлением выполнить противоречивые требования к конструкции опорных катков и необходимостью реализовать в жестких ограничениях на габаритыразмещение резиновых элементов.
Резервом для повышения работоспособностиконструкции опорных катков малого диаметра с внутренними резиновыми амортизаторами является применение ограничителей деформации.3. Для оценки работоспособности резиновых элементов конкретной конструкции необходимо знать их напряженно-деформированное состояние, вызванное сборкой рассматриваемого узла и напряжений, деформаций, температур, возникающих в теле резинового элемента во время последующей эксплуатации.Кроме того, для оценки влияния применения резиновых элементов в конструкции289гусеничного движителя на динамические нагрузки, действующие на его элементы, необходимо знать характеристики жесткости резиновых элементов.4. Разработана математическая модель, описывающая движение элементовгусеничного движителя как систему твердых тел с вязкоупругими и кинематическими связями. Металлические элементы шарнира представлены в виде отдельных твердых тел.
При перемещении арматуры пальца, достигающем величинырадиального зазора, учитывается момент трения, действующий между арматуройпальца и поверхностью проушины звена. Разработан численный алгоритм длярешения системы дифференциально-алгебраических уравнений. Расхождение результатов расчетов с результатами экспериментальных исследований не превышает 12%.5. Результаты экспериментальных и теоретических исследований динамических нагрузок в гусеничном обводе трактора класса 3 с резинометаллической гусеницей показали:- ограничитель находится в контакте с поверхностью проушины при движении трактора на всех передачах при крюковой нагрузке, превышающей 15 кН, нетолько на ведущем участке гусеничного движителя, но и на опорной ветви, а резиновые элементы на всем контуре гусеничного обвода подвержены деформациив радиальном направлении;- величина радиальной деформации не является постоянной и на свободнойветви она составляет 0,05…0,15 мм и изменяется с частотой близкой к траковой;- на всех участках гусеничного движителя закручивание резиновых элементов сопровождается предварительным деформированием в радиальном направлении;- влияние момента инерции пальца приводит к отставанию угла закручивания резиновых элементов двойных проушин, расположенных в последующемзвене по ходу движения гусеничной цепи трактора.
Инерционные составляющие,действующие на арматуру пальца РМШ, для рассмотренных скоростей движенияне приводят к увеличению максимального угла закручивания резиновых элемен-290тов тройных проушин. На разность максимальных углов закручивания резиновыхэлементов оказывает влияние характеристика угловой жесткости;- силы трения в области контакта «ограничитель-проушина» увеличиваютугол закручивания резиновых элементов двойных проушин на ведущем участкена 0,50. Для рассмотренной конструкции РМШ с ограничителями радиальной деформации резиновые элементы двойных проушин на ведущем участке закручиваются на 1,00 больше, чем резиновые элементы тройных проушин;- для рассмотренной конструкции гусеничного движителя применениеопорного катка с внутренней амортизацией позволяет снизить нагрузку в паре«бандаж опорного катка - беговая дорожка» на 25% при скорости движения 3 м/с.6.
Разработана математическая модель деформирования резиновых элементов РМШ соединения звеньев гусеничного движителя и резиновых элементоввнутренней амортизации опорных катков при сборке и вторичном нагружении.Расхождение результатов расчетов с результатами экспериментальных исследований при оценке деформирования резиновых элементов РМШ не превышает6,0%, а резиновых элементов внутренней амортизации опорных катков – 9,0%.СозданапрограммадляЭВМ,позволяющаяопределятьнапряженно-деформированное состояние резиновых элементов гусеничного движителя иоценку их долговечности. Расхождение результатов расчетов с результатами экспериментальных исследований при оценке долговечности резиновых элементовгусеничного движителя не превышает 15,9%.7.Комплекснаяоценкарезультатоврасчетанапряженно-деформированного состояния резиновых элементов, полученных с помощью разработанной математической модели, реализованной в виде программы для ЭВМ,в сравнении с экспериментальными результатами показала, что:- для степени запрессовки резиновых элементов, не превышающей 32,5%,погрешность определения перемещений в сечении резинового элемента, вызванных сборкой, не превышает 5%.
Максимальная погрешность наблюдается в области контакта резины и металла проушины, что говорит о влиянии сил трения наперемещения узлов сетки;291- эпюры давления на поверхности контакта резинового элемента и проушины в шарнирах различных вариантов, полученные экспериментальным и расчетным путями, имеют наименьшее расхождение в центральной части контакта, которое для силовых элементов не превышает 5%, а для уплотнительного вариантане превышает 17%;- максимальное давление в области контакта для резиновых элементов силового варианта при степени обжатия 32,5% для различной формы резиновых элементов составляет от 3,0 до 4,5 МПа, для уплотнительного варианта - 2,2…2,5МПа;- расчетная радиальная жесткость для всех образцов получилась нескольковыше полученной с помощью эксперимента, но при степени запрессовки, не превышающей 32,5% и величине эксцентриситета менее 1,0 мм, максимальное превышение составило менее 14%;- погрешность определения угловой жесткости при закручивании резиновыхэлементов на угол менее 7,50 не превышает 6%;- модуль вязкости для модели Кельвина-Фойхта при описании динамического деформирования резиновых элементов зависит от скорости закручивания резиновых элементов шарнира и изменяется в диапазоне от 0,005 до 0,095 МПа·с., приэтом относительный гистерезис изменяется в диапазоне 0,37…0,42;- погрешность при определении характеристик радиальной жесткости резиновых элементов внутренней амортизации опорного катка при различных степенях осевого обжатия с помощью расчета и эксперимента не превысила 9%.8.
Результаты расчета напряженно-деформированного состояния резиновыхэлементов РМШ гусеничного движителя с трапециевидной формой сечения показали, что:- удельная энергия деформации и касательные напряжения, вызванныесборкой, достигают максимальных значений в крайних точках соединения резинового элемента с поверхностью пальца и составляют соответственно 749 кДж/м3и 1,49 МПа;292- эпюра давления в области контакта резинового элемента и поверхностипроушины имеет характерные пики в зоне перехода боковой поверхности резинового элемента к поверхности внешнего диаметра, после этой зоны, смещаясь ккрайним точкам контакта, давление резко падает;- удельная энергия деформации, вызванная закручиванием резинового элемента, достигает максимальных значений в крайних точках соединения резинового элемента с поверхностью пальца (111 кДж/м3), а также в крайних точках контакта резинового элемента и поверхности проушины (117 кДж/м3);- касательные напряжения в области контакта резинового элемента и поверхности проушины в крайних точках контакта сопоставимы с давлением резины на поверхность проушины;- удельная энергия деформации в областях концентрации при одновременном нагружении резинового элемента осевым сдвигом и кручением в 1,7 раза выше, чем при нагружении только кручением;- удельная энергия деформации в областях концентрации при одновременном нагружении резинового элемента радиальной силой и кручением в 2,35…2,72раза выше, чем при нагружении только кручением.9.
Для резиновых элементов внутренней амортизации опорного катка гусеничного движителя, работающих на сдвиг, удельная энергия деформации и касательные напряжения, вызванные как сборкой, так и вторичным нагружением радиальной силой, достигают максимальных значений в крайних точках соединениярезинового элемента с поверхностями ступицы и бандажа и достигают соответственно 100 кДж/м3 и 0,696 МПа.10. 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 обла-293стях концентрации удельной энергии деформации, вызванной вторичным нагружением резинового элемента.11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
