Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами (1094948), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Гусеничный движитель представлен как отдельная подсистема гусеничной машины, состоящая из твердых тел. Авторы указанной работы при построении математической модели рассматривают не только силовое взаимодействие между отдельными элементами, но и уравнения голономных связей. При этом они получают систему нелинейных дифференциальных и алгебраических уравнений. Работоспособность предложенного авторами алгоритма демонстрируется на примере двухгусеничных машин М551 и М113. Для упрощения и для уменьшения степенейсвободы звенья гусеничной цепи рассматриваются как безмассовые элементы.В работе [507] дан краткий обзор состояния достижений в области динамики гусеничных машин.
В том числе рассматриваются достижения в области моделирования динамики при движении гусеничных машин по деформируемому основанию. В работе подчеркивается, что разрабатываемые модели все более широко внедряются в практику проектирования гусеничных машин предприятиями.Тем не мене отмечается, что большинство компьютерных программ моделируютдвижение гусеничной машины по недеформируемому основанию, что не позволя-29ет с достаточной точностью прогнозировать динамическое поведение гусеничного движителя.В работе [416] разработаны нелинейные уравнения движения гусеничноймашины, включая элементы гусеничного движителя, в трехмерном пространстве.При этом гусеничная машина рассматривается как система, состоящая из трех несвязанных подсистем. Первая подсистема состоит из корпуса, поддерживающих иопорных катков, ведущих звездочек и направляющих колес, а вторая и третьяподсистемы состоят из беговых дорожек, которые моделируются как закрытыекинематические цепи, звенья которых соединены жесткими цилиндрическимишарнирами.Работа [450] является продолжением работы [416] и в этой части рассматриваются вопросы моделирования контактного взаимодействия между: опорными,поддерживающими катками, направляющими колесами и беговой дорожкой трака; соединительным пальцем траков и ведущей звездочкой; траком и опорной поверхностью.
Во второй части приводятся также результаты численного решенияуравнений движения. В частности приведены графические зависимости вертикальных ускорений центра масс корпуса, силы в шарнирном соединении звеньев.Рассмотренные в работах [416, 450] методы авторский коллектив успешноприменяет для моделирования гусеничной машины [403] как системы состоящейиз двух подсистем - корпуса с поддерживающими и опорными катками, направляющим и ведущим колесом и гусеничной цепи, совершающей плоское движение.Метод, представленный в работе [412], объединяет возможности исследования с помощью методов динамики твердого тела и метода конечных элементов.Нелинейные уравнения движения элементов гусеничного движителя описываютдвижение в трехмерном пространстве.
Элементы гусеничного движителя (звенья,траки, пальцы) представлены в виде упругих тел. Модель учитывает взаимодействия беговых дорожек звеньев цепи с компонентами гусеничного движителя ипочвой. Силы, полученные в результате динамического анализа, используютсядля оценки напряженно-деформированного состояния звеньев гусеничной цепи во30время движения машины. В качестве примера приводятся результаты определения статических и динамических напряжений в центральном поперечном сечениипальца, соединяющего смежные траки гусеничной цепи.Численный метод, предназначенный для анализа динамических явлений,возникающих при движении быстроходных гусеничных машин, рассмотрен в работе [451].
Гусеничная машина, состоящая из корпуса, опорных катков с индивидуальной торсионной подвеской и части гусеничной цепи, рассматривается каксистема твердых тел совершающих плоское движение. Соединение звеньев гусеничной цепи моделируется жесткими цилиндрическими шарнирами, но для учетаупругих связей в шарнирах соединяющих звенья, шарниры соединены звеньямиобладающими податливостью в продольном направлении. В результате моделирования задачи преодоления единичного препятствия гусеничной машиной определены ускорения центра масс корпуса и силы, действующие в контакте опорныхкатков и беговой дорожки гусеничной цепи.Развитие модели движения гусеничной машины представлено в работе[420].
Каждый трак гусеничной цепи моделируется как твердое тело, котороеимеет шесть степеней свободы и соединено вязкоупругими связями со смежнымизвеньями. Разработаны эффективные алгоритмы, позволяющие обнаружить наличие взаимодействия между элементами гусеничного движителя и учесть возникающие кинематические связи. Радиальная жесткость опорных катков с внешнейшиной определяется экспериментально для различных частот нагружения и предварительно действующей статической нагрузки. Характеристики жесткости идемпфирования резинометаллических шарниров также определяются экспериментально.
Жесткость в контакте трака и ведущей звездочки определяется в соответствии с теорией Герца. Модель взаимодействия трака с почвой позволяетучесть свойства почвы на основе существующих теорий. С целью проверки адекватности разработанной модели проведены экспериментальные исследования.Сравнение экспериментальных и расчетных данных по определению вертикальных ускорений центра тяжести корпуса, а также ускорений и сил, действующих взвене гусеничной цепи, показало работоспособность предложенной модели.31В работе [440] с помощью модели, разработанной в [420], исследуется влияние натяжения гусеничной цепи на динамические нагрузки, действующие на элементы гусеничного движителя.
Исследуется влияние автоматического натяжениягусеницы и подбирается закон управления натяжением в зависимости от режимовдвижения машины.Модель взаимодействия гусеничного движителя с деформируемым основанием представлена в работе [457]. Эта модель использует нелинейное представление с помощью метода конечных элементов для участка цепи, который находитсяв контакте с поверхностью пути и опорными катками. Модель позволяет имитировать непрерывную резиновую беговую дорожку и металлическую, состоящуюиз отдельных звеньев.
С помощью модели можно определить напряженное состояние почвы, вызванное неравномерно распределенным нормальным давлением отгусеничной цепи и силы тяги, определить глубину колеи. Работоспособность модели и алгоритма решения проиллюстрированы на примере гусеничной машиныМ1А1.В работе [413] с помощью программного комплекса ADAMS и методов математического планирования эксперимента исследовано влияние конструктивныхпараметров гусеничного движителя на величину необходимого для движениякрутящего момента на ведущей звездочке при заданных режимах движения.Работа [389] посвящена сравнительной оценке подходов к описанию математических моделей движения гусеничного движителя.
Основное внимание уделяется описанию шарнирного соединения звеньев, при этом рассматриваются:жесткое шарнирное соединение; соединения с помощью невесомых вязкоупругихсвязей; соединение с помощью упругих элементов, при формировании которыхиспользуется метод конечных элементов. Каждая из моделей обладает различнымколичеством степеней свободы и соответственно для решения необходимы различные затраты машинного времени.
В качестве примера рассмотрена модель гусеничной машины М113. Полученные результаты показывают, что для оценкиперемещений корпуса различные подходы дают совершенно идентичные результаты. Динамические нагрузки, действующие в шарнирном соединении для трех32типов моделей шарнира, качественно совпадают, однако на рассмотренном режиме движения наблюдаются более высокий уровень нагрузок для идеального жесткого шарнирного соединения.Дальнейшим развитием математических моделей движения систем твердыхтел является представление кинематических связей в виде цилиндрических шарниров с зазором [390, 407, 427, 428, 465] и моделирования контактного взаимодействия и сил трения [417, 442, 494]. Применительно к шарнирному соединениюзвеньев гусеничной цепи это позволяет оценить влияние зазора между ограничителем радиальной деформации резиновых элементов и поверхности проушинызвена на динамические нагрузки.Применение силовых резиновых элементов в конструкции гусеничногодвижителя позволяет снизить динамические нагрузки, однако выбор конструктивных параметров силовых резиновых и резинометаллических элементов является сложной задачей.
Для обоснованного выбора конструктивных параметров резиновых элементов необходимо знать их влияние на характеристики жесткости идемпфирования, которые в свою очередь определяют эффективность примененияупругих элементов с точки зрения снижения динамических нагрузок. Кроме того,необходимо знать влияние конструктивных параметров на поля распределенияперемещений, компонентов тензоров деформации и напряжения, их инвариантови удельной энергии деформации при условиях нагружения характерных для эксплуатации гусеничных машин.
Одним из факторов, значительно снижающих долговечность резиновых элементов, является повышение температуры вследствиесаморазогрева резины под действием циклических нагрузок. Для оценки влияниеконструктивных параметров на работоспособность резиновых элементов на первом этапе необходимо определить их напряженно-деформированное состояние.Созданию эффективных расчетно-экспериментальных методов исследования напряженно-деформированного состояния резиновых элементов РМШ гусеничного движителя посвящена работа [371], в которой автор по полученнымфункциям перемещений рассчитывал напряжения и деформации, действующие висследуемом элементе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
