namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»nami-110Research ArticleАВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕAUTOMOBILE DEVELOPMENTНапряжённо-деформированное состояние внешней шины поддерживающего катка гусеничного движителяThe stress-strain state of the external rubber element of supporting roller of a caterpillar propulsionКоростелевС. А.KorostelevS. A.

д-р техн. наук, доцент

г. Барнаул 656038

D.Sc. (Eng), associate professor

Barnaul 656038

korsan73@mail.ruМедведевЮ. В.MedvedevYu. V.

инженер

г. Барнаул 656038

engineer

Barnaul 656038

megapalestiner@gmail.comФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»РоссияPolzunov Altai State Technical UniversityRussian Federation201913072020033642Copyright © Коростелев С.А., Медведев Ю.В., 20202020Коростелев С.А., Медведев Ю.В.Korostelev S.A., Medvedev Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/110Введение

Введение. В конструкции гусеничного движителя применяют поддерживающие катки с внешней резиновой шиной. Долговечность поддерживающего катка лимитируется долговечностью резинового элемента. Причинами разрушения резиновой шины становятся износ внешней поверхности и усталостное разрушение резины. Для оценки величины указанных факторов необходимо знать напряжённо-деформированное состояние резинового элемента внешней шины.

Цель исследования – оценить влияние конструктивных параметров резиновой шины поддерживающего катка, а именно, угла наклона образующей боковой поверхности резинового элемента на его напряжённо-деформированное состояние и работу сил трения в области контакта резинового элемента с беговой дорожкой звена.

Методология и методы

Методология и методы. При определении напряжённо-деформированного состояния механические свойства резины при больших деформациях описываются нео-Гуковым потенциалом. Величина радиальной силы, действующей на поддерживающий каток, задаётся с учётом динамических нагрузок при колебаниях свободной ветви гусеницы.

Результаты и научная новизна. Для рассмотренных вариантов конструкции резинового элемента определены: удельная энергия деформации; перемещения поверхности резинового элемента в области контакта с беговой дорожкой; давление в контакте резинового элемента и беговой дорожки; работа сил трения при перемещении резины в области контакта с беговой дорожкой трака. Показано, что области концентрации удельной энергии деформации и области максимальной удельной работы сил трения на поверхности резинового элемента с наклоном образующей боковой поверхности 10° и 15° совпадают.

Практическая значимость

Практическая значимость. На основании полученных результатов показано преимущество сечения трапецеидальной формы с углом наклона образующей боковой поверхности резинового элемента 20°.

Introduction

Introduction. Supporting rollers with an external rubber element are used in the design of the caterpillar propulsion. The durability of the support roller is limited by the durability of the rubber element. The causes of destruction of the rubber element are wear on the outer surface and fatigue failure of the rubber. To assess the magnitude of these factors, it is necessary to know the stress-strain state of the rubber element of the outer rubber element.

The purpose of the study was to assess the influence of the structural parameters of the supporting roller rubber element, namely, the influence of the inclination angle on the lateral surface of the rubber element in its stress-strain state as well as the forces of friction in the rubber element contact area with the running road of the link.

Methodology and research methods. When determining the stress-strain state, the mechanical properties of rubber at large deformations were described by the neo-Hook potential. The value of the radial force acting on the supporting roller was set taking into account dynamic loads during oscillations of the free track deviation.

Scientific novelty and results. For the considered design options for the rubber element, the following things were determined: specific strain energy; movement of the rubber element along the surface in the area of contact with the road; contact pressure of the rubber element on to the running road; the work of friction forces of the moving rubber element with the road in the area of contact. It has been shown that the concentration regions of the specific strain energy and the regions of maximum specific work of the friction forces on the surface of the rubber element coincided with a slope of the generatrix of the lateral surface of 10° and 15°.

Practical significance

Practical significance. Based on the results obtained, the advantage of a trapezoidal cross section with an generatrix inclination angle of the rubber element lateral surface of 20° was shown.

поддерживающий катокгусеничный движительрезиновый элементнапряжённо-деформированное состояниеудельная энергия деформацииsupporting rollercaterpillar propulsionrubber elementstress-strain statespecific strain energyReferencesШарипов В.М. Конструирование и расчёт тракторов. – М.: Машиностроение, 2009. – 752 с.Sharipov V.M. [Design and calculation of tractors]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2009. 752 p. (In Russian)Анилович В.Я., Водолажченко Ю.Т. Конструирование и расчёт сельскохозяйственных тракторов / Изд. 2-е, доп. – М.: Машиностроение, 1976. – 456 с.Anilovich V.Ya., Vodolazhchenko Yu.T. [Design and calculation of agricultural tractors]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1976. 456 p. (In Russian)Коростелев С.А. Оценка напряжённо-деформированного состояния резинового элемента РМШ гусеничного движителя при сборке и кручении // Тракторы и сельхозмашины. – 2010. – № 11. – С. 26–29.Korostelev S.A. [Assessment of stress-strain state of the rubber-metal joint rubber element for caterpillar mover during the assembly and torsion]. Traktory i sel’khozmashiny, 2010, no. 11, pp. 26–29. (In Russian)Коростелев С.А. Влияние радиальной и осевой деформации резинового элемента РМШ гусеничного движителя на его напряжённо-деформированное состояние // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2012. – Т. 14. – № 1-2. С. 378–380.Korostelev S.A. [Influence of radial and axial strain of a rubber element in rubber-metallic joint at the caterpillar mover on its stress-strain state]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk, 2012, vol. 14, no. 1-2, pp. 378–380. (In Russian)Коростелев С.А. Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами: дисс. ... д-ра техн. наук: Барнаул, 2017. – 358 с.Korostelev S.A. [Durability and optimal design of a crawler propulsor with rubber-metal elements. Dr. eng. sci. diss.]. Barnaul, 2017. 358 p. (In Russian)Mooney M., 1940, A theory of large elastic deformation, Journal of Applied Physics, 11(9), pp. 582–592.Mooney M., 1940, A theory of large elastic deformation, Journal of Applied Physics, 11(9), pp. 582–592.Allen P. Models for Dynamic Simulation of Tank Track Components Ph.D. thesis. Defence College of Management and Technology. – Granfield University, 2006. – 145 p.Allen P. Models for Dynamic Simulation of Tank Track Components Ph.D. thesis. Defence College of Management and Technology. Granfield University, 2006. 145 p.Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров. – Л.: Химия, 1972. – 240 с.Bartenev G.M., Lavrent’ev V.V. [Friction and wear of polymers]. Leningrad, Khimiya Publ., 1972. 240 p. (In Russian)Бродский Г.И., Бартенев Г.М., Евстратов В.Ф., Сахновский Н.Л., Слюдиков Л.Д. Истирание резин. М.: Химия, 1975. – 240 с.Brodskiy G.I., Bartenev G.M., Evstratov V.F., Sakhnovskiy N.L., Slyudikov L.D. [Rubber wear]. Moscow, Khimiya Publ., 1975. 240 p. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.