Напряжённо-деформированное состояние внешней шины поддерживающего катка гусеничного движителя

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

1. Шарипов В.М. Конструирование и расчёт тракторов. – М.: Машиностроение, 2009. – 752 с.

2. Анилович В.Я., Водолажченко Ю.Т. Конструирование и расчёт сельскохозяйственных тракторов / Изд. 2-е, доп. – М.: Машиностроение, 1976. – 456 с.

3. Коростелев С.А. Оценка напряжённо-деформированного состояния резинового элемента РМШ гусеничного движителя при сборке и кручении // Тракторы и сельхозмашины. – 2010. – № 11. – С. 26–29.

4. 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.

5. Коростелев С.А. Долговечность и оптимальное проектирование гусеничного движителя с резинометаллическими элементами: дисс. ... д-ра техн. наук: Барнаул, 2017. – 358 с.

6. Mooney M., 1940, A theory of large elastic deformation, Journal of Applied Physics, 11(9), pp. 582–592.

7. Allen P. Models for Dynamic Simulation of Tank Track Components Ph.D. thesis. Defence College of Management and Technology. – Granfield University, 2006. – 145 p.

8. Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров. – Л.: Химия, 1972. – 240 с.

9. Бродский Г.И., Бартенев Г.М., Евстратов В.Ф., Сахновский Н.Л., Слюдиков Л.Д. Истирание резин. М.: Химия, 1975. – 240 с.