Повышение эффективности использования машинно-тракторного парка ЗАО СПФ "Агротон" отделение Штормово (стр. 9 из 15)
При работе шарнира плавающие втулки с радиальным зазором между поверхностями втулок проушин и пальцев, втулки с фланцем в крайних проушинах и ограничительные шайбы между торцами средних проушин обеспечивают невозможность осевого перемещения втулок и защемления их концов в смежных проушинах и создает при перегибе цепи условия сочетания скольжения и перекатывания втулок по пальцу и по поверхности проушин, таким образом увеличивается их износостойкость и надежность шарнира.
Для улучшения тягово-сцепных качеств трактора Т-150 грунтозацепы выполняются под углом 15º к поперечной оси звена, что позволяет увеличить коэффициент сцепления на 20%
4.10 Расчет сил и напряжений действующих в шарнире
Расчету подвергаются проушины звеньев и пальцы. Исходными данными для расчета являются вес Gт (80000 Н) трактора и ширина bг гусеницы. Расчетное усилие, растягивающее звенья гусеницы, ограничивается предельной силой по сцеплению забегающей гусеницы с опорной поверхностью при повороте трактора на уклоне крутизной а = 30° в сторону подъема.
В этом случае расчетная сила, растягивающая звенья гусеницы (рис. 4.3, а),
(4.18)Р = 0,65*80000 *1 = 52000 (Н)
где φ=1,0.
Рис. 4.3 – Расчетная схема: а) – гусеницы с ОМШ; б) – проушины звена гусеницы.
Для обеспечения равной прочности проушин должно соблюдаться условие
(4.19)где n, n’ и bi, bi’ – соответственно число и ширина проушин охватываемой и охватывающей сторон звена гусеницы.
Диаметр пальца из условия обеспечения требуемой износостойкости
(4.20)где [р] = 10 МПа – допускаемое давление в проушинах звена гусеницы (параметр износостойкости).
d = 2*52000/(10*1000000*0.47) = 0.022 (м);
d = 22 мм
Число проушин охватываемой стороны звена гусеницы определяют из условия ограничения напряжений среза в пальце:
(4.21)где [τ] ср = 40 МПа – допускаемое напряжение среза.
n = 104000/(3.14*(0.022)²*40*1000000) = 1.7;
n = 2.
Для обеспечения равной прочности и износостойкости проушины охватываемой стороны должны быть одинаковой ширины:
(4.22)С этой же целью крайние проушины охватывающей стороны звена выполняют в 1,5…2 раза уже средних, равных по ширине проушин.
Радиус проушины определяют исходя из расчета ее на разрыв (рис. 4.3, б):
(4.23)где [σ] р = 30 МПа – допускаемое напряжение растяжения.
R = 52000/(30*1000000*0.47)+0.5*0.022 = 0.0256 (м);
R = 0.026 м
После конструктивной проработки звеньев гусеницы необходимо выполнить поверочные расчеты звеньев и пальца с учетом зазора S между проушинами (см. рис. 4.3). В выполненных конструкциях S = 3 мм. Силу, нагружающую проушины звеньев, находят из выражений для сторон:
охватываемой
(4.24)Охватывающей
(4.25)где P1…Рn – сила, нагружающая проушины охватываемой стороны звена гусеницы шириной соответственно b1…bn; P1’… Pn’ – сила, нагружающая проушины охватывающей стороны звена гусеницы шириной соответственно b1’… bn’.
Соотношения получены при условии, что распределение усилия Р (рис. 4.3), приложенного к гусенице, между проушинами прямо пропорционально изгибной жесткости пальца в точках фактического приложения сил в проушинах.
Поверочный расчет проушин выполняют для наиболее нагруженной проушины. Для охватываемой и охватывающей сторон звена гусеницы напряжение растяжения в проушинах определяют из выражений:
(4.26)σр = 22750/((2*0,026–0,022)*0,11) = 6893939 (Па) < [σ] р;
Давление в проушинах:
(4.27)p = 22750/(0.11*0.022) = 9400826 (Па) < [p];
Поверочный расчет пальца гусеницы на срез выполняют для наиболее нагруженной средней проушины:
(4.28)где k = 4/3 – коэффициент, учитывающий сложнонапряженное состояние пальца при совместном действии напряжений изгиба и среза.
τср = 0,85*22750/(0,022)² = 39953512 (Па) < [τ] ср;.
4.11 Распределении давлений гусеничных движителей на почву
Среднее давление qср – наиболее распространенный критерий, используемый в качестве одного из основных агротехнических параметров в техническом задании на трактор. Принят в качестве показателя для оценки допустимого воздействия ходовых систем на почву в соответствии с ГОСТ 24096–80. Достоинство – простота определения.
Максимальное (фактическое) давление движителей на почву qmax – часто применяемый критерий, рекомендуемый Координационным Советом по проблеме воздействия ходовых систем сельскохозяйственной техники на почву при ВАСХНИЛе. Максимальное давление движителей на почву qmax определяют с помощью расчетных зависимостей и экспериментально с применением сложной измерительной аппаратуры.
Решение задачи о распределении давлений под опорной поверхностью гусеницы еще более сложно, чем решение такой задачи для колес, так как в первом случае опорные колеса (катки) гусеничного движителя катятся по промежуточной опоре и, следовательно, приходится учитывать также и свойства третьего тела – гусеницы.
Создание гусеничного движителя было продиктовано необходимостью снижения давления мобильной техники на деформируемое опорное основание при сохранении или даже уменьшении общих габаритов гусеничного движителя по отношению к колесному, что обеспечивало повышение тягово-сцепных свойств, мобильности и тягового КПД техники. Однако изначально и до недавнего времени определялось не фактическое, а среднее статическое давление гусеничного движителя на опорное основание, что соответствует равномерному распределению давления по длине опорной поверхности гусеницы. В связи с тем, что гусеничные движители большинства отечественных сельскохозяйственных тракторов имели значительно более высокую продольную неравномерность распределений давлений, чем колесные, примерно равное изменение свойств почвы достигалось при существенно более низком среднем статическом давлении гусеничных движителей, чем пневмоколесных движителей. Это фактически было зафиксировано в ГОСТ 24096–80 на основные параметры сельскохозяйственных тракторов, обеспечивающие требования агротехники, в которых среднее давление гусеничных движителей на почву ограничено величиной, равной 45 кПа. Показатель «наибольшее из средних условных давлений движителей, кПа» вошел также в систему показателей качества продукции в части сельскохозяйственных тракторов, определяемую ГОСТ 4.40–84.
Результаты многочисленных исследований показывают, что степень деформирования почв грунтов определяется действующим, а не средним давлением, в связи с чем, в частности в п. 82 ГОСТ 7057–54 «Тракторы сельскохозяйственные: Методы полевых испытаний» было записано: «Для гусеничных тракторов дополнительно должны быть определены максимальное и минимальное удельные давления при статическом состоянии и при работе трактора на второй передаче с нормальным тяговым усилием на крюке».
Давление на почву гусеничного трактора рекомендуется определять двумя методами: по среднему и по максимальному значениям. Среднее qc условное давление в кПа одиночного гусеничного движителя трактора, а также с некоторыми уточнениями по заменившему ГОСТ 7057–54 аналогичному стандарту ГОСТ 7057–73 и стандарту на методы испытаний сельскохозяйственных тракторов ГОСТ 7057–81 определяют по формуле
(4.29)где mдв – масса, создающая статическую нагрузку каждого движителя, кг; g – ускорение земного тяготения, м/с2; bг. – ширина гусеницы, м; lус – условная длина участка гусеницы, находящейся в контакте с основанием, м (lус = l1 + l2 +l3); l1 – проекция на опорную площадку межцентрового расстояния между ведущим колесом и задним опорным катком (при наклоне ветви гусеницы между ними к опорной площадке более 2°, l1 принимают равной нулю), м; l2 – проекция на опорную площадку межцентрового расстояния между крайними опорными катками, м; l3 – проекция на опорную площадку межцентрового расстояния между направляющим колесом и передним опорным катком (при наклоне ветви гусеницы между ними к опорной площадке более 5° l3 принимают равной нулю). При l1 = 0 и l3 = 0, lyc принимают равной l2 плюс шаг гусеницы tг, м.
qc = 4000*9,8/(1000*0,47*2) = 41,7 (кПа) – для гусеничного движителя ВТ-150 со стандартным звеном
qc = 4000*9,8/(1000*0,67*2) = 29,3 (кПа) – для гусеничного движителя ВТ-150 со звеном для слабонесущих грунтов
Определение максимального давления qм основано на учете не всей проекции опорной поверхности гусеницы, а только ее звеньев, число которых равно числу опорных катков iк.
(4.30)Авторы утверждают, что формула (4.30) дает завышенные значения давления и справедлива для работы на твердой несминаемой почве, а также при lк > 3tг, где lk – расстояние между осями соседних катков.