Динамика процессов взаимодействия элементов гусеничного движителя при наезде первого опорного катка на неровность

Автор: Тараторкин И.А., Держанский В.Б., Абдулов С.В., Волков А.А., Тараторкин А.И.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Рубрика: Расчет и конструирование

Статья в выпуске: 3 т.23, 2023 года.

Бесплатный доступ

Статья посвящена исследованию динамики взаимодействия элементов гусеничного движителя быстроходной гусеничной машины при движении по неровностям, сопровождающейся возникновением не достаточно изученного ранее эффекта «захвата» свободной ветви гусеницы зубчатым венцом ведущего колеса при его переднем расположении и приводящего к разрушению элементов конструкции энергосилового блока. Представлены результаты исследований динамических волновых процессов в гусеничном движителе, полученные на основе разработанной математической модели. Модель, в которой динамическая система представлена как упругий стержень на безынерционном упругом основании, учитывает возникновение инерционных динамических нагрузок в гусенице, формируемых микропрофилем грунта, и позволяет с удовлетворительной точностью выполнить анализ динамического процесса возбуждения поперечных колебаний свободной ветви гусеничного обвода быстроходной гусеничной машины. Из результатов расчетно-экспериментального исследования динамики процесса поперечных волновых колебаний свободной ветви гусеницы при наезде первым опорным катком на неровность установлено, что вследствие воздействия значительной инерционной силы амплитуда колебания гусеницы существенно возрастает, что повышает вероятность ее захвата зубчатым венцом ведущего колеса; амплитуда поперечных колебаний свободной ветви несущественно зависит от параметров конструкции; определяющим фактором является сила предварительного натяжения, которая при наезде первого опорного катка на неровность является неконтролируемой величиной и в предельном случае может сокращаться до нуля; для уменьшения вероятности захвата зубчатым венцом ведущего колеса в конструкцию гусеничного движителя с передним расположением ведущих колес необходимо ввести дополнительный механизм натяжения гусениц и соответствующую систему управления.

Еще

Гусеничный движитель, динамика, взаимодействие, возбуждение, волновой процесс

Короткий адрес: https://sciup.org/147241791

IDR: 147241791   |   УДК: 629.1   |   DOI: 10.14529/engin230303

Caterpillar drive elements interaction when the first roller wheel hits an unevenness process dynamic

The article focuses on the dynamics of high-speed tracked vehicle caterpillar drive elements and their interaction when moving over unevenness. Such movements are accompanied by the previously insufficiently studied effect of the caterpillar drive free branch capturing by the drive wheel gear rim in its front location, which leads to the destruction of the structural elements of the power unit. The paper presents the results of dynamic wave processes in a caterpillar drive obtained using mathematical modeling. The model, in which the dynamic system is presented as an elastic rod on an inertialess elastic foundation, takes into account the inertial dynamic loads in the caterpillar drive formed by the soil microprofile. It also allows us to analyze with satisfactory accuracy the dynamic excitation process of transverse vibrations in a free branch. The computational and experimental results of studying the dynamic process of free-branch transverse wave oscillations (when the first roller wheel hits an unevenness) demonstrate that due to the significant inertial force influence, the caterpillar oscillations amplitude increases significantly, which increases the likelihood of its capture by the drive wheel gear rim. The free branch transverse oscillations amplitude does not significantly depend on the design parameters. The determining factor is the pretensioning force. When the first track roller hits an unevenness, it is not a controllable value and, in the limiting case, can be reduced to zero. To reduce the likelihood of the drive wheel being caught by the gear rim, it is necessary to introduce an additional track tensioning mechanism and an appropriate control system into the design of the caterpillar mover with the front location of the drive wheels.

Еще

Список литературы Динамика процессов взаимодействия элементов гусеничного движителя при наезде первого опорного катка на неровность

  • Wong J.Y. Application of the Computer Simulation Model NTVPM-86 to the Development of a New Version of the Infantry Fighting Vehicle ASCOD // Journal of Terramechanics. 1995. Vol. 33, No. 1. Р. 53–61.
  • Wyk D.J. van, Spoelstra J., Klerk J.H. de. Mathematical modeling of the interaction between a tracked vehicle and the terrain // Appl. Math. Modeling. 1996, Vol. 20. Р. 838–846.
  • Smolnicki T., Maślak P. Multicaterpillar track chassis of big machines – identification of loads // KEM. 2011. Vol. 490. P. 187–194. DOI: 10.4028/www.scientific.net.
  • Bucket wheel excavator: integrity assessment of the bucket wheel boom tie-rod welded joint/ S. Bosnjak. M. Arsić, N. Zrnić, M. Rakin, M. Pantelić // Engineering Failure Analysis. 2011. Vol. 18 (1). P. 212–222. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2010.09.001
  • Examination of the cause of a bucket wheel fracture in a bucket wheel excavator / E. Rusiński, P. Harnatkiewicz, M. Kowalczyk, P. Moczko // Engineering Failure Analysis. 2010. Vol. 17. Р. 1300–1312. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2010.03.004
  • Mcrhof W., Hackbarth E. M. Driving dynamics of tracked vehicle. National Defense Industry Press, Beijing. China, 1989.
  • Вдосников С.А. Методика определения критической скорости движения гусеницы платформы по заносу. Механика та машиностроения – Механика и машиностроение, 2016. Т. 1. С. 36–44.
  • Койнаш В.А., Крупко В.Г. Моделирование работы гусеничного ходового оборудования землеройной машины. Механика та машиностроения – Механика и машиностроение, 2012. Т. 1. С. 16–24.
  • Strutynsky S.V. Impulse dynamic processes and wave phenomena in the caterpillar mover of the terrestrial robotic complex // Vibrations in engineering and technology. 2018. № 4/91. С. 5–13.
  • Sandu C., Freeman J.S. Military tracked vehicle model. Part I: multibody dynamics formulation // International Journal of Vehicle Systems Modelling and Testing. 2005. Vol. 1. Р. 48–67. DOI: 10.1504/IJVSMT.2005.008572
  • Исаков П.П. Теория и конструкция танка. Т. 6. Вопросы проектирования ходовой части военных гусеничных машин. М.: Машиностроение, 1985. 244 с.
  • Аврамов В.П., Калейчев Н.Б. Динамика гусеничной транспортной машины при установившемся движении по неровностям. Харьков: Изд-во Харькова. штат. ун-та, 1989. 111 с.
  • Платонов В.Ф. Динамика и надежность гусеничного движения. М.: Машиностроение, 1973. 232 с.
  • Дмитриев А.А., Чобиток В.А., Тельминов А.В. Теория и расчет нелинейных систем под-рессоривания гусеничных машин. М: Машиностроение, 1976. 207 с.
  • Дядченко М.Г., Котиев Г.О., Сарач Е.Б. Конструкция и расчет подвесок быстроходных гусеничных машин. Часть 1. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 40 с.
  • Держанский В.Б., Тараторкин И.А. Ограничение подвижности быстроходных гусеничных машин при флуктуации боковых сил // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 6. С. 14–18.
  • Болотин В.В. Динамическая устойчивость упругих систем. М., 1956. 600 с.
  • Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. М.: Наука, 1967. 444 с.
  • Светлицкий В.А., Романов В.В. Динамическая устойчивость прямолинейных стержней с локарными связями, нагруженных следящими силами // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2010. № 2. С. 15–25.
  • Светлицкий В.А. Строительная механика машин. Механика стержней. Т. 1: Статика: учебник для вузов: в 2 т. М.: Физматлит, 2009. 408 с.
Еще