Прогнозирование нагруженности и усталостной долговечности звеньев гусениц промышленного трактора на основе моделирования динамики
DOI:
https://doi.org/10.14529/engin260308Ключевые слова:
промышленный трактор, гусеничный движитель, имитационное моделирование, усталостная долговечностьАннотация
Траки гусениц мобильных машин при движении контактируют с поверхностью грунта и подвергаются сильным динамическим нагрузкам. Элементы гусеницы подвержены абразивному износу и усталостному разрушению. В гусеничных лентах тракторов тра- диционно использовались открытые шарниры, в связи с чем ресурс гусеницы определялся абразивным износом шарниров. В настоящее время в новых конструкциях применяются закрытые шарниры с консистентной или жидкой смазкой. Их применение значительно увеличивает ресурс шарнира, и в процессе эксплуатации начинает проявляться усталостное разрушение траков гусениц. В связи с этим разработка методов прогнозирования усталостной долговечности траков гусениц промышленных тракторов является актуальной. Статья посвящена разработке методов расчетной оценки нагруженности и долговечности траков гусениц промышленных тракторов с полужесткой подвеской. В пакете программ «Универсальный механизм» разработана модель, включающая корпус трактора, гусеничные тележки, опорные катки, направляющие и ведущие колеса, а также другие элементы движителя. Гусеничные ленты рассматриваются как цепи, состоящие из отдельных траков. Для описания деформирования грунта при взаимодействии с траками используются зависимости Беккера и Мора – Кулона. В результате моделирования движения трактора получают процессы изменения нагрузок, действующих на каждый трак гусеницы со стороны грунта и элементов движителя. Полученные процессы используются для расчета накопленного усталостного повреждения. Для расчетной оценки усталостной долговечности использован пакет программ Ansys (модули Mechanical и nCode DesignLife). Для определения напряжённо-деформированного состояния при совместном действии комплекса нагрузок используется принцип суперпозиции. Анализ результатов показал, что расчетная зона с максимальным накопленным повреждением совпадает с зоной усталостного разрушения в процессе эксплуатации. Это подтверждает адекватность разработанной методики.Библиографические ссылки
1. Ищенко С.А., Балабанов В.И. Исследование износного состояния деталей гусеничного движителя рисозерноуборочных комбайнов // Агроинженерия. 2008. № 28(3). С. 120–124.
2. Nakaishi H., Maeda K. Development of PLUS (Parallel Link Undercarriage System) // Komatsu Technical Report. 2012. No. 164(57). P. 2–7.
3. Гуськов В.В., Велев Н.Н., Атаманов Ю.Е. Тракторы: Теория. М.: Машиностроение, 1988. – 374 с.
4. Sojka M., Cornak S. Mathematical model of suspension of tracked vehicles // International Conference on Military Technologies (ICMT). IEEE, 2017. P. 111–114.
5. Li S., Zhang J., Du Y. Vibration analysis and simulation verification for suspension of track tractor // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2154. No. 1. P. 020041.
6. Моделирование процесса взаимодействия гусеничного движителя промышленного трактора с грунтом в зоне направляющего колеса / Г.П. Мицын, Б.М. Позин, И.Я. Березин, Д.В. Хрипунов // Инженерная защита окружающей среды в транспортно-дорожном комплексе: сб. науч. тр. МАДИ (ГТУ). М.: Изд. МАДИ, 2002. С. 135–156.
7. Nicolini A., Mocera F., Soma A. Multibody Simulation of a Tracked Vehicle with Deformable Ground Contact Model // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics. 2019. Vol. 233. No. 1. DOI: 10.1177/1464419318784293.
8. Wong J.Y. Theory of ground vehicles. 3rd ed. John Wiley & Sons, 2001. 528 p.
9. Zhang R., Li J. Simulation on Mechanical Behavior of Cohesive Soil by Distinct Element Method // Journal of Terramechanics. 2006. No. 43. P. 303-316.
10. Hambleton J.P. Modeling wheel-induced rutting in soils: Indentation // Journal of Terramechanics. 2008. No. 45. P. 201–211.
11. Berezin I.I., Abyzov A.A. Probabilistic Modeling of Tracked Vehicle Mover and Ground Interaction // Procedia Engineering. 2017. Vol. 206. P. 432–436. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.497
12. Matej J. Tracked mechanism simulation of mobile machine in MSC. ADAMS/View // Research in Agricultural Engineering. 2010. Т. 56. № 1. P. 1–7.
13. Yin H.B., Shao P.L. Dynamic performance simulation of a tracked vehicle with ADAMS tracked vehicle toolkit software // Asian Simulation Conference. Berlin, Heidelberg: Springer, 2004. P. 553–558.
14. Fatigue Life Analysis of Crawler Chain Link of Excavator / H. Zhao, G. Wang, H. Wang et al. // Engineering Failure Analysis. 2017. Vol. 79. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2017.04.034.
15. Универсальный механизм 10: руководство пользователя. Моделирование динамики гусеничных машин. Брянск: БГТУ, 2024. 171 с.
16. Методика анализа на прочность ходовых систем гусеничных тракторов с использованием многомассовых динамических и конечно-элементных моделей / В.А. Горелов, А.И. Комиссаров, Д.С. Вдовин и др. // Тракторы и сельхозмашины. 2018. Т. 85. № 4. C. 63–70. DOI: 10.17816/0321-4443-66409.
17. Маковецкая-Абрамова О.В., Хлопова А.В., Маковецкий В.А. Опыт моделирования напряжений в звене гусеничной цепи трактора // Технико-технологические проблемы сервиса. 2014. № 27(1).
18. Zhou L., Qu Q., Wang C., Zhang H. Finite Element Analysis of Track Rollers of the Crawler Excavator Based on ANSYS // Key Engineering Materials. 2011. Vols. 467–469. P. 1803–1808. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.467-469.1803.
19. Determination of Structural Parameters and Design of Experiments Approach-Based Optimisation of Steel Track Undercarriage Link / K. Polat, M.M. Topac, O. Colak, A.O. Gunay // Duzce Universitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2025. Vol. 13. No. 1. DOI: 10.29130/dubited.1472942.
20. Березин И.Я., Садаков О.С., Колодкин В.А. К вопросу определения спектров напряжений в деталях сложной формы при случайном нагружении // Прочность машиностроительных конструкций при переменных нагрузках: труды ЧПИ. Вып. 236. Челябинск: ЧПИ, 1979. С. 107–111.
21. Гусев А.С. Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках. М.: Машиностроение, 1989. 248 с.
