CN113954982B - 一种挂胶履带销矩形结构弹性体衬套布置评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于履带式装甲车辆行动系统技术领域,涉及一种挂胶履带销矩形结构衬套分布评估方法。本发明在矩形衬套外圆直径、金属骨架外径、矩形衬套宽度、板体销孔直径已知情况下,对矩形衬套截面进行区域网格划分(图2),划为矩形Ⅰ、矩形Ⅱ、扇形Ⅲ三部分截面,利用极差法计算三种截面环形体体积,有效降低矩形衬套体积计算公差累积。根据设定的衬套径向压缩量、填充系数、履带板体销孔长度,进步分析多个衬套轴向分布合理性,为橡胶金属铰链设计数据支撑。
Description
技术领域
本发明涉及履带车辆技术领域,具体涉及一种挂胶履带销矩形结构衬套分布评估方法。
背景技术
无论是国外及国内,中、重型履带车辆装备履带多采用双板双销橡胶金属铰链结构,通过在履带销(金属骨架)表面硫化矩形弹性体衬套,然后压装到履带板体销孔中,形成金属橡胶铰链,提高履带板的使用寿命的同时也降低振动、提高效率,并能改善啮合副的啮合质量。矩形弹性体衬套的结构及分布是否最优化会影响履带金属铰链的使用,同时影响履带的使用寿命。目前,装甲车辆行动系统领域内,对于橡胶金属铰链计算涉及甚少,特别是橡胶衬套分布过盈量计算长期以来处于技术空白状态,工程技术人员设计多沿用一些国外测绘数据。随着车辆轻量化、功率分配的精细化,对履带橡胶金属铰链橡胶衬套分布分析越来越迫切。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种履带式装甲车辆弹性衬套分布设计方法,解决对于不同吨位履带车履带橡胶金属铰链分布优化,实现履带销矩形衬套分布合理,同时能够提升橡胶金属铰链的寿命,为未来履带式装甲车辆行动系统发展提供技术支撑。
本发明采用的技术方案如下:
计算流程框图如图1所示,包括以下步骤:
步骤2、基于单个矩形衬套沿履带销轴向剖视,对剖视截面按照规则形状网格划分,得到一个矩形截面Ⅰ、一个矩形截面Ⅱ及两个扇形截面Ⅲ;
步骤4、基于矩形截面Ⅰ环形体的最大体积、名义体积及最小体积计算时输入的衬套倒圆角极限值,计算截面Ⅱ宽度(履带销轴向)的极限上差值、名义值及极限下差值,根据环形体积计算公式,计算得到矩形截面Ⅱ环形体的最大体积、名义体积、最小体积;
步骤5、基于矩形截面Ⅱ环形体体积计算时输入的衬套倒圆角极限值和截面Ⅱ的宽度极值,计算出自由状态下矩形截面Ⅱ环形体的理论外圆直径的极限上差值、名义值和极限下差值,再计算扇形截面Ⅲ环形体的最大体积、名义体积、最小体积;
步骤6、基于矩形截面Ⅰ环形体、矩形截面Ⅱ环形体、扇形截面Ⅲ环形体的最大体积、名义体积及最小体积,计算自由状态下单个矩形衬套的最大体积、名义体积及最小体积,再计算履带销上分布n个矩形衬套总体积的最大值、名义值、最小值;
步骤7、基于步骤6计算得单个矩形衬套总体积最大值、名义值、最小值,在对应履带销直径的极限上差、名义值、极限下差情况下,分别计算矩形衬套总体积的每一种极限值对应履带板体销孔极限上差、名义值、极限下差时,单个胶环的实际工作长度;
步骤8、基于步骤6计算得单个矩形衬套总体积三种极值(最大体积、名义体积、最小体积)、履带销外圆直径三种极值(极限上差、名义值、极限下差)及矩形衬套倒圆角三种极值(极限上差、名义值、极限下差)情况下,对应履带板销孔极限上差、名义值、极限下差时,计算履带板体销孔设定长度下矩形衬套填充体积、矩形衬套自由状态厚度、矩形衬套压装到履带板销孔后径向压缩量;
步骤9、基于步骤7、8计算单个矩形衬套径向压缩比、n个矩形衬套总工作长度及填充系数计算,根据设定范围径向压缩比参数值、板体的长度、填充系数进一步评价矩形衬套分布合理性。
进一步地,所述步骤3进一步包括:
矩形衬套在自由状态下,矩形截面Ⅰ环形体的最大体积、名义体积及最小体积分别为:
进一步地,所述步骤4进一步包括:
衬套在自由状态下,根据矩形截面Ⅰ环形体积计算时选取的衬套倒圆角极限值,计算矩形截面Ⅱ在履带销轴向上宽度极限上差值/>名义值/>及极限下差值/>进步得到矩形截面Ⅱ环形体的最大体积、名义体积、最小体积分别为:
进一步地,所述步骤5进一步包括:
进一步地,所述步骤6进一步包括:
基于步骤3、4、6中计算矩形截面Ⅰ、矩形截面Ⅱ、扇形截面Ⅲ的环形体最大体积、名义体积及最小体积,因此单个矩形衬套的最大体积Vmax、名义体积V及最小体积V分别为:
进一步地,所述步骤7进一步包括:
基于步骤6中计算的单个矩形衬套最大体积、名义体积及最小体积,每一种极值情况下,衬套压装到板体销孔中在极限上差值D1up、名义值D1及极限下差值D1un下衬套的实际工作长度LL:
进一步地,所述步骤8进一步包括:
基于步骤6算得单个矩形衬套最大体积、名义体积及最小体积,每一种极值情况下,对应履带销外圆直径的极限上差值、名义值、极限下差值时,板体长度为L,销孔的填充体积Vf-V为:
式中,L为板体长度,设计时给定值;
衬套压装到板体销孔中后,衬套径向厚度B为:
自由状态下,矩形衬套的厚度A为,
进一步地,所述步骤9进一步包括:
根据步骤8计算自由状态下矩形衬套径向厚度A、压装到板体销孔后衬套径向厚度B、实际工作长度L的计算值,分别计算n个衬套压装填充L板体销孔后径向压缩量、填充系数及n个矩形衬套总工作长度,根据给定的参数值进行判定矩形衬套的分布合理性;
径向压缩比:
式中,i=1,2,3,...9;j=1;
填充系数:
n个矩形衬套总工作长度:
式中,ε设定取值范围为0.3~0.33,ξ设定取值范围为1.0~1.1,L中设定值为0.51(n-1),n为矩形衬套数量。
本发明的优点:
本发明提出一种金属骨架矩形衬套分布评估方法。在矩形衬套外圆直径、金属骨架外径、矩形衬套宽度、板体销孔直径已知情况下,对矩形衬套截面进行区域网格划分,划为矩形Ⅰ、矩形Ⅱ、扇形Ⅲ三部分截面,利用极差法计算三种截面环形体体积,有效降低矩形衬套体积计算公差累积。根据设定的衬套径向压缩量、填充系数、履带板体销孔长度,进步分析多个衬套轴向分布合理性,为橡胶金属铰链设计数据支撑。
附图说明:
图1单个矩形衬套及骨架外形尺寸示意
图2矩形衬套压装到履带板体耳孔尺寸示意
图3单个矩形衬套及骨架外形尺寸示意
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清晰,下面结合附图,对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1,本发明的具体过程如下:
步骤2、基于单个矩形衬套沿履带销轴向剖视,对剖视截面按照规则形状网格划分,得到一个矩形截面Ⅰ、一个矩形截面Ⅱ及两个扇形截面Ⅲ,如图2所示;
矩形衬套在自由状态下,矩形截面Ⅰ环形体的最大体积、名义体积及最小体积分别为:
步骤4、基于步骤3得到的矩形截面Ⅰ环形体的最大体积、名义体积及最小体积以及步骤1中得到的衬套倒圆角极限值,计算截面Ⅱ宽度(履带销轴向)的极限上差值、名义值及极限下差值,根据环形体积计算公式,计算得到矩形截面Ⅱ环形体的最大体积、名义体积、最小体积;
步骤4具体为:
衬套在自由状态下,根据矩形截面Ⅰ环形体积计算时选取的衬套倒圆角极限值,计算矩形截面Ⅱ在履带销轴向上宽度极限上差值/>名义值/>及极限下差值/>进步得到矩形截面Ⅱ环形体的最大体积、名义体积、最小体积分别为:/>
步骤5、基于步骤4中的矩形截面Ⅱ环形体体积,步骤1中计算出的衬套倒圆角极限值和步骤4中计算出的截面Ⅱ的宽度极值,计算出自由状态下矩形截面Ⅱ环形体的理论外圆直径的极限上差值、名义值和极限下差值,再计算扇形截面Ⅲ环形体的最大体积、名义体积、最小体积;
步骤5具体为:
步骤6、基于矩形截面Ⅰ环形体、矩形截面Ⅱ环形体、扇形截面Ⅲ环形体的最大体积、名义体积及最小体积,计算自由状态下单个矩形衬套的最大体积、名义体积及最小体积,再计算履带销上分布n个矩形衬套总体积的最大值、名义值、最小值;
步骤6具体为:
基于步骤3、4、6中计算矩形截面Ⅰ、矩形截面Ⅱ、扇形截面Ⅲ的环形体最大体积、名义体积及最小体积,因此单个矩形衬套的最大体积Vmax、名义体积V及最小体积V分别为:
步骤7、基于步骤6计算得单个矩形衬套总体积最大值、名义值、最小值,在对应履带销直径的极限上差、名义值、极限下差情况下,分别计算矩形衬套总体积的每一种极限值对应履带板体销孔极限上差、名义值、极限下差时,单个胶环的实际工作长度;
步骤7具体为:
基于步骤6中计算的单个矩形衬套最大体积、名义体积及最小体积,每一种极值情况下,衬套压装到板体销孔中在极限上差值D1up、名义值D1及极限下差值D1un下衬套的实际工作长度LL:
步骤8、基于步骤6计算得单个矩形衬套总体积三种极值(最大体积、名义体积、最小体积)、履带销外圆直径三种极值(极限上差、名义值、极限下差)及矩形衬套倒圆角三种极值(极限上差、名义值、极限下差)情况下,对应履带板销孔极限上差、名义值、极限下差时,计算履带板体销孔设定长度下矩形衬套填充体积、矩形衬套自由状态厚度;
步骤8具体为:
基于权利要求书5算得单个矩形衬套最大体积、名义体积及最小体积,每一种极值情况下,对应履带销外圆直径的极限上差值、名义值、极限下差值时,板体长度为L,销孔的填充体积Vf-V为:
式中,L为板体长度,设计时给定值。
衬套压装到板体销孔中后,衬套径向厚度B为:
自由状态下,矩形衬套的厚度A为,
步骤9、计算单个矩形衬套径向压缩比、n个矩形衬套总工作长度及填充系数计算,根据设定范围径向压缩比参数值、板体的长度、填充系数进一步评价矩形衬套分布合理性。
步骤9具体为:
根据步骤8计算自由状态下矩形衬套径向厚度ai+j+k,1、压装到板体销孔后衬套径向厚度bi+j+k,1、实际工作长度Li+j+k,1的计算值,分别计算单个矩形衬套径向压缩比、n个填充系数及n个矩形衬套总工作长度。根据给定的参数值进行判定矩形衬套的分布合理性。
径向压缩比:
式中,i=1,2,3,...9;j=1。
填充系数:
n个矩形衬套总工作长度:
式中,i=1,2,3,...9;j=1。
上式中,ε设定取值范围为0.3~0.33,ξ设定取值范围为1.0~1.1,L中设定值为0.51(n-1),n为矩形衬套数量。
本发明提出一种金属骨架矩形衬套分布评估方法。在矩形衬套外圆直径、金属骨架外径、矩形衬套宽度、板体销孔直径已知情况下,对矩形衬套截面进行区域网格划分,划为矩形Ⅰ、矩形Ⅱ、扇形Ⅲ三部分截面,利用极差法计算三种截面环形体体积,有效降低矩形衬套体积计算公差累积。根据设定的衬套径向压缩量、填充系数、履带板体销孔长度,进步分析多个衬套轴向分布合理性,为橡胶金属铰链设计数据支撑。
Claims (8)
1.一种挂胶履带销矩形结构弹性体衬套布置评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤2、基于单个矩形衬套沿履带销轴向剖视,对剖视截面按照规则形状网格划分,得到一个矩形截面Ⅰ、一个矩形截面Ⅱ及两个扇形截面Ⅲ;
步骤4、基于矩形截面Ⅰ环形体的最大体积、名义体积及最小体积计算时输入的衬套倒圆角计算矩形截面Ⅱ宽度的极限上差值、名义值及极限下差值,根据环形体积计算公式,计算得到矩形截面Ⅱ环形体的最大体积、名义体积、最小体积;
步骤5、基于矩形截面Ⅱ环形体体积计算时输入的衬套倒圆角和矩形截面Ⅱ的宽度极值,计算出自由状态下矩形截面Ⅱ环形体的理论外圆直径的极限上差值、名义值和极限下差值,再计算扇形截面Ⅲ环形体的最大体积、名义体积、最小体积;
步骤6、基于矩形截面Ⅰ环形体、矩形截面Ⅱ环形体、扇形截面Ⅲ环形体的最大体积、名义体积及最小体积,计算自由状态下单个矩形衬套的最大体积、名义体积及最小体积,再计算履带销上分布n个矩形衬套总体积的最大值、名义值、最小值;
步骤7、基于步骤6计算得单个矩形衬套总体积最大值、名义值、最小值,在对应履带销直径的极限上差、名义值、极限下差情况下,分别计算矩形衬套总体积的每一种极限值对应履带板体销孔极限上差、名义值、极限下差时,单个胶环的实际工作长度;
步骤8、基于步骤6计算得单个矩形衬套总体积三种极值、履带销外圆直径三种极值及矩形衬套倒圆角三种极值情况下,对应履带板销孔极限上差、名义值、极限下差时,计算履带板体销孔设定长度下矩形衬套填充体积、矩形衬套自由状态厚度、矩形衬套压装到履带板销孔后径向压缩量;所述的单个矩形衬套总体积三种极值为最大体积、名义体积、最小体积;所述的矩形衬套倒圆角三种极值为极限上差、名义值、极限下差;所述的履带销外圆直径三种极值为极限上差、名义值、极限下差;
步骤9、计算单个矩形衬套径向压缩比、n个矩形衬套总工作长度及填充系数,根据设定范围径向压缩比参数值、板体的长度、填充系数进一步评价矩形衬套分布合理性。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤3进一步包括:
矩形衬套在自由状态下,矩形截面Ⅰ环形体的最大体积、名义体积及最小体积分别为:
式中,dun为履带销直径极限下差值;DⅠup为矩形截面Ⅰ环形外圆直径极限上差值,即DⅠup=Dup-2Run,Dup和Run分别为衬套外圆极限上差值和圆角极限下差值;hup为衬套宽度极限上差值;
式中,d为履带销直径名义值;DⅠ为矩形截面Ⅰ环形外圆直径名义值,即DⅠ=D-2R,D和R分别为衬套外圆和圆角名义值;h为衬套宽度名义值;
式中,dup为履带销直径极限上差值;DⅠun为矩形截面Ⅰ环形外圆直径极限下差值,即DⅠun=Dun-2Rup,Dun和Rup分别为衬套外圆极限下差值和圆角极限上差值;hun为衬套宽度极限下差值。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述步骤6进一步包括:
基于步骤3、4、5中计算矩形截面Ⅰ、矩形截面Ⅱ、扇形截面Ⅲ的环形体最大体积、名义体积及最小体积,因此单个矩形衬套的最大体积Vmax、名义体积V及最小体积V分别为:
Vmax=VⅠmax+VⅡmax+2VⅢmax (13)
V=VⅠ+VⅡ+2VⅢ (14)
Vmin=VⅠmin+VⅡmin+2VⅢmin (15)。
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