Трак гусеничной цепи

Трак гусеничной цепи
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, преимущественно к гусеничным лентам транспортных средств, и в частности может быть использовано в военно-гусеничных машинах (ВГМ).
Известна реализованная на американском танке М60А1 (см. Зарубежная военная техника № 1, 1977г., с. 30-31) конструкция обрезиненного трака гусеницы, содержащего центральный гребень и стальные каркасы, состоящие каждый из 2-х труб, образующих проушины шарнира, связанных с торцов металлическими перемычками. Между трубами для повышения жесткости каркаса установлен средний элемент, выполненный в виде дополнительной трубы, которая с торцов связана с теми же самыми перемычками с каркасом (труба входит в отверстия перемычек и припаяна к ним твердым припоем). В зоне перемычек труба твердым припоем скреплена проушинами. Такое крепление выполнено примерно до середины каркаса. Снаружи каркас обрезинен с образованием беговой дорожки и подошвенной части, которая для повышения сцепных качеств выполнена по форме шеврона. В зоне, расположенной ближе к гребню, между центральной трубой и проушинами сохранены пазы для перетекания резины при обрезинивании каркаса.
К недостаткам указанного трака относится:
-ограниченная жесткость каркаса в связи с наличием упомянутых пазов, что приводит к выходу из строя как самого каркаса, так и резинометаллического шарнира;
-высокие напряжения в резине, расположенной в зоне у паза проушины приводящие к преждевременному разрушению резины на беговой дорожке и подошвенной части;
-ограниченная работоспособность шеврона в результате уменьшения опорной поверхности и высокого удельного давления на резину.
К другим недостаткам относится то, что при эксплуатации гусениц на участках дорог, например со щебнем, долговечность подошвенной части недопустимо снижается из-за сколов и выкрашиваний резины шеврона. Кроме того, из-за ориентации шевронов только в одном направлении (углом назад) исключается возможность переворачивания гусеницы в процессе эксплуатации.
В 62 D 55/20
В качестве прототипа выбран трак гусеничной цепи по свидетельству от 19.03.97r на полезную модель № 5971, содержащий центральный гребень звенья с металлическими каркасами, обрезиненными с 2-х сторон с образованием беговой дорожки и подошвенной части. Каждый каркас включает средний элемент, расположенный между двумя проушинами резинометаллического шарнира, и перемычки, жестко скрепляющие средний элемент и проушины с торцов каркаса. В среднем пластинчатом элементе, выполненном зацело с проушинами и перемычками, на равном расстоянии от проушин выполнены два сквозных технологических отверстия, диаметром, равным 0,07...0,1 от ширины каркаса. Обрезиненная беговая дорожка выполнена шириной 0,75...0,85 от ширины подошвенной части, а соотношение толщин резины у подошвенной части и беговой дорожки составляет 1,2... 1,35. Беговая дорожка смещена к гребню трака и снабжена с внешней стороны подпором, совместная ширина с беговой дорожкой у которого выполнена равной ширине подошвенной части. Высота подпора ограничена пределами верхней части каркаса. Подошвенная часть по периметру наружного контура снабжена уклонами величиной 25°...30°, переходящими в опорную поверхность подошвенной части по радиусу 0,25...0,30 от ее толщины.
Для обрезинивания звеньев использована резина, в которой на 100 массовых частей полимера, в качестве которого использовался бутадиен стирольный каучук СКС 30. В любой резине помимо полимерной основы (каучука), огромную роль играют активные наполнители (технический углерод). В качестве наполнителя в используемой резине содержится 50 массовых частей технического углерода ДГ-100 с удельной адсорбционной поверхностью130-160 м2/г. Такого типа резина традиционно использовалась для шин и изделий, работающих с наличием трения между рабочими поверхностями. В качестве известного примера такой резины может быть рассмотрен вариант резины с каучуком СКС-30 при наполнении 50 весовых частей техническим углеродом (сажей) (см. Справочник резинщика, М., Химия, 1971 г., с. 67, табл. №1-33).
Следует отметить, что резина звена трака выполняет следующие функции. Это, во-первых, образование беговой дорожки для обрезиненных опорных катков, а, во-вторых, образование подошвенной части, контактирующей с дорогой. В обоих случаях уровень удельных нагрузок, действующих на резину достаточно высок, для ВГМ он превышает 10 кг/см2. В этих условиях к резине предъявляются противоречивые требования: с одной стороны, подошвенная часть должна обладать
высокой стойкостью к истиранию и, соответственно, должна иметь высокую прочность и твердость, при этом она должна максимально сопротивляться раздиру и разрастанию трещин, и, соответственно, должна иметь высокую прочность, высокое относительное удлинение и быть не очень твердой. С другой стороны, беговая дорожка не должна перегреваться с резким снижении несущей способности резины, а поэтому должна иметь достаточно высокую твердость и хорошую теплопроводность. В то же время, в связи с тем, что беговая дорожка должна обеспечивать благоприятные условия для резины опорных катков, резина беговой дорожки не должна быть излишне твердой, однако, малая твердость резины способствует внедрению в беговую дорожку мелких камней, гравия и т. п., что приводит к ее разрушению (и разрушению резины взаимодействующих с беговой дорожкой опорных катков). При всем этом, резина должна сохранять работоспособность в широком температурном диапазоне (при температурах окружающей среды + 40... -50°С. Таким образом, резина звена трака должна обладать свойствами, оптимизированными с позиций предъявляемых разносторонних требований.
Для обрезинивания звена трака наиболее приемлем метод шприцевания, осуществляемый путем непрерывного продавливания горячего полимерного материала (резины) через профилирующее отверстие шприц-пресса. Указанный метод позволяет производить обрезинивание двух поверхностей металлического каркаса в единой пресс-форме за одну технологическую операцию, при которой резина подается в верхнюю полуформу (формирующую беговую дорожку с подпором) пресс-формы и продавливается через технологические отверстия в нижнюю полуформу пресс-формы (формирующую подошвенную часть). Это обеспечивает высокую производительность при массовом производстве.
Конструкция известного технического решения обеспечивает необходимую жесткость каркасу, хороший теплоотвод от внутренних слоев резины беговой дорожки и подошвенной части, обеспечивая благоприятный тепловой режим работы резины.
Однако, наряду с перечисленными достоинствами, трак по свидетельству №5971 обладает следующими недостатками.
Технологические отверстия, выполненные в пластине каркаса, располагаются практически под опорным катком, т.е. в зоне, где происходит непосредственное взаимодействие беговой дорожки и опорного катка ВГМ при его качении, вызывающее наиболее высокие эксплуатационные деформации резины как беговой дорожки, так и подошвенной части. При этом на неровностях грунтовых дорог, имеющих, например форму впадин, часть резины беговой дорожки от периодически повторяющихся нагрузок, вызываемых качением опорных катков, выдавливается через отверстия в подошвенную часть звена, и затем возвращается в исходное положение под воздействием внутренних сил упругости. В этой связи по периметру отверстия возникают дополнительные напряжения, которые, складываясь с наиболее высокими эксплуатационными напряжениями, приводят к образованию развивающихся разрушений резины в виде трещин и надрезов. Последние обуславливаются острой кромкой краев отверстий. Аналогичные явления имеют место, но со стороны подошвенной части, на выступающих поверхностях дороги в отсутствие опорного катка на беговой дорожке. Тем самым, отверстия при их расположении, имеющем место в прототипе, существенно уменьшают срок службы резины, в особенности подошвенной части, где толщина резинового слоя меньше
При этом, перечисленные ранее особенности и эксплуатационные свойства применяемой для звена трака резины сказываются на характере возникновения и развития накопленных повреждений в резине, а так же протекании износовых процессов в ней и, несомненно, определяют работоспособность и ресурс асфальтоходных звеньев и трака в целом. Влияет на работоспособность и прочность связи резина - металл, обеспечиваемая применяемыми клеями.
Таким образом, недостаток известной конструкции заключается в ограниченном ресурсе асфальтоходных звеньев, и трака в целом, что вызвано нерациональным выбором параметров и месторасположением отверстий в соединительной пластине звена и нерациональным выбором типа резины и применяемого клея.
Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в повышении ресурса трака.
Поставленная задача решается тем, что в траке гусеничной цепи, содержащем центральный гребень и обрезиненные с двух сторон с образованием беговой дорожки с подпором с одной стороны и подошвенной части, с другой стороны, звенья, каждое с металлическим каркасом, расположенным между беговой дорожкой и подошвенной частью и проушинами, связанными с торцов перемычками, а по центру соединительной пластиной со сквозными отверстиями, согласно изобретению, упомянутые отверстия выполнены диаметром 0,065...0,075 от ширины каркаса и расположены на
продольной оси каркаса вне зоны с высокими эксплуатационными деформациями резины беговой дорожки и подошвенной части, первое - в зоне подпора у одной перемычки, второе - у другой перемычки на расстоянии от ее торца, равном 0,19...0,21 ширины каркаса, при этом для обрезинивания применена резина, в которой на 100 массовых частей полимера, в качестве которого использован бутадиенметилстирольный каучук СКМС-30 и бутадиеновый каучук СКД в соотношении между собой 70 % : 30 % содержится 70...75 весовых частей технического углерода с удельной адсорбционной поверхностью 90-115 м2/г.
Для достижения наилучшего эффекта переходы обрезиненных поверхностей, образующих каркас, со стороны подошвенной части притуплены радиусами или фасками, а вышеупомянутые сквозные отверстия притуплены радиусами или фасками с обеих сторон пластинчатого элемента. При этом в качестве связующего вещества резины и металла каркаса использован клей типа Хемосил.
Анализ отличительных признаков изобретения показал, что:
-выполнение по сути технологических сквозных отверстий на соединительной пластине каркаса, диаметром 0,065...0,075 от ширины каркаса (в прототипе диаметр указанных отверстий соответствует 0,07...0,1 от ширины каркаса) позволяет уменьшить контакт резины с металлической кромкой края отверстий вследствие уменьшения длины их периметра (из-за уменьшения диаметра), благодаря чему уменьшается зона высокой концентрации напряжений в резине при движении транспортного средства, когда происходит ее выдавливание в указанные отверстия опорными катками, ведущее к накоплению повреждений резины по периметру отверстий. Также благодаря уменьшению диаметра повышается сопротивление перетеканию резины при ее выдавливании, следовательно импульсно выдавливаемый объем резины уменьшается. Указанный диаметр, как было установлено экспериментально, является оптимальным для достижения поставленной цели изобретения, не ухудшая при этом технологический процесс обрезинивания. Следует отметить, что дальнейшее уменьшение размеров отверстий ведет при обрезинивании каркаса к ухудшению условий перетекания резины из одной полости литьевой прессформы в другую, к снижению плотности резинового массива и физико-механических свойств беговой дорожки и подошвенной части, снижая тем самым эксплуатационную надежность трака;
подошвенной части способствует уменьшению накопления эксплуатационных повреждений в резине. Для достижения указанного технического результата указанные отверстия расположены в зоне с наименьшими эксплуатационными напряжениями. Оптимальным является такое выполнение соединительной пластины, при котором первое отверстие расположено в зоне подпора у одной перемычки, а второе - у другой перемычки на расстоянии от ее торца, равном 0,19...0,21 ширины каркаса. Благодаря этому отверстия выносятся из зоны максимальных напряжений резины беговой дорожки, взаимодействующей с опорными обрезиненными катками, обеспечивая меньшую интенсивность накопления эксплуатационных повреждений;
- применение для обрезинивания каркаса резины упомянутого состава, обеспечивает надежную работу как беговой дорожки, так и подошвенной части звена трака.
Как показали натурные эксперименты и эксплуатация траков в реальных условиях более высокие комплексные результаты, с обеспечением эффективной работы как беговой дорожки, так и подошвенной части, достигается при использовании резины, в которой на 100 массовых частей полимера, в качестве которого использован бутадиен-метилстирольный каучук СКМС-30 и бутадиеновый каучук СКД в соотношении между собой 70:30 %, содержится 70...75 весовых частей технического углерода с удельной адсорбционной поверхностью 90-115 м2/г. Физикомеханические показатели указанной резины соответствуют тем параметрам, которые необходимы для достижения эксплуатационной надежности при ее использовании и составляют:
сопротивление разрыву- не менее 190 кг/см2
относительное удлинение- не менее 500 %
сопротивление раздиру- не менее 75 кг/см2
температура хрупкости- не более -75°С;
твердость по Шору- 68±6.
Выполнение переходов обрезиненных поверхностей, образующих каркас, со стороны подошвенной части притупленными радиусами или фасками, а упомянутых сквозных отверстий притупленными радиусами или фасками с обеих сторон пластинчатого элемента, снижает концентрацию напряжений в месте перехода, тем самым сводя к минимуму образование сколов резины в данной зоне.
Использование в качестве связующего вещества резины и металла каркаса клея типа Хемосил, относящегося к хлорсодержащим полимерам для горячего крепления резины к металлам (см., например, кн. Кошелев Ф.Ф. и др. Общая технология резины, М., Химия, 1978; с.454), обеспечивает прочность связи не менее 10 кг/см2, при которой маловероятно отслаивание резины от металла звена трака при движении, что повышает его эксплуатационную надежность.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено: на фиг. 1 - общий вид трака;
на фиг. 2 - вид А на фиг.1 на обрезиненный каркас, выполнение соединительной пластины и стенок проушины;
Трак гусеницы (фиг.1) содержит центральный гребень 1 и обрезиненные с двух сторон звенья 2 с металлическим каркасом 3. Верхняя обрезиненная часть звена 2 образует беговую дорожку 4, а нижняя - подошвенную часть 5 с опорной поверхностью а, взаимодействующей с дорожным покрытием. Поверхность б беговой дорожки 4 взаимодействует с опорными катками. Для обеспечения равномерной деформации беговой дорожки 4 под опорными катками у торцов выполнен резиновый подпор 6, не выходящий за пределы верхней части каркаса 3. Наличие подпора 6 позволяет, не снижая прочности беговой дорожки под опорным катком (у гребня трака), уменьшить толщину резины в периферийной зоне беговой дорожки (не соприкасающейся с опорным катком), что наряду с выравниванием напряжений в резине беговой дорожки, улучшает теплоотвод от внутренних слоев резины.
Металлический каркас 3 содержит соединительную пластину 7, расположенную между двумя проушинами 8 (фиг. 2), в которых запрессованы обрезиненные пальцы 9, образующие с проушинами 8 и резиновыми кольцами 10 резинометаллические шарниры. С торцов каркаса 3 проушины 8 соединены перемычками 11, обеспечивающими каркасу 3 вместе с соединительной пластиной 7 требуемую жесткость. При этом проушины 8, перемычки 11 и пластина 7 выполнены зацело. Толщина hi соединительной пластины 7 и толщина П2 проушин 8 каркаса 3 выполнены равными, обеспечивая равнопрочность конструкции.
(фиг.2). Одно из отверстий 12 расположено в зоне подпора 6 у одной перемычки 11, второе - у другой перемычки на расстоянии С от ее торца, равном 0,19...0,21 ширины L каркаса 3. Данные отверстия технологические и предназначены для перетекания резины из одной полости литьевой полуформы прессформы в другую при обрезинивании каркаса 3 для обеспечения одинаковых физико-механических свойств у беговой дорожки б и подошвенной части а.
Со стороны подошвенной части 5 переходы обрезиненных поверхностей каркаса 3 скруглены по радиусу R и фасками 13, а сквозные отверстия 12 притуплены фасками 14. Вместо фасок 14 могут быть выполнены радиусы (на фиг. не показаны).
На фиг. 1 штрихпунктирной линией показано местоположение шины 15 опорного катка 16 на беговой дорожке 4 трака, при этом шина 15 и беговая дорожка 4 изображены в недеформированном состоянии (отсутствует нагрузка на опорном катке). Как видно из фиг.1 профиль шины 15 в средней части выполнен по радиусу и после приложения нагрузки именно в этой зоне будут наблюдаться максимальные деформации и напряжения в резине как у шины, так и у беговой дорожки.
Работа трака гусеничной цепи
При движении ВГМ опорные катки, перекатываясь по резиновым беговым дорожкам б звеньев 2 траков гусеничной цепи, передают на них весовые и инерционные нагрузки, вызывая деформацию резины беговой дорожки. В это же время реакция дорожного покрытия или грунта вызывает деформацию подошвенной части а. Указанные силовые факторы создают эксплуатационные напряжения в резине. Поскольку технологические отверстия 12 вынесены из под опорного катка, где образуются наиболее высокие (пиковые) напряжения в резине, то на суммарную величину напряжений в этой зоне отверстия не будут оказывать существенного влияния.
В то же время в зону отверстий 12 через резиновый массив передадутся только усредненные значения реакций силовых факторов, вследствие чего суммарное значение напряжений от этих (усредненных) силовых факторов и дополнительных напряжений, возникающих по периметру отверстия, в меньшей мере будет сказываться на накопление повреждений в резине в зоне отверстий. Кроме
того притупление (фасками 14, радиусами г) острой кромки отверстия 12 исключает возможность появления внутренних надрезов в резине.
Существенному снижению накопления эксплуатационных повреждений в резине способствует и притупление фасками 13 или радиусами R других упомянутых переходов обрезиниваемых поверхностей подошвенной части.
Таким образом, ресурс резины, а в целом асфальтоходного трака гусеницы, повысится. Этому же будут способствовать и оптимизированный, применительно к асфальтоходному траку, состав резины.
Используемый для приклейки при вулканизации клей, типа Хемосил, обеспечит надежное соединение резины с металлом звена, в том числе в условиях возникновения высоких касательных напряжений в резине, способствующих ее отслаиванию от металла, при повороте ВГМ.
Тем самым достигается решение поставленной задачи, заключающейся в повышении ресурса трака.
Формула изобретения
1.Трак гусеничной цепи, содержащий центральный гребень и обрезиненные с двух сторон с образованием беговой дорожки с подпором с одной стороны и подошвенной части, с другой стороны, звенья каждое с металлическим каркасом, расположенным между беговой дорожкой и подошвенной частью, и проушинами, связанными с торцов перемычками, а по центру соединительной пластиной со сквозными отверстиями, отличающийся тем, что упомянутые отверстия выполнены диаметром 0,065...0,075 от ширины каркаса и расположены на продольной оси каркаса вне зоны с высокими эксплуатационными деформациями резины беговой дорожки и подошвенной части, первое - в зоне подпора у одной перемычки, второе - у другой перемычки на расстоянии от ее торца, равном 0,19...0,21 ширины  каркаса, при этом для обрезинивания применена резина, в которой на 100 массовых частей полимера, в качестве которого использован бутадиенметилстирольный каучук СКМС-30 и бутадиеновый каучук СКД в соотношении между собой 70 %:30 %, содержится 70...75 массовых частей технического углерода с удельной адсорбционной поверхностью 90-115 м2/г.
2.Трак по п.1, отличающийся тем, что со стороны подошвенной части переходы обрезиненных поверхностей, образующих каркас, притуплены радиусами или фасками, а упомянутые сквозные отверстия притуплены радиусами или фасками с обеих сторон пластинчатого элемента.
3.Трак по п.1, отличающийся тем, что прочность связи металла каркаса с резиной обеспечена на уровне не менее 10 кг/см2, путем, например, применения клея типа Хемосил...
Трак гусеничной  цепи