автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Повышение долговечности резинометаллического шарнира гусеничного движителя выбором формы резинового элемента

На правах рукописи

НЕЧАЕВ КОНСТАНТИН СЕРГЕЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ШАРНИРА ГУСЕНИЧНОГО ДВИЖИТЕЛЯ ВЫБОРОМ ФОРМЫ РЕЗИНОВОГО ЭЛЕМЕНТА

Специальность 05.05.03 -Колесные и гусеничные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск - 2013

005061242

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Научный руководитель - Коростелев Сергей Анатольевич

кандидат технических наук, доцент (ФГБОУ ВПО АлтГТУ, доцент кафедры)

Официальные оппоненты - Баженов Евгений Евгеньевич

доктор технических наук, доцент (ФГБОУ ВПО УГЛТУ, директор Института автомобильного транспорта и технологических систем);

Зыков Сергей Николаевич

кандидат технических наук, доцент (ФГБОУ ВПО УдГУ, профессор кафедры)

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО Алтайский

государственный аграрный университет

Защита состоится «28» июня 2013 года, в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д212.065.03 в ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет им. М. Т. Калашникова» по адресу: 426069, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7, ФГБОУ ВПО «ИжГТУ им. М. Т. Калашникова» e-mail: dissovet@istu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет им. М. Т. Калашникова».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «¿в» l-CC&J 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Филькин Н.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Одним из основных элементов гусеничного движителя, лимитирующих его ресурс, является шарнирное соединение звеньев. Наиболее перспективным способом повышения долговечности гусеничного движителя является применение резинометаллического шарнирного соединения звеньев (РМШ), позволяющего исключить попадание абразива на поверхности трения, снизить динамические нагрузки как в самом соединении, так и в других элементах не только движителя, но и трансмиссии. В свою очередь ресурс РМШ ограничен долговечностью резиновых элементов, разрушение которых приводит к разгерметизации шарнира и последующему интенсивному износу соединения.

Как показали полевые и стендовые испытания РМШ различных конструкций, форма и конструктивные параметры оказывают значительное влияние на долговечность резиновых элементов. Так переход от прямоугольного сечения к трапецеидальному сечению позволил значительно повысить долговечность. Однако форму резинового элемента с сечением в виде трапеции нельзя считать оптимальной.

Геометрические параметры кольцевых резиновых элементов шарнира должны быть самым тесным образом связаны с условиями их работы при обязательном учете особенностей резины как конструкционного материала и выработанных практикой принципов проектирования. Трудности, связанные с аналитическим и экспериментальным исследованием напряженного состояния изделий из резины, значительно осложняют поиск оптимальной геометрии. Тем не менее накопленный материал полевых, лабораторных испытаний, а также разработанные методы расчета позволяют обоснованно подойти к выбору рациональной формы резиновых элементов, которая оказывает значительное влияние на их работоспособность.

Выбор рациональной формы резиновых колец цилиндрического РМШ требует тщательного теоретического и экспериментального исследования. Поэтому работа, посвященная поиску формы резинового элемента, позволяющего повысить долговечность РМШ гусеничного движителя, является актуальной.

Цель работы - повышение долговечности резинометаллического шарнира гусеничного движителя.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Проанализировать основные типы конструкций РМШ гусеничного движителя и режимы их нагружения.

2. Разработать математическую модель механического поведения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя при сборке и вторичном нагружении крутящим моментом.

3. Выявить основные причины разрушения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя на основе стендовых испытаний на долговечность и результатов расчета напряженно-деформированного состояния.

4. Выбрать форму и конструктивные параметры резиновых элементов РМШ гусеничного движителя с учетом выявленных причин разрушения.

5. Провести сравнительные стендовые испытания на долговечность резиновых элементов РМШ гусеничного движителя, имеющих сечение в форме трапеции и предлагаемой формы.

Методика исследования. Для решения поставленных задач используются численные методы математического анализа, методы нелинейной теории упругости, а именно теория наложения малых деформаций на конечные.

Объект исследования. В качестве объекта исследования выбрана форма и конструктивные параметры резинового элемента РМШ гусеничного движителя сельскохозяйственного трактора.

Научную новизну работы составляют:

математическая модель механического поведения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя при больших начальных деформациях, связанных со сборкой, и при вторичных деформациях от крутящего момента;

- алгоритм численного расчета напряженно-деформированного состояния резиновых элементов РМШ гусеничного движителя любой геометрической формы для характерных видов нагружения;

- причины разрушения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя.

Практическая ценность:

- разработана программа для ЭВМ, позволяющая определять напряженно-деформированное состояние резиновых элементов РМШ гусеничного движителя;

- выявлены основные причины разрушения резиновых элементов РМШ с ограничителем радиальной деформации гусеничного движителя;

- получена форма резинового элемента РМШ гусеничного движителя для сельскохозяйственного трактора класса 3, позволяющая повысить их долговечность.

Реализация работы. Математическая модель механического поведения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя при больших начальных деформациях, связанных со сборкой, и при вторичных деформациях от крутящего момента и программа для ЭВМ внедрены в учебный процесс в АлтГТУ им. И.И. Ползунова, результаты и выводы работы используются на кафедре «Автомобили и тракторы» при разработке новых конструкций РМШ и проведении научных исследований.

Апробация работы. Положения работы докладывались на научно-технических семинарах кафедры «Автомобили и тракторы» АлтГТУ им. И.И. Ползунова (г. Барнаул), научно-технических конференциях (г. Барнаул, 2008, 2009г., Волгоград, 2009г.), научно-практической конференции (Барнаул, 2010г.), региональном молодежном слете «Алтай территория развития» (Барнаул, 2011г.), IX научно-практической конференции (Екатеринбург, 2011г.), Всероссийской научно-технической конференции (Рубцовск, 2011, 2012г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3, входящих в «Перечень российских рецензируемых научных журналов», рекомендованных ВАК.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста и выводов, изложенных на 154 страницах текста, содержит 73 рисунка, 2 таблицы, список использованных источников из 193 наименований, в том числе 28 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, дана краткая характеристика состояния проблемы, приведена общая характеристика работы.

Первая глава посвящена обзору и анализу методов исследований, расчета и проектирования элементов гусеничного движителя, уделено особое внимание расчету резиновых элементов.

Различные вопросы, связанные с изучением кинематики и динамики гусеничного движителя, определением потерь мощности в движителе, исследованиями взаимодействия опорной ветви с грунтом,

установлением распределения удельных давлений ходовых систем на почву, выбором оптимальных параметров движителя, изложены в работах отечественных ученых A.C. Антонова, Л.В. Барахтанова, Ю.Н. Барсукова, И.Я. Березина, А.Ф. Вербилова, В.В. Гуськова, H.A. Забавникова, Д.К. Карельских, Г.О. Котиева, Н.К. Кристи, Е.Д. Львова, М.В. Ляшенко, М.И. Медведева, H.A. Носова, В.Ф. Платонова, A.B. Победина, Е.Е. Рихтера, Л.В. Сергеева, Н.А Толчинского, И.В. Ходеса, В.А. Целищева, В.М. Шарипова. С этими вопросами приходится сталкиваться при решении самых разнообразных задач. Успешное их решение связано с дальнейшим гармоничным взаимодействием различных наук: механики деформируемого твердого тела, механики грунтов, теории оптимизации, прикладной и вычислительной математики и др.

Решение вопросов, посвященных определению напряженно-деформированного состояния резиновых элементов РМШ изложены работы В.Л. Бидермана, Е.Т. Григорьева, С.И. Дымникова, В.И. Дырды, В.А. Дружинина, К.Е. Казакова, Л.М. Качанова, В.В. Киричевского, Э.Э. Лавендела, В.М. Малькова, В.В. Новожилова, В.Н. Потураева. На основе анализа проведенного обзора были сделаны выводы, что на долговечность РМШ существенное влияние оказывают характеристики напряженно-деформированного состояния в резиновом элементе, зависящие от степени предварительного обжатия и вторичного нагружения шарнира радиальной силой и углом закручивания. В литературе достаточно много работ, посвященных исследованию динамики гусеничного движителя. В ряде работ рассматриваются методы повышения долговечности резиновых элементов РМШ. Однако авторы ограничиваются исследованием резиновых элементов с прямоугольной и трапециевидной формой сечения и практически нет исследований, посвященных анализу причин разрушения резиновых элементов и поиску их формы, позволяющей повысить долговечность резиновых элементов шарниров гусениц сельскохозяйственных тракторов.

На основе анализа проведенного обзора можно сделать следующие выводы:

- не исследованы причины разрушения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя (полевые и стендовые испытания показывают область разрушения, которая не. согласуется с предыдущими гипотезами о причинах разрушения);

- в литературе недостаточно освещены вопросы, связанные с влиянием формы и конструктивных параметров на долговечность резиновых элементов РМШ гусеничного движителя;

- отсутствует методика расчета усталостной долговечности для резиновых элементов РМШ гусеничного движителя при сложном напряженно-деформированном состоянии.

Учитывая выводы, полученные в результате анализа обзора, сформулирована цель и поставлены задачи.

Во второй главе рассматриваются особенности

конструктивных форм резинометаллических шарнирных соединений и условия их нагружения.

Гусеничные цепи с резинометаллическими шарнирными соединениями классифицируются по следующим основным признакам:

- по принципу действия;

- по конструктивному исполнению.

По принципу действия можно выделить шарниры с параллельной и последовательной работой резиновых элементов.

По конструктивному исполнению различают сварной, сборный и комбинированный шарниры, монопальцевый РМШ без ограничителей радиальной деформации, втулочный вариант РМШ без ограничителей радиальной деформации, монопальцевый РМШ с ограничителями радиальной деформации и втулочный вариант РМШ с ограничителями радиальной деформации.

Резиновые элементы могут выполнять функцию упругой связи или только уплотнения соединения. РМШ без ограничителей обладают рядом недостатков, таких как удлинение шага цепи в процессе эксплуатации, низкий ресурс из-за чрезмерных нагрузок резиновых элементов на ведущем участке гусеничного обвода. Этих недостатков лишены конструкции с ограничителями, имеющие для предотвращения ползучести и разрушения резиновых колец металлические ограничители радиальной деформации, устанавливаемые между резиновыми элементами. Внешний диаметр ограничителей меньше диаметра проушины на величину допускаемого эксцентриситета резиновых колец. Несущая способность шарнирного соединения обеспечивается включением в работу при перегрузках металлических ограничителей, которые исключают вытягивание цепи даже при наличии существенного повреждения резиновых элементов.

Нагрузки, действующие на резиновые элементы, определяются прежде всего большими начальными деформациями от сборки, а также вторичным нагружением: моментом и радиальной силой. Анализ сил, воспринимаемых резиновыми элементами РМШ при работе трактора, показывает, что наиболее опасным видом нагружения является угловое закручивание сопряженных звеньев и растягивающие усилия, действующие в гусеничном обводе. Так как РМШ имеет ограничитель

радиальной деформации, то влияние радиальной нагрузки на работоспособность резиновых элементов проявляется не столь существенно по сравнению с углом закручивания звеньев относительно друг друга. Для уменьшения угла закручивания применяют РМШ с последовательной работой резиновых элементов и предварительный угол сборки шарнира. Дополнительные резервы повышения долговечности РМШ могут быть получены при выявлении рациональной геометрии резиновых элементов шарнира.

В третьей главе приводится алгоритм определения напряженно-деформированного состояния резиновых элементов

резинометаллического шарнира хусеничного движителя при сборке и при вторичном нагружении крутящим моментом. Влияние растягивающего усилия в гусеничном обводе не учитывается, т.к. в существующих конструкциях РМШ с ограничителем радиальной деформации величина радиального зазора между поверхностями ограничителя и проушины в среднем составляет 0,5 мм.

Механическое поведение резины описывается упругим потенциалом Трелоара, при сборке она испытывает большие деформации, поэтому алгоритм расчета резиновых элементов базируется на основных соотношениях нелинейной теории упругости несжимаемого материала, а именно: на теории наложения малых упругих деформаций на равновесные конечные. Алгоритм позволяет, используя пошаговую процедуру и линеаризированные соотношения теории наложения малых деформаций на конечные, оценивать напряженное состояние как при конечных деформациях, так и при вторичном нагружении.

Вариация приращения потенциальной энергии на каждом шаге деформирования определяется выражением:

8{Ш) = 6{ рТЛ--\tsjF-tildS ), (1)

У ^ д

= /¿(I, - з) - упругий потенциал Трелоара;

/, - первый инвариант меры деформации Коши;

ц - модуль сдвига резины;

г) - малый параметр;

Р - функция гидростатического давления;

V - деформированный объем;

V - недеформированный объем;

5 - поверхность объема V;

А^, Ам - соответственно приращение вектора сил и вектора перемещений на границе области, где заданы внешние силы.

Большие деформации резины, связанные со сборкой можно определить координатами (цилиндрической системы) в начальном, промежуточном и конечном состояниях как:

г ,<р, г;

= г+и°(г,г), &°=<р, 2° + Р°=Р'(г,г);

Л = +Т)и(г,г), ® = <р, Ъ = 2° Р = Р°+Т}р(г,2), (2)

где и", м>°, и, -и? - функции радиального и осевого перемещений в промежуточном и конечном состоянии;

р°, р - функция гидростатического давления в промежуточном и конечном состоянии.

С учетом принятых допущений функционал приращения потенциальной энергии при сборке запишется в виде (3):

+ {Р"—+Р— )х (и + Л>, -м>гЩ - 2°и.)+ г г

(3)

Здесь и далее нижние индексы обозначают частные производные по соответствующим координатам.

Кинематические и силовые граничные условия зависят от типа резинового элемента и технологии сборки.

Компоненты тензора напряжений Коши для потенциала Трелоара определяются следующими соотношениями:

< = м[кг+К}+Р°, <с=Лг°г2

< = (4)

Численная реализация алгоритма осуществлена методом конечных элементов. Описание геометрической формы резинового элемента и аппроксимация перемещений осуществлена четырехугольными изопараметрическими элементами.

Функции формы для элемента записываются в терминах безразмерных координат 1] в виде

N^,7?) ... А^т/)! (5) Координаты и перемещения точки элемента соответственно определяются выражениями

*=Н^ЙМ; и-=. (6)

где

Н=|_1 г2 - ' {'} = и 2г - 2Л ' векторы соответствующих координат узловых точек;

М = к Щ - М»_Г> М^Ьп Щ - - векторы

соответствующих перемещений узловых точек.

Чтобы построить матрицу жесткости элемента, отвечающую механическому поведению резинового элемента, необходимо вычислить производные функций перемещения по г и г. Перемещения заданы в виде функций от координат £,77. Определение производных перемещений по г и г можно осуществить, применяя правило дифференцирования сложных функций.

дЫ.

дг

дЫ,

где

дг дИ

дЫ,

алг,

/=1,2...8

(7)

дЫ

дт]

дЧ

[И (4,-

Учитывая соотношения (5-7) выражение для функционала (3) принимает вид:

где

АеЩа&п- (10)

Для минимизации функционала дифференцируем выражение (9) и получаем:

(9)

Учитывая выражения (10) матрица жесткости конечного элемента, описывающего упругое поведение резины при сборке, запишется в виде:

,, ГШ Ш М] [*,]= 2*11 [4Г м м

-,ч [М М о

Приведенные соотношения позволяют определить напряженно-деформированное состояние резиновых элементов после сборки, располагая которым, можно приступить к рассмотрению алгоритма расчета при вторичном нагружении, вызванным относительным поворотом звеньев.

Деформации резины, вызванные вторичным нагружением, можно определить координатами в конечном состоянии как:

Я = Я°, ® = <р+ф(г,г), 2 = 2°, Р = Р°, (11)

где ф(г, г) - функция перемещений в окружном направлении.

Тогда функционал приращения потенциальной энергии при скручивании запишется в виде:

АП = + Л°2Ф2 . (12)

Учитывая соотношения (4-7) выражение для функционала (12) запишется в виде:

Л/7 = (13)

V

где

Для минимизации функционала дифференцируем выражение (13) и получаем:

(И)

Таким образом, матрица жесткости резинового элемента при вторичном нагружении крутящим моментом запишется в виде:

[^]=2ж}}2[А] г |аф] \didtj ■ (15)

-14

Приведенные выше соотношения легли в основу программного комплекса по расчету напряженно-деформированного состояния резиновых элементов РМШ, который позволяет определить распределение перемещений, деформаций, напряжений и удельной энергии деформации по сечению резинового элемента как при сборке, так и при вторичном нагружении крутящим моментом, кроме того, получить эпюру давления в области контакта поверхности резинового элемента и поверхности проушины и эпюру касательных напряжений в этой области вызванных закручиванием резинового элемента.

В соответствии ГОСТ 26365-84 усталостная выносливость резины от энергии деформации в изотермических условиях определяется выражением:

(16)

где Лг- количество циклов нагружения до разрушения;

П]у - коэффициент усталостной выносливости резины;

\Ур - работа разрушения при однократном нагружении;

IV - энергия деформации при циклическом нагружении.

Учитывая соотношение (16) и то, что резиновые элементы выполнены из одного и того же материала, позволяет выполнять сравнительную оценку долговечности резиновых элементов различных конструктивных вариантов, при этом долговечность резиновых

элементов будет соотноситься Ы2 — Ых (^¡/И^ У" , где IV;, Ш2 -максимальная удельная энергия деформации в сечении резинового элемента первого и второго варианта соответственно.

В четвертой главе на основе анализа результатов стендовых испытаний лабораторных образцов РМШ на долговечность и результатов расчета напряженно-деформированного состояния резиновых элементов РМШ при сборке и вторичном нагружении

крутящим моментом выявлены причины разрушения резиновых элементов.

Для комплексной оценки РМШ гусеничного движителя на долговечность испытания проводились на специальном стенде, позволяющим задавать необходимый режим нагружения, сопоставимый с условиями эксплуатации сельскохозяйственного трактора, натурных образцов резиновых элементов разной конструкции, формы и размера.

Рисунок 1- Схема стенда для исследования РМШ на долговечность

Лабораторный образец 1 закрепляется на ведомом валу 2 между двумя опорами (рисунок 1). Ведущий вал 6, на котором расположен эксцентрик 7 и кривошип 5, получает вращение от электродвигателя 10 через ременную передачу 9. Кривошип 5 соединяется с ведомым валом 2 через шатун 4 и тягу 3, благодаря чему вращение вала 6 вызывает знакопеременное качание тяги 3 и циклическое закручивание испытываемого РМШ 1. Колебания от эксцентрика 7 ведущего вала через шатун 8 передаются шарниру, вызывая его циклическое радиальное нагружение. Для обеспечения усталостного механизма разрушения характерного для резиновых элементов сельскохозяйственных тракторов в охватываемых втулках РМШ выполнены полости, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

Смещение оси кривошипа от центра вала может регулироваться и выбирается при настройке стенда. Это смещение определяет величину угла закрутки шарнира. Стенд позволяет проводить испытания РМШ для характерных режимов нагружения: при углах закручивания от ±4,5° до ± 20°, и радиальным циклическим деформированием от 0,2 мм до 1,5 мм.

Рисунок 2 - Общий вид стенда

Для исследования долговечности резиновых элементов были изготовлены лабораторные образцы, состоящие из пальцев с привулканизированными к ним резиновыми элементами с различной формой сечения, а также охватывающей втулки, в которую они были запрессованы. Резиновые элементы лабораторных образцов изготавливались из смеси ИРП-1315.

Долговечность лабораторных образцов РМШ гусеничного движителя определялась при симметричном цикле нагружения. Режим нагружения был одинаковым для всех образцов, в соответствии с которым арматура пальца лабораторного образца циклически закручивалась относительно неподвижно закрепленной охватывающей втулки на предварительно заданный угол с заданной частотой. Амплитуда угла закручивания составляла ±7,5 Угол закручивания образца оставался неизменным на протяжении всего эксперимента. Радиальная нагрузка задавалась динамически и составляла 0,5 мм. Нагружение образцов осуществлялось с частотой 8,1 Гц.

Для определения характера и области разрушения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя различной геометрической формы был проведен цикл сопоставимых испытаний образцов шарниров на долговечность. Обжатие резиновых элементов производилось путем запрессовки их в разборные втулки, изготовленные из двух половинок, что позволяет после окончания испытаний извлечь образец без дополнительных повреждений, вызванных выпрессовкой.

В результате стендовых испытаний выявлено.

Резиновые элементы прямоугольной формы (рисунок 3), имеющие в запрессованном состоянии относительно большую длину (малую высоту), имеют разрушения на некотором расстоянии от

крайних точек области контакта поверхности резинового элемента с поверхностью проушины. В этой области наблюдается разрушение в результате усталостного износа, который имеет кольцевой характер с шириной кольца 8-12 мм и глубиной до 3 мм. Разрушение в этой области объясняется тем, что давление аг в области контакта поверхности резинового элемента и поверхности проушины имеет меньшее значение, по сравнению со значением касательных напряжений тгв, в результате чего происходит проскальзывание

резины относительно проушины (рисунок 4, область 1).

Кроме того, резиновые элементы этого типа имеют усталостное разрушение в крайних точках приклея резинового элемента к поверхности металлической арматуры (рисунок 4, область 2), что объясняется концентрацией удельной энергии деформации при кручении.

Рисунок 3 - Характер разрушения «широких» резиновых элементов прямоугольной формы

МГЪ

Рисунок 4 - Распределение потенциальной удельной энергии деформации при кручении по сечению резинового элемента прямоугольной формы, КДж/м

Относительно короткие резиновые элементы (рисунок 5) прямоугольной формы разрушаются в крайних точках области приклея резинового элемента к поверхности пальца. Основной причиной разрушения является концентрация удельной энергии деформации в этой области (рисунок 6, область 2), вызванная закручиванием резинового элемента. Первая видимая усталостная трещина появлялась

на стыке резины с пальцем примерно через 1 -2 млн. циклов работы и распространялась в осевом направлении, что приводило к отслоению резины от металла и в ряде случаев был получен сквозной износ с полным отделением резины от металлической втулки. Кроме того, разрушение в области приклея приводит к снижению давления в области контакта резинового элемента и поверхности проушины, что приводит к усталостному износу на наружной поверхности.

Рисунок 5 — Характер разрушения «узких» резиновых элементов прямоугольной формы

Рисунок 6 - Распределение потенциальной удельной энергии деформации W при кручении по сечению резинового элемента прямоугольной формы, КДж/м3

Для резиновых элементов трапециевидной формы, применяемых в конструкциях РМШ гусеничного движителя тракторов ДТ-75, ВТ-100, ВТ-150, Т-150, Т-250, разрушение начинается с появления незначительного кольцевого усталостного износа в крайних точках поверхности контакта резинового элемента с поверхностью проушины, а после 3 млн. циклов в этой области появляется видимая усталостная трещина (рисунок 7). Причиной усталостного износа является проскальзывание поверхности резинового элемента относительно поверхности проушины, которое вызвано превышением

МПа Зт

аг

Рисунок 8 - Распределение потенциальной удельной энергии деформации при кручении по сечению резинового элемента трапецеидальной формы,

КДж/м3

касательных напряжений тгв контактного давления <тг (рисунок 8, области 5 и 6), последующее усталостное разрушение в этих зонах вызвано концентрацией удельной энергии деформации (рисунок 8, области 3 и 4).

Рисунок 7

- Характер разрушения резиновых элементов трапецеидальной формы без скруглений

Введение радиусов закругления (11=2...4 мм) в местах перехода боковой поверхности в наружную цилиндрическую трапециевидного резинового элемента позволяет несколько повысить общую долговечность резиновых элементов РМШ, однако разрушение наблюдается в тех же областях.

Анализ разрушения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя с различной формой сечения и результатов напряженно-деформированного состояния, а именно распределение касательных напряжений, вызванных сборкой по сечению резинового элемента, удельной энергии деформации при кручении, давления в области

контакта резины и проушины звена и касательных напряжений на поверхности контакта, вызванных закручиванием при повороте звеньев гусеничной цепи, позволяют сделать вывод о том, что основными факторами, оказывающими влияние на разрушение резинового элемента, являются усталостный износ, вызванный проскальзыванием поверхности резинового элемента относительно поверхности проушины и концентрация удельной энергии деформации при кручении.

В пятой главе, на основании выявленных причин разрушения РМТ1Т гусеничного движителя, получена форма сечения резинового элемента (рисунок 9), которая позволила исключить проскальзывание поверхности резинового элемента относительно поверхности проушины (рисунок 10, область 2) и снизить удельную энергию деформации, вызванную закручиванием резинового элемента.

= х?.....хг.)

Рисунок 9 - Предлагаемая форма сечения резинового элемента

НПо

4 3 2 1

Ог

Гл»

Рисунок 10 - Распределение потенциальной удельной энергии деформации W

при кручении, КДж/м3

Для предлагаемой формы сечения резинового элемента максимальных значений удельная энергия деформации, вызванная закручиванием шарнира, достигает в области 1 и 3 (рисунок 10) и

з

составляет не более 0,097 МДж/м , в области 2 ее величина не

з

превышает 0,037 МДж/м . Касательные напряжения г в в области

контакта поверхности резинового элемента с поверхностью проушины более чем в 8,5 раз меньше контактного давления а, • а следовательно, проскальзывания резины относительно поверхности проушины не будет.

а - резиновый элемент трапециевидной формы со скруглениями;

б - резиновый элемент предлагаемой формы. Рисунок 11 - Результаты сравнительных стендовых испытаний.

Таким образом, в области 2 удельная энергия деформации для предлагаемой формы сечения снизилась в 3,46 раза по сравнению с элементом (рисунок 8, область 3 и 4). Максимальное в сечении значение удельной энергии деформации, вызванной закручиванием для предлагаемой формы снизилось в 1,2 раза. На основании зависимости (16) и того, что значение коэффициента м„ для наполненных резин на основе СКИ-3 составляет 2,6...3,45, для предлагаемой конструкции долговечность увеличится минимум в 1,6 раза.

С целью проверки работоспособности предлагаемой формы резинового элемента были проведены сравнительные стендовые испытания. Испытаниям подвергались лабораторные образцы (рисунок 11), состоящие из двух резиновых элементов. Первый - резиновый элемент (рисунок 11, а) двойных проушин с сечением в виде трапеции конструкции РМШ гусеничного движителя трактора ДТ-75 (ресурс РМШ этой конструкции составил 4119 и 9505 моточасов на супесчаных почвах и черноземе соответственно). Второй - резиновый элемент (рисунок 11, б) с предлагаемой формой сечения. Результаты испытаний показали, что после 6,8 млн. циклов для резиновых элементов с трапециевидной формой сечения наблюдаются характерные повреждения в виде кольцевых усталостных трещин в крайних точках в области контакта боковой поверхности резиновых элементов с поверхностью проушины. Резиновый элемент предлагаемой формы не имеет явных усталостных повреждений и

следов проскальзывания резины относительно металла, что свидетельствует о его полностью работоспособном состоянии.

Основные результаты и выводы:

1.На основе анализа конструкций РМШ гусеничного движителя сделан вывод, что наиболее приемлемым для сельскохозяйственного трактора является монопальцевый резинометаллический шарнир с ограничителем радиальной деформации.

2. Разработана математическая модель механического поведения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя при сборке и вторичном нагружении крутящим моментом.

3.Выявлены причины разрушения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя. Основными факторами, вызывающими разрушение резинового элемента, являются усталостный износ, вызванный проскальзыванием поверхности резинового элемента относительно поверхности проушины, и концентрация удельной энергии деформации при кручении.

4. Для полученной формы резинового элемента, имеющего в сечении трапецию с криволинейными боковыми сторонами и с криволинейным верхним основанием, давление ^ в области контакта резины и поверхности проушины в 8,5 раз превышает касательные напряжения ггв в этой области, что исключает проскальзывание резины

относительно поверхности проушины. Максимальное в сечении значение удельной энергии деформации, вызванной закручиванием для предлагаемой формы, снизилось в 1,2 раза.

Исключение проскальзывания резины относительно поверхности проушины и снижение максимального значения удельной энергии деформации позволяют повысить долговечность резинового элемента шарнира минимум в 1,6 раза.

5. Сравнительные стендовые испытания показали, что после 6,8 млн. циклов для резиновых элементов РМШ гусеничного движителя с трапециевидной формой наблюдаются повреждения в крайних точках области контакта поверхности резиновых элементов с поверхностью проушины, в то время, как для элемента предлагаемой формы отсутствуют повреждения как вызванные скольжением резины относительно поверхности проушины, так и усталостные в области концентрации удельной энергии деформации.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

В изданиях, по перечню ВАК

1. Коростелев С.А., Нечаев К.С., Бокин Д.П. Влияние режимов нагружения на механические характеристики материала резиновых элементов PMITT гусеничного движителя [Текст]/ С.А. Коростелев, К.С. Нечаев, Д.П. Бокин// «Вестник АГАУ. Вып. 51», Алтайский Государственный Аграрный университет. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2009. - С. 46-52.

2. Бокин Д.П., Коростелев С.А., Нечаев К.С. Определение области начала разрушения резинового элемента резинометаллического шарнира гусеничного движителя [Текст]/ Д.П. Бокин, С.А. Коростелев, К.С. Нечаев// «Вестник АГАУ. Вып. 57», Алтайский Государственный Аграрный университет. - Барнаул: Изд-во АГАУ,2009.-С. 61-65.

3. Коростелев С.А., Каширский Д. Ю., Нечаев К.С. Расчет напряженно-деформированного состояния резиновых элементов РМШ гусеничного движителя [Текст]/ С.А. Коростелев, Д.Ю. Каширский, К.С. Нечаев // «Ползуновский вестник. № 1/1» Алтайский государственный технический университет. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2012.-С.140-145.

В других изданиях

4. Коростелев С.А., Нечаев К.С. Определение области начала разрушения резинового элемента резинометаллического шарнира гусеничного движителя [Текст]/ С.А. Коростелев, К.С. Нечаев// Прогресс транспортных средств и систем-2009: Сборник материалов международной научно-практической конференции. - Волгоград, 2009. -41.-С. 208-209.

5. Коростелев С.А., Нечаев К.С. Причины начала разрушения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя [Текст]/ С.А. Коростелев, К.С. Нечаев// Модернизация сельскохозяйственного машиностроения: проблемы, задачи и пути их решения: Сб. науч. тр./ Под общ. Ред. к.т.н. C.B. Белоусова, к.т.н. С.Ф. Сороченко, д.т.н. В.И. Беляева - Вып. 1. - Барнаул: Изд-во ОАО «Алтайский полиграфический комбинат», 2010. - С.92-98.

6. Коростелев С.А., Нечаев К.С. Повышение долговечности резинового элемента резинометаллического шарнира гусеничного движителя выбором конструктивных параметров и формы [Текст]/ С.А. Коростелев, К.С. Нечаев// Аграрная наука - сельскому хозяйству: сборник статей: в 3 кн./ V международная научно-практическая

конференция (17-18 марта 2010 г.). Барнаул: Изд-во АГАУ, 2010. Кн. 2,- С. 487-489.

7. Коростелев С.А., Нечаев К.С. Повышение долговечности резинового элемента РМШ гусеничного движителя выбором формы [Текст]/ С.А. Коростелев, К.С. Нечаев// Проблемы и достижения автотранспортного комплекса: сборник материалов IX Всероссийской научно-технической конференции, Екатеринбург: УрФУ, 2011. - С. 106-109.

8. Нечаев К.С. Повышение долговечности гусеничного движителя с РМШ совершенствованием формы резинового элемента [Текст]/ К.С. Нечаев// Современная техника и технологии: проблемы, состояние и перспективы: Материалы I всероссийской научно-технической конференции/ Под. ред. к.т.н., профессора А.Н. Площаднова/ Рубцовский индустриальный институт. - Рубцовск, 2011. -С. 455-459.

9. Нечаев К.С., Каширский Д.Ю., Коростелев С.А. Влияние точности изготовления элементов РМШ на напряженно-деформированное состояние резиновых элементов [Текст]/ К.С. Нечаев, Д.Ю. Каширский, С.А. Коростелев// Современная техника и технологии: проблемы, состояние и перспективы: Материалы II всероссийской научно-технической конференции/ Под. ред. к.т.н., доцента A.B. Шашка/ Рубцовский индустриальный институт. -Рубцовск, 2012. - С. 151-154.

10. Нечаев К.С. Стенд для исследования параметров РМШ [Текст]/ К.С. Нечаев// Научное творчество студентов и сотрудников автотранспортного факультета, Алтайский государственный технический университет. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006.-С.26-28.

Подписано в печать 21.05.2013. Формат 60x84 1/16. Печать - ризография. Усл.п.л. 1,40. Тираж 100 экз. Заказ 574/2013. Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46. Лицензии: ЛР № 020822 от 21.09.98 года, ПЛД № 28-35 от 15.07.97 Отпечатано в ЦОП АлтГТУ 65638, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ШАРНИРА ГУСЕНИЧНОГО ДВИЖИТЕЛЯ ВЫБОРОМ ФОРМЫ

РЕЗИНОВОГО ЭЛЕМЕНТА

Специальность: 05.05.03. - Колесные и гусеничные машины

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

04 2 СИЗ 6 05 99

На правах рукописи

НЕЧАЕВ Константин Сергеевич

Научный руководитель:

к.т.н., доцент Коростелев Сергей Анатольевич

Барнаул-2013

Содержание

Стр.

Введение................................................................................... 4

1. Состояние проблемы цели и задачи исследования..........................................11

2. Обзор конструкций и условия нагружения резинометаллических шарнирных соединений................................................................. 36

2.1 Классификация шарниров гусеничного движителя.......................... 37

2.2 Условия нагружения резинометаллического шарнирного соединения

гусеничного движителя................................................................. 63

Заключение к главе 2..............................................................1 68

3. Математическая модель для оценки долговечности резиновых элементов РМШ гусеничного движителя...................................... 70

3.1 Состояние проблемы прогнозирования долговечности резинотехнических изделий............................................................ 70

3.2 Математическая модель для определения напряженно-

I

деформированного состояния резиновых элементов резинометаллических шарниров................................................................................ 82

3.2.1 Соотношения упругости резиноподобных материалов при конечных деформациях............................................................................ 83

3.2.2 Алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния

резиновых элементов РМШ гусеничного движителя.......................... 86

Заключение к главе 3.................................................................. 93

4. Экспериментальное определение долговечности резиновых элементов РМШ гусеничного движителя...................................................................... 94

4.1 Стенд для исследования долговечности резинометаллического шарнира гусеничного движителя сельскохозяйственного трактора......... 96

4.2 Методика проведения эксперимента............................................ 1101

4.3 Результаты стендовых исследований циклической долговечности

резиновых элементов РМШ гусеничного движителя.......................... 104

Заключение к главе 4.................................................................. 111

5. Выбор конструктивных параметров резиновых элементов для РМШ

гусеничного движителя сельскохозяйственного трактора класса 3................112

5.1 Определение формы резинового элемента РМШ гусеничного движителя................................................................................................................................................................113

5.2 Влияния точности изготовления конструктивных элементов РМШ резиновых элементов на напряженно-деформированное состояние

резиновых элементов................................................................................................................................124

Заключение к главе 5....................................................................................................................................131

Основные результаты и выводы............................................................................................................132

Список используемых источников......................................................................................................134

Введение

В современном тракторостроении с ростом энергонасыщенности и рабочих скоростей сельскохозяйственных гусеничных тракторов все более актуальным становится вопрос обеспечения надежности и долговечности их ходовых систем.

Гусеничные тракторы получили широкое распространение благодаря высоким тяговым свойствам и низкому удельному давлению на грунт, они отличаются от колесных машин более сложной конструкцией ходовой части и более высоким отношением массы трактора к его мощности. Около 20% и более массы трактора приходится на гусеничный движитель и подвеску.

Одним из основных недостатков гусеничного трактора является низкая долговечность ходовой части. Элементы ходовой части подвергаются значительным динамическим нагрузкам, которые вызваны как взаимодействием гусеничного движителя с опорной поверхностью, так и его конструктивными особенностями. Кроме того, гусеничный движитель работает в непосредственном контакте с абразивной средой. Таким образом, в результате воздействия динамических нагрузок и абразивного износа срок службы открытых кинематических пар металлических шарниров гусеничного движителя не превышает 1000 - 1500 моточасов на песчаных почвах. При этом запас на износ беговых дорожек и цевок составляет 40 - 60%. Повышение ресурса обеспечивают заменой пальцев гусеничной цепи, удалением звена при значительном увеличении шага цепи, заменой всей гусеницы при достижении ею предельного состояния. Как правило, выбраковка звеньев гусениц осуществляется по причине износа проушин.

Основными способами совершенствования металлических гусениц с литыми звеньями и открытыми шарнирами являются: выбор рациональных конструктивных параметров (число проушин, диаметр пальцев и отверстий проушин, длины проушин, диаметральные и торцевые зазоры) шарниров гусениц; использование гусениц с двумя дополнительными отверстиями в

проушинах; применение шарниров с трением качения; применение биметаллических пальцев; создание шарниров с уплотнениями; использование различных вариантов пальцевых и беспальцевых резинометаллических сочленений; подбор наиболее износостойких сталей для звена и пальца; технологическое упрочнение поверхностного слоя проушин (за счет наклепа, производимого специальными дорнами или шариками) и пальцев (путем поверхностного насыщения химическими соединениями, например путем электролизного борирования до твердости поверхности примерно вдвое большей твердости кварца). Ввиду малой эффективности большинство предложений так и не было внедрено в производство.

Возможным решением повышения долговечности гусеничного движителя сельскохозяйственного трактора является использование в его конструкциях узлов и механизмов силовых резинометаллических элементов.

Проведенные к настоящему времени испытания сельскохозяйственных тракторов касса 3 с резинометаллическими шарнирными соединениями (РМШ) гусеничной цепи показали ряд преимуществ, которые позволили устранить недостатки гусеничного движителя с металлической цепью. Основным преимуществом резинометаллических шарниров является то, что упругие элементы такого шарнира одновременно являются силовыми и уплотняющими, в связи с чем полностью исключается попадание абразива на поверхности трения. Только благодаря этому обстоятельству ресурс РМШ составляет не менее 3500 часов. Следует отметить то обстоятельство, что контакт металлических поверхностей шарнира (ограничитель радиальной деформации и проушина звена) происходит только на ведущем участке цепи, благодаря чему снижаются динамические нагрузки, возникающие в ходовой части, трансмиссии, двигателе трактора. Другим преимуществом гусениц с такими шарнирами является отсутствие обслуживания в течение всего срока службы шарниров.

При выборе конструктивных параметров резиновых элементов РМШ, необходимо иметь четкое представление об их влиянии на механические характеристики, как резиновых элементов, так и конструкции РМШ в целом, такие как величина и распределение давления в зоне контакта резинового элемента и металла проушины, радиальную и угловую жесткость запрессованного резинового элемента, знать будет ли наплыв резины на палец, какие напряжения возникают в сечении резинового элемента и где расположена область их концентрации. Все это определяет геометрическую форму резинового элемента РМШ, которая должна быть самым тесным образом связана с условиями их работы при обязательном учете особенностей резины как конструкционного материала и выработанных практикой принципов конструирования. Трудности, связанные с аналитическим и экспериментальным исследованиями напряженного состояния изделий из резины, значительно осложняют поиск оптимальной геометрии. Тем не менее накопленный материал полевых, лабораторных испытаний, а также разработанные методы расчета позволяют обоснованно подойти к выбору рациональной формы резиновых элементов, которая оказывает значительное влияние на их работоспособность. Поэтому, работа посвященная повышению долговечности резинометаллического шарнира гусеничного движителя выбором формы резинового элемента, является своевременной, а ее тема актуальной.

Цель исследования: повышение долговечности резинометаллического шарнира гусеничного движителя.

Поставленная цель определила необходимость решения следующих задач:

1. Проанализировать основные типы конструкций РМШ гусеничного движителя и режимы их нагружения.

2. Разработать математическую модель механического поведения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя при сборке и вторичном нагружении крутящим моментом.

3. Выявить основные причины разрушения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя на основе стендовых испытаний на долговечность и результатов расчета напряженно-деформированного состояния.

4. Выбрать форму и конструктивные параметры резиновых элементов РМШ гусеничного движителя с учетом выявленных причин разрушения.

5. Провести сравнительные стендовые испытания на долговечность резиновых элементов РМШ гусеничного движителя имеющих сечение в форме трапеции и предлагаемой формы.

Методика исследований. Для решения поставленных задач используются численные методы математического анализа, методы нелинейной теории упругости, а именно теория наложения малых деформаций на конечные.

Объект исследования. В качестве объекта исследования выбрана форма и конструктивные параметры резинового элемента РМШ гусеничного движителя сельскохозяйственного трактора.

Научную новизну работы составляют:

- математическая модель механического поведения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя при больших начальных деформациях, связанных со сборкой, и при вторичных деформациях от крутящего момента;

- алгоритм численного расчета напряженно-деформированного состояния резиновых элементов РМШ гусеничного движителя любой геометрической формы для характерных видов нагружения;

- причины разрушения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя. I

Практическая ценность:

- разработана программа для ЭВМ, позволяющая определять напряженно-деформированное состояние резиновых элементов РМШ гусеничного движителя;

- выявлены основные причины разрушения резиновых элементов РМШ с ограничителем радиальной деформации гусеничного движителя;

- получена форма резинового элемента РМШ гусеничного движителя для сельскохозяйственного трактора класса 3, позволяющая повысить их долговечность.

Материал настоящей работы изложен в пяти главах.

Первая глава посвящена краткому обзору и анализу методов исследований, расчета и проектирования резиновых и резинометаллических элементов гусеничных обводов. Особое внимание уделено расчетам гусеничных движителей с резинометаллическими шарнирами для соединения траков гусеничной цепи. Описаны методы исследования напряженно-деформированного состояния резиновых элементов РМШ гусеничного движителя. Глава заканчивается постановкой задач диссертационной работы.

Во второй главе рассматриваются особенности конструкций резинометаллических шарнирных соединений гусеничных обводов. Приведены конструкции втулочного и моноблочного вариантов с ограничителями радиальной деформации резиновых элементов и без них. Сделана попытка классификации существующих гусеничных шарниров ходовой части. В главе описаны условия нагружения резиновых элементов шарнирных соединений.

Третья глава посвящена разработке методов определения напряженно-деформированного состояния резиновых элементов шарнирного соединения гусеничной цепи. Описаны проблемы прогнозирования долговечности резинотехнических изделий, предложена математическая модель и алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния резиновых элементов РМШ.

Учитывая особенности нагружения резиновых элементов, поставленную задачу предлагается решать методами нелинейной теории упругости. В работе разработаны достаточно эффективные методы расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) при больших деформациях. Для численной реализации алгоритма используется метод конечных элементов (МКЭ).

Четвертая глава работы посвящена экспериментальному исследованию долговечности резиновых элементов резинометаллических шарниров и сопоставлению полевых и стендовых результатов исследования.

Стендовые испытания на долговечность проводились на лабораторных образцах, состоящих из двух резиновых колец привулканизированных к металлической арматуре пальца. Испытаниям подвергались образцы с резиновыми элементами, имеющими в сечении прямоугольную, трапециевидную без скруглений и трапециевидную со скруглениями формы. Были выявлены основные причины разрушения резиновых элементов.

В пятой главе получена форма резинового элемента РМШ для сельскохозяйственного трактора класса 3 для всех проушин: центральных, крайних тройных и двойных проушин. Проанализировано напряженно-деформированное состояние резиновых элементов трапециевидных со скруглениями трактора ДТ-75 и предложенных для этого же трактора.

Реализация работы. Математическая модель механического поведения резиновых элементов РМШ гусеничного движителя при больших начальных деформациях, связанных со сборкой, и при вторичных деформациях от крутящего момента и программа для ЭВМ внедрены в учебный процесс в АлтГТУ им. И.И. Ползунова, результаты и выводы работы используются на кафедре «Автомобили и тракторы» при разработке новых конструкций РМШ и проведении научных исследований.

Апробация работы. Положения работы докладывались на научно-технических семинарах кафедры «Автомобили и тракторы» АлтГТУ им. И.И.

Ползунова (г. Барнаул), научно-технических конференциях (г. Барнаул, 2008, 2009г., Волгоград, 2009г.), научно-практической конференции (Барнаул, 2010г.), региональном молодежном слете «Алтай-территория развития» (Барнаул, 2011г.), IX научно-практической конференции (Екатеринбург, 2011г.), Всероссийской научно-технической конференции (Рубцовск, 2011, 2012г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3, входящих в «Перечень российских рецензируемых научных журналов» рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Объем диссертации 154 стр., в том числе 133 стр. основного текста, 73 рисунка, 2 таблицы; список литературы включает в себя 193 наименования, в том числе 28 на иностранном языке.

1 Состояние проблемы цели и задачи исследования

Одним из важнейших требований, предъявляемых к современным гусеничным машинам различных типов и назначений, является высокая надежность и долговечность как машины в целом, так и отдельных узлов и агрегатов.

Существующие гусеничные машины не удовлетворяют этому требованию в полной степени. Наименее долговечным агрегатом является гусеничный движитель, а в нем гусеничная цепь и ведущие колеса. Их износостойкость значительно меньше износостойкости других агрегатов. Фактический ресурс движителей гусеничных машин, как правило, вдвое ниже, чем у большинства других агрегатов. В условиях абразивного воздействия грунта он в среднем составляет для тракторов на песчаных почвах 800-1500 часов, на малоабразивных почвах 3500-4000 часов и на суглинистой почве 2200-2500 часов с тремя комплектами пальцев [45]. В связи с этим создание гусеничных цепей, обладающих повышенной долговечностью является актуальной задачей.

Во многих конструкциях тракторов, тягачей и транспортеров, используемых в настоящее время в народном хозяйстве, установлены гусеничные цепи с открытым металлическим шарниром. Широкое распространение такие гусеницы получили вследствие простоты изготовления и обслуживания, а также относительно малого веса.

Низкий срок службы гусеничных цепей с открытым шарниром объясняется возможностью свободного доступа абразива в шарнир и, как следствие, его интенсивным изнашиванием и увеличением шага цепи. Это приводит к повышенному износу элементов зацепления, так как с ростом шага увеличивается скольжение цевок (или гребней) по зубьям ведущих колес, что вызывает рост динамических и ударных нагрузок на повышенных скоростях

движения трактора, при этом возрастают потери в гусеничном движителе, что снижает к.п.д.

Согласно статистическим данным [14], цельнолитые звенья тракторов класса 3 выходят из строя из-за износа шарниров (70%), сквозного износа цевок (12%),