Введение к работе
диссертационного совета В.С. Попов
Актуальность работы. Значительный рост грузоперевозок в России автомобильным транспортом в настоящее время требует создания несущих систем транспортных машин, обеспечивающих безремонтный пробег машин до их списания.
Однако эксплуатация подобного транспорта, произведенного как в России, так и за рубежом, показала, что разрушения несущих систем этих транспортных средств происходят достаточно часто, а последующий ремонт по стоимости приближается к стоимости новой конструкции.
В связи с этим все возрастающие требования к обеспечению требуемого ресурса транспортных средств привели к необходимости поиска путей дальнейшего совершенствования их несущих систем и методов оценки ресурса.
Так как ресурс несущей системы машины зависит от конструктивного решения системы, материала, технологии изготовления, условий эксплуатации, вида напряженного состояния – дальнейшие исследования должны быть направлены на оценку влияния этих и других факторов на ресурс несущей системы.
Поэтому создание несущей системы мобильных машин (автомобилей, самоходных шасси, комбайнов, прицепов, погрузчиков и др.), работающих при переменных случайных нагрузках и обладающих требуемыми (нормативными) показателями долговечности – актуальная научно-техническая проблема на сегодняшний день.
Цель работы: экспериментальные исследования высоконагруженных рамных конструкций и совершенствование методов оценки ресурса элементов несущей системы.
Объект исследования: несущая система полуприцепа большой грузоподъемности.
Задачи исследования:
-
Разработать модели несущих систем существующего и проектируемого полуприцепа и оценить их напряженно-деформированное состояние (НДС);
-
Спроектировать несущую систему полуприцепа, обеспечивающую снижение уровня действующих напряжений в конструкции;
-
Обосновать методику экспериментального исследования величин нормальных и касательных напряжений в элементах несущей системы полуприцепа;
-
Оценить уровень касательных напряжений в элементах конструкции от действия статической и переменной нагрузок;
-
Оценить долговечность элементов конструкции при совместном действии нормальных и касательных переменных напряжений, зафиксированных в эксперименте.
Методы исследования. В исследовании использованы: метод конечно-элементного расчета НДС несущих систем; электротензометрический метод исследования напряженного состояния элементов конструкции, как от статической, так и от переменной нагрузок; методы математической статистики по обработке случайных процессов изменения величин переменных напряжений и оценке долговечности элементов конструкции.
Научная новизна:
-
На основе результатов численного эксперимента по оценке напряженно-деформированного состояния элементов конструкций, выполненных автором, разработана и внедрена в производство новая конструкция несущей системы полуприцепа, обеспечивающая по сравнению с аналогами снижение уровня напряжений в опасных сечениях;
-
Предложена методика проведения эксперимента по оценке напряженно–деформированного состояния элементов несущей системы полуприцепа, основанная на использовании результатов численного эксперимента: розетки с тензорезисторами наклеивались в сечениях с максимальными расчетными напряжениями исследуемого района рамы;
-
Выполнена оценка ресурса элементов конструкции по записям величин переменных нормальных и касательных напряжений в эксперименте, которая показала целесообразность учета касательных напряжений при оценке ресурса элементов несущей системы.
Достоверность результатов. Основывается на корректности постановки решаемых задач исследования, на результатах экспериментальных исследований, а также на их непротиворечивости результатам численного эксперимента.
Практическая значимость. Разработана методика экспериментального исследования НДС элементов несущей системы полуприцепа от действия статической нагрузки.
Предложено оценку долговечности элементов конструкции на стадии изготовления опытного образца выполнять с учетом совместного действия переменных во времени нормальных и касательных напряжений, что может быть использовано для: оценки ресурса несущих систем колесных машин при большом числе циклов переменных напряжений (N5*106); сравнительной оценки НДС элементов конструкции машин с целью выявления наиболее нагруженных участков. Результаты исследований использованы при проектировании несущей системы полуприцепа на ООО «ТЕРРА-ПЛЮС», и специального низкопольного автомобиля для перевозки инвалидов-колясочников на ООО «Саратовтрансремонт», а также могут быть применены при испытаниях и доработке несущих систем новых колесных машин.
Апробация работы. Положения диссертации легли в основу выступлений автора на: III Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в машиностроении».- Пенза, 2003; Всероссийском конкурсе среди молодежи высших учебных заведений Российской Федерации на лучшие научные работы по естественным наукам. - Саратов, 2004; VII Международной научно-технической конференции «Динамика технологических систем (ДТС-2004)».- Саратов, 2004; Международной научно-практической конференции «Логистика и экономика ресурсосбережения и энергосбережения в промышленности» (МНПК «ЛЭРЭП-2-2007»). - Саратов, 2007; научном семинаре кафедры ТММ / СГТУ. – Саратов, 2009.
Публикации. Результаты исследований освещены в 8 публикациях, в том числе 2 публикации размещены в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
На защиту выносятся: модели несущих систем полуприцепа большой грузоподъемности; несущая система полуприцепа с низким уровнем действующих напряжений; результаты экспериментального исследования НДС несущей системы полуприцепа; оценка долговечности элементов конструкции, выполненная по результатам экспериментального исследования при совместном действии нормальных и касательных напряжений.
Объем и структура работы. Диссертация включает 210 страниц текста и состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы из 91 наименования и содержит 95 иллюстраций, 12 таблиц и 1 приложение на 62 страницах.