Введение к работе
Актуальность тепы. В настоящее время вопросы создания конку-рентноспособной высокоэффективной техники приобретает особое значение для отечественных производителей лесозаготовительных машин. С одной стороны это связано с сохранением рабочих мест на предприятиях-производителях, с другой стороны, насыщение рынка лесозаготовительной техники отечественными высокопроизводительными лесными машинами (ЛМ) отвечает национальным интересам России.
Решению поставленной задачи способствует оснащение отрасли надежными лесозаготовительными машинами манипуляторного типа. Однако надежность и эффективность использования отечественных гидроманипуляторов (ГМ) ЛМ не отвечает современным требованиям из-за частых отказов металлоконструкции (МК) ГМ ЛМ. Вопросам надежности манипуляторе ЛМ посвящено достаточно большое количество количество работ, но основной акцент в них сделан на исследование МК стрелы и рукояти, хотя опорно-поворотное устройство (ОПУ) является не менее нагруженной частью технологического оборудования (ТО), а конструкция его сложнее, т.к. помимо сварной металлоконструкции поворотной колонки имеется механизм поворота. С другой стороны, отказ ОПУ может привести к аварийной ситуации. В этой связи разработка комплексной методики оценки надежности ОПУ с' учетом особенностей эксплуатационной нагруженности, реальной геометрии и технологии изготовления является актуальной и имеет большое практическое значение.
Цель работы. Повышение эффективности функционирования лесных машин манипуляторного типа на этапе проектирования за счет повышения показателей безотказности и долговечности опорно-поворотных устройств.
Научная новизна работы. Разработана комплексная методика определения безотказности и долговечности опорно-поворотных устройств (ОПУ) гидроманипуляторов (Пі) лесных машин (ЛМ). отличающаяся использованием взаимодействующих двухуровневых иерархических моделей оценки напряженно-деформированного состояния (детерминированная) и определения показателей надежности (вероятностная).
Детерминированная модель представляет иерархическую структуру, отличающуюся тем, что с помощью метода конечных элементов на
верхнем уровне определяется уровень динамических нагрузок на элементы ОПУ. а на нижнем уровне производится оценка их напряженно-деформированного состояния.
Вероятностная модель - это иерархическая структура, которая отличается тем. что на верхнем уровне используется имитационное моделирование с применением дискретной динамической модели манипулятора, а на нижнем уровне для оценки безотказности и долговечности ОПУ используются при"циіш механики разрушения.
Разработаны обоснованные рекомендации к конструктивным параметрам и технологии изготовления ОПУ манипулятора, отличающиеся тем. что получены с использованием в качестве характеристики несущей способности вязкости разрушения, а уровня нагруженное -коэффициента интенсивности напряжений.
Практическая значимость и реализация работы. Предложенный в диссертации метод комплексной оценки надежности реализован в виде алгоритмов и программ, которые использованы в качестве модулей САПР технологического оборудования ЛМ. позволяя улучшить качество проектных решений и сократить сроки проектирования и доводки, снизить потери при эксплуатации за счет повышения надежности. Результаты теоретических и экспериментальных решений полезны при проектировании, совершенствовании и анализе существующих ОПУ ГМ. Полученные в работе рекомендации дают возможность увеличить ресурс элементов ОПУ. получать более достоверные оценки уровня надежности ОПУ ГМ, анализировать НДС элементов ОПУ с выявлением опасных зон.
Основные научные положения и результаты внедрены: в конструкторском бюро завода лесного машиностроения "Краслесмаш" при проектировании манипуляторного погрузчика ЛТ-203. в головном специализированном конструкторском бюро АО "Онежский тракторный завод", в Петрозаводском государственном университете в учебном процессе при изучении курсов "Проектирование лесопромышленного оборудования". "Математические методы и модели в расчетах на ЭВМ".
Основные положения, выно^чмые на зашиту. Возможность реализации детерминированной и вероятностной моделей иерархической структуры для определения напрякенно-деформированного состояния, вероятности безотказной работы и ресурса элементов опорно-поворотных устройств гидроманипуляторов лесных машин.
Возможность определения максимальных динамических нагрузок в
опорно-поворотных устройствах гидроманипуляторов лесных машин с помощью дискретно-континуальной модели с использованием суперэлементов.
Возможность использования принципов механики разрушения для разработки рекомендаций по рациональным конструкторско-технологи-ческим мероприятиям, обеспечивающим высокую безотказность и долговечность конструкции.
Апробация работы. Полученные в результате работы материалы и основные результаты докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры "Технологии лесозаготовительных производств" ЛТА. а также на международной конференции "Леса, окружающая среда и новые технологии в северной Европе"{1993г.). Результаты исследований отражены в отчете кафедры "Технологии металлов и ремонта" ПТУ по научно-исследовательской теме 100-95 "Пути повышения надежности лесных машин при проектировании, изготовлении и эксплуатации".
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 печатные работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 143 наименования, и приложений. Общий объем работы составляет 246 с. из них - машинописного текста 149* с. 43 рис., 6 табл. и приложений - 34 с.