Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние надежности работы конструкций сельскохозяйственных машин 9
1.1. Актуальность проблемы 9
1.2. Классификация деталей, узлов и агрегатов сельскохозяйственных машин, подлежащих расчету на различные виды нагрузок для обеспечения их надежной работы 11
1.3. Состояние вопроса стабильности работы конструкций 13
1.4. Цели и задачи исследований 13
2. Теоретические исследования параметров стабильного функционирования конструкций сельскохозяйственных машин 14
2.1. Сложное нагружение 14
2.1.1. Устойчивость стержней при сжатии с кручением 14
2.1.2. Обоснование применимости статического метода и учет влияния способов закрепления концевых сечений на величину критических параметров стержней 18
2.1.3. Учет упругих опор и защемлений при расчете 24
2.1.4. Влияние начальных несовершенств на поведение систем 33
2.1.5. Прогибы и моменты сжатых, скрученных и изогнутых стержней 41
2.1.6. Стержни переменного сечения по длине 50
2.2. Основы теории косого и пространственного изгиба элементов конструкций сельскохозяйственных машин 56
2.2.1.Основные уравнения существующей теории и их недостатки 56
2.2.2. Основные уравнения и закономерности предложенной теории 65
2.2.3. Граничные условия и формы деформированной оси 72
2.2.4. О результатах решений некоторых задач 78
2.3. Устойчивость однопролетных стержней с жесткими и упругими опорами 82
2.3.1.Стержни постоянного сечения по длине с жесткими опорами 82
2.3.2. Устойчивость стержней с упругими опорами 88
2.3.3. Применение вариационных методов к расчету стержней переменной жесткости 93
2.3.4. Устойчивость стержней, связанных с упругим основанием.97
2.3.5. Внецентренное сжатие колонн с эксцентриситетом и устойчивость стержней с пространственной деформированной осью 98
2.4. Устойчивость колонн ступенчатого изменения жесткости и нерегулярных рам 115
2.4.1. Сжатие колонн ступенчатого изменения жесткости 115
2.4.2 Устойчивость нерегулярных статически определимых рам 118
2.4.3. Устойчивость статически неопределимых нерегулярных рам 121
2.4.4. Определение коэффициентов упругих защемлений и опираний стержневых систем 125
2.4.5. Устойчивость неразрезных балок 140
2.5. Распространение теории на колебания упругих систем в неглавных плоскостях изгиба и на устойчивость сжато-скрученных и тонкостенных стержней открытого профиля 144
2.5.1. Колебания систем с сосредоточенными массами 144
2.5.2.Колебания систем с бесконечным числом степеней свободы 148
2.5.3. Поперечные колебания балок на упругом основании 158
2.5.4. О колебаниях и критических оборотах валов, имеющих различную жесткость в направлении главных осей сечения 160
2.5.5. Устойчивость завитых и сжато-скрученных стержней 162
2.5.6. Устойчивость тонкостенных стержней открытого профиля 171
2.6. Устойчивость плоских форм при изгибе с кручением 178
2.6.1. Общие уравнения плоских форм при изгибе с кручением и их упрощения 178
2.6.2. Устойчивость плоских форм при чистом косом изгибе 184
2.6.3. Устойчивость плоских форм при сжатии с косым изгибом 187
2.6.4. Устойчивость плоских форм изгиба от действия поперечных нагрузок 189
3. Общая программа экспериментальных исследований, материалы и установки 193
3.1. Программа и цель экспериментальных исследований 193
3.2. Применяемые материалы 193
3.3. Экспериментальные установки 195
4. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 207
4.1. Испытания сжатых и скрученных стержней по первому и пятому разделам классификации сельскохозяйственных машин 207
4.2. Испытание рамы автомобильной платформы на прочность по второму разделу классификации 214
4.3. Испытание лопаток турбин компрессоров 221
4.4. Анализ 223
5. Практическое применение изложенных методов расчета 224
5.1. Примеры конкретного приложения теории к конструкциям сельскохозяйственных машин 224
5.2. Внедрения и их экономический эффект 243
Основные выводы 245
Библиографический список 248
Приложения 263
Документы по внедрению 310
- Классификация деталей, узлов и агрегатов сельскохозяйственных машин, подлежащих расчету на различные виды нагрузок для обеспечения их надежной работы
- Прогибы и моменты сжатых, скрученных и изогнутых стержней
- Определение коэффициентов упругих защемлений и опираний стержневых систем
- Испытание рамы автомобильной платформы на прочность по второму разделу классификации
Введение к работе
Экономическое положение в существенной степени обуславливается уровнем его научно-технического развития. Основной целью научно-технического прогресса является производство высококачественной продукции в необходимом объеме с наименьшими затратами материальных, трудовых и финансовых ресурсов. Экономика страны, НТП преследуют одну цель — наиболее полное удовлетворение потребностей всех граждан страны. Изменения массовых потребностей людей требует совершенствования технологии производства материальных благ, развития науки и техники. В настоящее время в экономическом развитии государства однозначно приоритет отдается интенсивному развитию, ставится цель не простого увеличения объема производства, а выпуска более совершенной продукции. Для достижения этой цели особо актуальной является решение проблемы обеспечения необходимого уровня качества и конкурентоспособности производимой продукции. Эта проблема охватывает все этапы жизненного цикла изделия, является не только технико-экономической, но и социально-экономической. Высокое качество выпускаемой продукции проявляется в том, насколько она удовлетворяет потребности людей, а также, насколько она позволяет экономить ресурсы потребителя этого изделия. Высокое качество повышает имидж не только предприятия, но и государства, улучшает морально-нравственный климат на производстве и в обществе.
Одним из ключевых показателей качества изделий является надежность, которая закладывается в конструкцию при разработке. Надежность машины определяется надежностью её агрегатов, узлов и деталей, поэтому разработчик должен уделять пристальное внимание этому критерию каждой детали.
Повышение надежности сельскохозяйственных машин является одной из важнейших предпосылок для успешного повышения эффективности сельскохозяйственного производства, снижения себестоимости продукции на основе комплексной механизации. Общие основы теории и расчета сельскохозяйственных машин были заложены академиком В.П. Го-рячкиным/28/. Для сельскохозяйственных машин характерно их многооб
разие конструкции (более 1000 типов) условий их работы, поэтому решение проблемы их надежности следует начинать с анализа конкретного объекта — детали. Основными составными элементами деталей, агрегатов, конструкций и машин являются стержни и стержневые системы.
Объекты методы исследования. Объектом исследования являются стержни (детали), узлы и агрегаты сельскохозяйственных машин.
При теоретическом исследовании использованы методы перемещений сил и смешанный метод. Экспериментальные исследования проводились по разным методикам в соответствии с экспериментальными установками.
Научная новизна заключается в разработке и обосновании теоретических основ расчета при пространственных формах изгиба: потери устойчивости, колебаний, прочности и долговечности деталей и агрегатов сельскохозяйственной техники, обеспечивающих стабильность их функционирования.
Достоверность полученных результатов обосновывается:
- применением законов механики твердого тела и строгостью математического аппарата;
- совпадением расчетных теоретических и экспериментальных данных в сопоставимых условиях;
- фотографиями испытываемых образцов, приборов и установок.
Практическая ценность. Разработанная теоретическая основа использовалась: при расчете задней полурамы погрузчика, основания и стрелы манипулятора в Волжско-Камском научно-исследовательском и конструкторе ко-технологическом институте водного лесотранспорта (ВКНИИВОЛТ); при расчете рамы полуприцепа штанговоза АПШ в Тат-НИИнефтемаш для надежности работы и снижения металлоемкости; для определения долговечности и остаточного ресурса лопаток компрессоров, газовых турбин и турбин электростанций
В лаборатории усталости Казанского авиационного института: в расчетах пространственного смесителя ПО "Татарстан" по птицеводству РТ. Полученные результаты показаны на расчетах рам пространственных конструкций сельскохозяйственных машин типа СПС-5, КС-1,8 , КС-3 и т. д. Основные расчеты выполнены по заказу научно-исследовательских институтов и подтверждены актами внедрения (см. приложение).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и
обсуждались на: всесоюзных, республиканских, вузовских
конференциях Московского инженерно-строительного института, Карагандинского политехнического института, Казахского политехнического института, Казанского сельскохозяйственного института 1967-2002 г.
Материалы диссертации опубликованы в пятидесяти трудах ВУЗов, журналах "Известия ВУЗов", в трудах академии наук Украины и Казахстана. По материалам работы изданы две монографии Татарским книжным издательством.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, списка литературы (157 наименований), выводов, 3 приложений и документов по внедрению. Работа написана на 262 страницах машинописного текста, содержащего 7 таблиц и 66 рисунков.
На защиту выносятся новые формулы для практического расчета деталей и агрегатов сельскохозяйственных машин, полученные из новых форм равновесия по новой методике при продольном пространственном изгибе от действия сжатия с кручением, при боковых формах изгиба стержней с неравными жесткостями при изгибе, при изгибно крутильных формах потери устойчивости стержней открытого профиля, при колебаниях валов с не равными главными жесткостями при изгибе и новые экспериментальные методы, определяющие надежность работы машин или
остаточный срок службы деталей.
Классификация деталей, узлов и агрегатов сельскохозяйственных машин, подлежащих расчету на различные виды нагрузок для обеспечения их надежной работы
Экономическое положение в существенной степени обуславливается уровнем его научно-технического развития. Основной целью научно-технического прогресса является производство высококачественной продукции в необходимом объеме с наименьшими затратами материальных, трудовых и финансовых ресурсов. Экономика страны, НТП преследуют одну цель — наиболее полное удовлетворение потребностей всех граждан страны. Изменения массовых потребностей людей требует совершенствования технологии производства материальных благ, развития науки и техники. В настоящее время в экономическом развитии государства однозначно приоритет отдается интенсивному развитию, ставится цель не простого увеличения объема производства, а выпуска более совершенной продукции. Для достижения этой цели особо актуальной является решение проблемы обеспечения необходимого уровня качества и конкурентоспособности производимой продукции. Эта проблема охватывает все этапы жизненного цикла изделия, является не только технико-экономической, но и социально-экономической. Высокое качество выпускаемой продукции проявляется в том, насколько она удовлетворяет потребности людей, а также, насколько она позволяет экономить ресурсы потребителя этого изделия. Высокое качество повышает имидж не только предприятия, но и государства, улучшает морально-нравственный климат на производстве и в обществе.
Одним из ключевых показателей качества изделий является надежность, которая закладывается в конструкцию при разработке. Надежность машины определяется надежностью её агрегатов, узлов и деталей, поэтому разработчик должен уделять пристальное внимание этому критерию каждой детали.
Повышение надежности сельскохозяйственных машин является одной из важнейших предпосылок для успешного повышения эффективности сельскохозяйственного производства, снижения себестоимости продукции на основе комплексной механизации. Общие основы теории и расчета сельскохозяйственных машин были заложены академиком В.П. Го-рячкиным/28/. Для сельскохозяйственных машин характерно их многообразие конструкции (более 1000 типов) условий их работы, поэтому решение проблемы их надежности следует начинать с анализа конкретного объекта — детали. Основными составными элементами деталей, агрегатов, конструкций и машин являются стержни и стержневые системы.
Объекты методы исследования. Объектом исследования являются стержни (детали), узлы и агрегаты сельскохозяйственных машин. При теоретическом исследовании использованы методы перемещений сил и смешанный метод. Экспериментальные исследования проводились по разным методикам в соответствии с экспериментальными установками. Научная новизна заключается в разработке и обосновании теоретических основ расчета при пространственных формах изгиба: потери устойчивости, колебаний, прочности и долговечности деталей и агрегатов сельскохозяйственной техники, обеспечивающих стабильность их функционирования. Достоверность полученных результатов обосновывается: - применением законов механики твердого тела и строгостью математического аппарата; - совпадением расчетных теоретических и экспериментальных данных в сопоставимых условиях; - фотографиями испытываемых образцов, приборов и установок. Практическая ценность. Разработанная теоретическая основа использовалась: при расчете задней полурамы погрузчика, основания и стрелы манипулятора в Волжско-Камском научно-исследовательском и конструкторе ко-технологическом институте водного лесотранспорта (ВКНИИВОЛТ); при расчете рамы полуприцепа штанговоза АПШ в Тат-НИИнефтемаш для надежности работы и снижения металлоемкости; для определения долговечности и остаточного ресурса лопаток компрессоров, газовых турбин и турбин электростанций В лаборатории усталости Казанского авиационного института: в расчетах пространственного смесителя ПО "Татарстан" по птицеводству РТ. Полученные результаты показаны на расчетах рам пространственных конструкций сельскохозяйственных машин типа СПС-5, КС-1,8 , КС-3 и т. д. Основные расчеты выполнены по заказу научно-исследовательских институтов и подтверждены актами внедрения (см. приложение). Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: всесоюзных, республиканских, вузовских конференциях Московского инженерно-строительного института, Карагандинского политехнического института, Казахского политехнического института, Казанского сельскохозяйственного института 1967-2002 г. Материалы диссертации опубликованы в пятидесяти трудах ВУЗов, журналах "Известия ВУЗов", в трудах академии наук Украины и Казахстана. По материалам работы изданы две монографии Татарским книжным издательством. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, списка литературы (157 наименований), выводов, 3 приложений и документов по внедрению. Работа написана на 262 страницах машинописного текста, содержащего 7 таблиц и 66 рисунков. На защиту выносятся новые формулы для практического расчета деталей и агрегатов сельскохозяйственных машин, полученные из новых форм равновесия по новой методике при продольном пространственном изгибе от действия сжатия с кручением, при боковых формах изгиба стержней с неравными жесткостями при изгибе, при изгибно крутильных формах потери устойчивости стержней открытого профиля, при колебаниях валов с не равными главными жесткостями при изгибе и новые экспериментальные методы, определяющие надежность работы машин или остаточный срок службы деталей.
Прогибы и моменты сжатых, скрученных и изогнутых стержней
Основной целью экспериментальных исследований является проверка достоверности полученных теоретических зависимостей с экспериментальными данными или при отсутствии теоретических основ дать ответ долговечности детали и срока ее эксплуатации.
Программа экспериментальных исследований была разбита на отдельные по классификации направления, суть которых заключается в следующем: I. а) в проверке формы потери устойчивости и определению крити ческих скручивающих моментов и критических сил или критической дли ны валов при сжатии с кручением по первому разделу классификации. б) в проверке значений критических сил естественно завитых стержней по пятому разделу классификации. II. Сопоставление экспериментальных исследований, проведенных на сложной статически неопределимой автомобильной платформы по второму разделу классификации. Задача сводилась к сравнению нормальных и касательных напряжений полученных теоретическими методами. III. Определение долговечности и надежности работы лопаток компрессорных и газовых турбин или коленчатых валов двигателей экспериментальными данными шестого раздела классификации. По первому направлению классификации, т.е. по проведению опытов по потере устойчивости по пространственной упругой линии предусматривалось исследовать валы в пределах упругих деформаций и, следовательно, постоянного модуля упругости Е. В этой связи выбран основной материал.
Материал испытуемой модели изготавливался из органического стекла. Органическое стекло обладает некоторыми особыми свойствами: низкая теплопроводность, ползучесть и т.д. Если на металлических образцах деформации устанавливается почти мгновенно, то относительно образцов из органического стекла этого сказать нельзя - сказывается свойство ползучести, которая повышается с ростом нагрузки. Исходя из этого, для получения более точных результатов на моделях из органического стекла следует знать оптимальные условия его работы, т. е. необходимо знать промежуток времени после нагружения, с истечением которого необходимо провести замеры. Экспериментом установлено, что замеры деформации можно проводит с истечением 1,5-4,5 минут после ее удаления. Ошибка при этом 2...4%. Если проводить исследования на моделях из органического стекла в упругой стадии работы материала, то использование органического стекла дает большое преимущество.
Так например, принимая предел пропорциональности (7 =40 МПа, то гибкость, при которой справедлива Формула Эйлера, будет равна что почти в три раза меньше чем у стали 3. Образцы изготавливались на станочном оборудовании из листового стекла толщиной 3-Ю мм, за исключение мелких доводок. Замеры их проводились теми же инструментами, что и для металлов. Обработка проводилась с помощью цилиндрических фрез со спиральным зубом, предназначенных для обработки органического стекла, позволяющие при определенных режимах резания получить поверхности высокой точности. Механические свойства органического стекла во многом зависят от скорости и условий нагружения. При малых скоростях нагружения изменения свойств можно считать незначительными. Гостами на испытание пластических масс предусмотрена скорость нагружения 15...20 МПа в минуту для материалов, прочность которых на растяжение 100 МПа и менее. После экспериментальных испытаний модуль Е был принят Е=3,1хЮ3МПа. По второму, пятому и шестому разделам классификации использовалась прокатная сталь 3.5 и алюминиевые сплавы.
Для первого раздела классификации была спроектирована и изготовлена новая установка по типу стандартных установок для плоских форм потери устойчивости. Экспериментальная установка монтировалась на раме 1 (рис. 3.1), в верхней части которой с двух противоположных сторон проходили направляющие 2. С одной стороны направляющих 2 крепился шарнирно рычаг 3 с противовесом 4, обеспечивающим балансировку рычага с подвеской 5. На рычаге 3 жестко крепился кронштейн-ушко, в нижней части которого имелось отверстие для державки 7. В верхней части державка 7 имела штифт под отверстие кронштейн-ушка 6. Это соединение обеспечивало вращение державки относительно ее оси и не допускало поворота относительно кронштейна. Державка 7 делалась едино с блоком 8, к которому крепились гибкие нити 9 /капрон/. Гибкие нити 9 перекидывались через блоки 10. С нижней частью державки 7 жестко крепился образец 11. Крепление обеспечивалось при помощи болтовых соединений. С другой стороны образец 11 крепился к державке 12. Таким образом, гибкие нити обеспечивали определенную величину крутящего момента. Величина, сжимающего усилия достигалась при помощи прикладываемых грузов к подвеске 5.
Определение коэффициентов упругих защемлений и опираний стержневых систем
При разработке и обосновании параметров устойчивости : критических крутящих моментов и сжимающих сил по введенной автором классификации сельскохозяйственных машин доказано и подтверждено экспериментально, что потеря несущей способности валов, пружин при кручении или сжатии с кручением происходит при напряжениях в 1.5-3 раза меньше допускаемых напряжений, которые не обеспечивают надежность в работе и уменьшает технический ресурс их эксплуатации в 1,17 - 1,20 раза . Получены общие зависимости, связывающие все геометрические размеры валов с силовыми факторами, которые учитывают различные способы закрепления концевых сечений через известный коэффициент приведения длины, что не удавалось получить ранее.
Теоретически установлено, что существующая теория изгиба, устойчивости и колебаний валов машин с неравными жесткостями при изгибе с пространственной деформированной осью основана не на полном равновесии между внутренними и внешними силами в сечениях и не определяет полное линейное перемещение сечений и истинное значение частоты колебаний. Путем анализа напряженного и деформированного состояний при косом изгибе при уравновешивании внутренних и внешних сил в сечении доказано, что направление полных линейных перемещений не совпадает с направлением полных угловых перемещений, что имеет место в стержнях рамных конструкций СХМ . Получены новые дифференциальные уравнения перемещений с изгибной жесткостью относительно нейтральной оси сечений, которая больше наименьшей изгибной жесткости , которые приводят к увеличению несущей способности в 1,20 -1,30 раза и снижению металлоемкости.
Найдены зависимости для определения критических сил в любых «косых» плоскостях системы, зависящих от угла поворота нейтральной оси с главными осями сечений. На основе этой методики решены задачи с упругими шарнирами, расположенными в неглавных осях концевых сечений стержней, которые приводят к существенному увеличению значений критических сил в 1,20 - 1,50 раза и безотказной работе деталей и агрегатов в целом.
Разработана методика расчета сжатых и скрученных шнеков комбайнов, где все геометрические размеры шнека связаны с силовыми параметрами. Найдены более общие зависимости, по сравнению с существующими для плоских форм равновесия : для стержней ступенчатого изменения жесткости, для приводных валов свеклоуборочного комбайна СК-3, которые устанавливают связь между критическими силовыми факторами и размерами конструкций. Различными методами получены формулы для практического расчета на устойчивость Г-образных статически определимых и неопределимых нерегулярных рам, которые подтверждают способность воспринимать нагрузки несущими элементами больше в 1,30 - 1,40 раза, увеличивая степень их безотказности.
Установлено и экспериментально подтверждено на моделях, что завитые валы и элементы конструкций с не равными главными жесткостя-ми при изгибе и угле завивки 4 л- на сто единиц меньшей гибкости увеличивают их несущую способность и надежность в работе. Апробировано опытом, что прямоугольное поперечное сечение стержня с соотношением сторон h:b = 2:l при такой завивке увеличивает значение критической силы , по сравнению с не завитым, в 1,7 -г-1,85 раза.
Разработана теория расчета на колебания стержней с сосредоточенными массами, на упругом основании, с бесконечным числом степеней свободы в плоскостях, которые не совпадают с главными центральными осями сечений. Установлено, что малые эксцентриситеты приложения осевой силы 0.5 - 2 мм асимптотически увеличивают значения прогибов ежатых и скученных валов с увеличением длины, что приводит к биениям агрегатов СХМ и преждевременному отказу техники или излому. Выведены зависимости для расчета элементов конструкции при плоских боковых формах потери устойчивости. Введенные "сложные" и "усложненные" расчетные пространственные схемы в виде Т и П - образных рам в плоскостях с заданными на них нагрузками позволяют синтезировать конструкцию пространственной рамы машины с оптимальными параметрами устойчивости, колебаний и прочности ее агрегатов , увеличивая проектную нагрузку в 1,20 - 1,30 раза и сохраняя основные характеристики и способность выполнять заданные функции. 8. Испытания, проведенные на отдельных образцах, валах, узлах стрел погрузчиков, платформах автомобилей и образцах лопаток компрессоров дают отклонения с теоретическими исследованиями в пределах ±10% и использовались для увеличения несущей способности, снижения металлоемкости до 8-И0% и определения остаточного срока службы детали, что подтверждается актами внедрения. 9. Теоретические и экспериментальные разработки реализованы в расчетах на устойчивость схем отдельных конструкций уборочных комбайнов КС-3, СПС-5, КС-1,8, в расчетах рам автомобильных платформ, стрел и оснований погрузчиков на прочность, в расчетах лопаток компрессоров на выносливость, что позволило увеличить срок их службы при эксплуатации на 10-15% и сохранить технический ресурс. Полученные теоретические зависимости можно использовать в расчетах на устойчивость коленчатых и гребных валов судовых установок, буровых штанг вращательного бурения при работе их на сжатие с кручением.
Испытание рамы автомобильной платформы на прочность по второму разделу классификации
Вследствие неизбежных начальных искривлений и эксцентриситетов при потере устойчивости по пространственной кривой, выпучивание образцов начинается уже при очень малых нагрузках, а не при достижении внешней силой ее критической величины. Выяснилось, что кривая зависимости нагрузки Р от прогиба при вполне определенном скручивающем моменте асимптотически приближается к Р=РКр. Поэтому для определения величин критических сил была использована эта особенность, показавшая полную пригодность и при пространственной потере устойчивости. Точность этого метода для определения Р при заданном К, зависит также от удачи проведения асимптоты к кривой P-f- , поэтому нагружать приходится возможно ближе к критической стадии. В этом недостаток этого метода. Нами применен метод Саусвелла, который позволяет получить значение критической нагрузки до завершения эксперимента, т. е. не доводя загружение до критической стадии. Следуя этому методу, по оси абсцисс откладывался прогиб / = J/2 +/J, а по оси ординат - //Р. Тогда асимптотическая кривая в новых координатах преобразуется в прямую, имеющую в начале построения некоторую кривизну. Величина критической силы определялось как котангенс угла ф к оси / см. рис. 4.1. Каждый эксперимент повторялся три раза. Из трех значений показаний бралось среднее арифметическое значение. Замеры перемещений в отдельных точках образцов проводились измерительными микроскопами МИ -І в двух плоскостях и трех точках. Однако, выяснилось, что можно вполне ограничиться одной точкой. Цена деления барабанов микрометренного винта микроскопа 0,01 мм. Приложение нагрузки проводилось при помощи резиновых хомутиков.
В качестве объекта исследований была выбрана автоплатформа трубовоза АПШ рис.4.5. Данная конструкция представляет собой плоскопространственную раму, которая состоит их двух лонжеронов швеллера №30, двадцати поперечин гнутого профиля №16, которые потом переходят в гнутый профиль №10 и боковых окантовок из гнутого профиля №10. Сжатых элементов в конструкции не имелось. На раму наложена сто семьдесят одна "лишняя" связь. Исследования проводились в транспортном положении при вполне определенной нагрузке, которая была принята в виде сосредоточенной нагрузки в узлах.
Экспериментальным исследованиям на раме предшествовал теоретический расчет рамы, существо которого сводилось к следующему. В силу симметрии нагрузки и рамы рассмотрению подлежала только одна половина (рис.4.6). В качестве основной системы была выбрана система с "лишними" связями. Их было тридцать четыре: четыре моментные А, Б, В, Г и тридцать внутренних связей в десяти замкнутых контурах. В общей расчетной системе было снято пятнадцать внешних моментных связей и двадцать семь внутренних связей в девяти замкнутых контурах. В результате чего получена матрица вида:
Эту матрицу уже заложили в ЭВМ. Она была свидена к стандартной программе и по известной системе Гаусса определились неизвестные силовые факторы кононических уравнений методы сил . Эта методика позволила понизить порядок матрицы с семьдесят шестого до сорок второго порядка. Жесткость элемента переменного поперечного
Для получения экспериментальных данных в различных точках рамы наклеивались тензометрические датчики с базой 0,02 мив транспортном положении при помощи тензометрическай станции СТИЛ замерялись деформации и определялись напряжения.
Экспериментальные данные на раме полуприцепа АПШ показали, что нормальные напряжения обычно идут в сторону завышения до десяти, а касательные напряжения - в сторону уменьшения теоретических данных до двенадцати процентов, что можно считать вполне удовлетворительным. Построение эпюр в статически неопределимой основной системе с внешними моментами связями удобно провести в два этапа: вначале для двух крайних левых связей, вскрыв закон распределения крутящей пары Хі=1 в защемлениях, а потом, приняв ее за основную расчетную систему, для двух правых связей. Здесь опять вскрываются рекуррентные зависимости для последующих главных Хг, Хз,...Х]5 и побочных коэффициентов. После подсчета всех значений коэффициентов были получены следующие результаты:
