ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Задачи и методы расчета из "Автомобили-самосвалы " С точки зрения получения окончательных результатов все три проблемы имеют одинаковое значение, поэтому эффективность расчетов на прочность конструкций зависит от степени и глубины разработки каждой из трех проблем, а не какой-то одной из них. [c.72] Исходя из условий работы, расчеты самосвалов от внешних нагрузок можно проводить для трех основных состояний загрузки перевозки грузов разгрузки. Первые два состояния являются общими для любого грузового автомобиля. Для самосвалов они связаны только с более тяжелыми условиями эксплуатации. Состояние разгрузки является специфичным для самосвалов. [c.73] В настоящее время ни в одном из состояний нельзя расчетом определить все действующие нагрузки. Это объясняется тем, что автомобиль представляет собой сложную систему с многочисленными связями, состоящую из не менее сложных подсистем, которые в процессе нагружения автомобиля взаимодействуют, и этим в значительной степени определяется нагруженность автомобиля. Для примера рассмотрим определение нагрузок, возникающих во время транспортирования груза. В процессе движения эти нагрузки определяются не только профилем дороги, но и жесткостными и инерционными параметрами автомобиля. Чтобы рассчитать все нагрузки, действующие на автомобиль и тем более на его подсистемы, например раму, необходимо иметь достаточно подробную динамическую модель. Во-первых, автомобиль следует рассматривать как пространственную систему, основными элементами которой являются взаимодействующие подсистемы колеса, балки мостов, подвеска, рама, двигатель, кабина, платформа. При этом для колеса нужно учитывать не только радиальную жесткость, но и жесткость его при действии боковой реакции и момента, возникающего в пятне контакта. Динамическая модель должна учитывать крутильную жесткость рамы и жесткость ее в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Моделируя подвеску, необходимо учитывать не только вертикальную жесткость рессор, но и возможность закручивания их от усилий взаимодействия с рамой и балками мостов. [c.73] В настоящее время не существует таких моделей, которые учитывали бы особенности той или иной подсистемы в такой мере, чтобы их можно было использовать при построении модели всего автомобиля для определения действующих нагрузок. При проведении расчетов на стадии проектирования приходится использовать различные упрощения. Автомобиль разделяют на подсистемы, которые рассчитывают отдельно. Нагрузки, действующие на автомобиль и его подсистемы, схематизируются. [c.74] При загрузке самосвала экскаватором или бункером возникают ударные нагрузки, воспринимаемые непосредственно платформой. Значение этих нагрузок может быть различным в зависимости от вида и веса падающего груза, высоты его падения, жесткостных параметров автомобиля и т. д. Как правило, на стадии проектирования не проводятся расчеты от нагрузок, возникающих при загрузке. [c.74] При движении с малой скоростью по дороге с большими неровностями самосвал испытывает перекосы. За нормативный перекос принят суммарный подъем диагонально расположенных колес на 500 мм. При этом рама самосвала по базе закручивается более чем на 5°. При больших перекосах скорость самосвала небольшая, вертикальные ускорения незначительны, и нагрузки предполагаются статическими. Как правило, их раскладывают на симметричные и кососимметричные, причем определяющими являются кососимметричные нагрузки, закручивающие подрессоренную часть самосвала. [c.74] Необходимо отметить, что при транспортировании и разгрузке действуют горизонтальные нагрузки. Например, при движении самосвала по ровной дороге с большими скоростями горизонтальные нагрузки возникают при наезде даже на небольшое препятствие или при повороте автомобиля. При движении самосвала по дороге с большими неровностями горизонтальные нагрузки, дей-ствуюш,ие на раму, определяются взаимодействием самосвала с дорогой и его инерционными параметрами в поперечной плоскости, а также взаимодействием рамы с подвеской, надрамником и платформой. При подъеме платформы и одновременном перекосе самосвала на раму действуют горизонтальные усилия взаимодействия с подвеской и надрамником, а также горизонтальная состав-ляюшая груза. Значения горизонтальных нагрузок трудно определить не только расчетным, но и экспериментальным методом. Можно только утверждать, что они гораздо меньше, чем вертикальные, однако значительно влияют на напряженное состояние рамы. Это объясняется конструктивными особенностями рам лестничного типа. Для проведения сравнительного анализа влияния горизонтальных нагрузок на нагруженность элементов несущих систем различные конструктивные варианты нагружают одинаковыми горизонтальными нагрузками (схема нагружения, как правило, весьма приблизительна) и по характеру и уровню нагру-женности элементов системы выбирают наиболее рациональную. [c.75] При расчете отдельных подсистем самосвала могут использоваться, кроме приведенных выше, другие схемы нагружения, имитирующие специфические условия работы конструкции. [c.75] Вторая проблема прочности автомобилей-самосвалов определяется выбором расчетных схем и используемых методов расчета. В настоящее время часто конструкции представляют конечно-элементными моделями. В частности, используют метод конечных элементов (МКЭ) в варианте метода перемещений. Однако в автомобилестроении этот метод применяют не широко, что объясняется двумя причинами необходимостью использования очень большого числа элементов для построения конечно-элементных моделей автомобильных конструкций неизученностью связей, соединяющих подсистемы автомобиля, что значительно снижает эффективность использования уточненных моделей подсистем. [c.75] Другие решения, полученные при использовании треугольных элементов с квадратичным распределением деформаций, не дают существенного улучшения по сравнению с треугольным элементом с линейной деформацией [И]. [c.77] На рис. 50,6 представлены результаты расчета консольной балки с использованием прямоугольного элемента, построенного на базе перемещений, меняющихся по линейному закону вдоль границ элемента (кривая 5), и с использованием прямоугольного элемента (кривая 4), напряжения в котором иллюстрирует рис. 50, в. [c.77] Результаты показывают, что при использовании элемента с постоянными деформациями (напряжениями) сходимость к эталонному решению медленная. Лучшие результаты получаются при использовании элемента с распределением напряжений, показанные на рис. 50,в. Для получения удовлетворительных результатов достаточно разделить балку на десять элементов по длине при одном элементе по ширине. О приближенности оценки напряженного состояния с использованием наиболее точного прямоугольного элемента можно судить по рис. 49,6. Сплошными линиями показано точное распределение напряжений. Таким образом, конечно-элементные модели пространственных тонкостенных конструкций открытого профиля, построенные с использованием наиболее распространенных в настоящее время элементов, получаются очень сложными и их нерационально использовать на стадии проектирования. [c.77] На стадии проектирования желательно использовать упрощенные расчетные схемы, если даже они грубо отражают характерные особенности работы конструкции. При этом для одной и той же конструкции может быть использовано несколько совершенно разных расчетных схем в зависимости от того, какие условия работы конструкции имитируются. При использовании простых расчетных схем важно помнить, что автомобиль-самосвал — это единая система, поэтому нужно учитывать взаимодействие его подсистем. [c.78] После проведения расчетов наступает не менее ответственный этап — анализ полученных результатов и заключение о надежности конструкции. Решение этой задачи связано с третьей проблемой прочности. В настоящее время на стадии проектирования самосвала не приходится говорить об усталостной прочности и расчете долговечности. Как правило, заключение о прочности делается на основании выполнения условия прочности Отах [ст] или сравнения полученного значения коэффициента запаса прочности с допускаемым. Допускаемые напряжения [а] выбирают с определенным коэффициентом запаса по отношению к предельным напряжениям для данного материала. Например, для пластичных материалов за предельное напряжение принимается предел текучести 0 . Анализ коэффициентов запаса и допускаемых напряжений в зависимости от схематизированного вида нагружения самосвала показывает, что при расчете для всех рассмотренных выше схематизированных нагрузок можно принять коэффициенты запаса в пределах 1,3... 1,6 [1]. [c.78] Выбор одинаковых коэффициентов запаса оправдан тем, что во всех случаях расчет проводится от максимально возможных нагрузок, появление которых носит эпизодический характер и не влияет на усталостную прочность. Меньшее или большее значение коэффициента запаса выбирают в зависимости от пластических свойств стали и возможной перегрузки самосвала. Чем пластичнее материал, тем меньше коэффициент запаса чем больше вероятность перегрузки самосвала, тем больше коэффициент запаса. [c.78] Оптимальность конструкции, создаваемой на стадии проектирования, во многом зависит от прочностных расчетов, т. е. от глубины разработки трех проблем прочности. Используя упрощенные модели, схематизируя нагрузки и проводя расчеты по допускаемым напряжениям, трудно создать оптимальную конструкцию. На этом этапе скорее решается вопрос создания достаточно рациональной конструкции. В дальнейшем эта конструкция требует доводки с использованием экспериментальных и расчетных методов. На основе экспериментальных данных уточняют нагрузки и расчетные схемы, которые затем используют для проведения многовариантных расчетов с целью выбора более рациональной конструкции. Использовать только экспериментальные методы при доводке конструкции не представляется возможным из-за трудоемкости и продолжительности исследования каждого нового варианта. Таким образом, для создания оптимальной конструкции целесообразна такая последовательность расчет — эксперимент — расчет. [c.79] На первом этапе проводятся многовариантные расчеты самосвала на стадии проектирования. Самосвальную установку нужно рационально разместить на шасси автомобиля, т. е. при минимальной материалоемкости обеспечить допустимый уровень напряжений в раме и элементах самосвальной установки как при движении автомобиля, так и при разгрузке. Рациональность размещения самосвальной установки на шасси обеспечивается жесткостью платформы, числом, расположением, а также жесткостью опор и наличием зазоров в них. Для уменьшения металлоемкости самосвальной установки важно рационально установить гидроподъемник. Особое внимание следует уделить угловой жесткости системы рама — надрамник — платформа, так как ею во многом определяется устойчивость самосвала при разгрузке. [c.79] На втором этапе после создания опытной конструкции проводятся экспериментально-расчетные исследования. Анализируется нагруженность элементов самосвала при движении и разгрузке. При этом такой анализ рационально проводить не только по напряжениям, которые являются многокомпонентными, но и по внутренним силовым факторам. Это позволяет оценивать силовое взаимодействие элементов, выделять доминирующие усилия и целенаправленно изменить их, используя уточненные расчетные схемы. В результате экспериментально-расчетных исследований определяются моменты, закручивающие раму при разгрузке самосвала с перекосом, и оценивается устойчивость самосвала. [c.80] Вернуться к основной статье