автореферат диссертации по металлургии, 05.16.08, диссертация на тему:Научное обоснование проектирования несущих систем металлургических платформ на пневмоколесном и железнодорожном ходу

Государственная металлургическая академия Украины

На ¡травах рукописи

БЕЙГУЛ Олег Алексеевич

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕСУЩИХ СИСТЕМ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЛАТФОРМ НА ПНЕВМОКОЛЕСНОМ И ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ХОДУ.

05. 16. 08. - Машины и а/регаты металлургического производства 05.15.16. - Горные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Днепропетровск - 1996

Диссертация яшшсггся рукописью.

Рабата выполнена в Днепродзержинском государственном техническом' университете.

Научный консультант - доктор технических наук, профессор,

член - корреспондент АТН Украины, академик ИА США Тихонцов Александр Михайлович Офипцплыгые оппоненты - доктор технических наук, профессор.

член Национального Комитета Украшы по теоретической и прикладной мехашпсе Колесник Иван Антонович;

- доктор технических нпук, профессор

Колосов Леонид Викторович;

- доюор технических наук, профессор

Сецуш Виктор Яковлевич. Ведущая организация - Криворожею ш техличе&сии университет, министерство образования Украины, г. Кривой Рог.

Защита состоится " & " r/GS_1997 г. на заседании

сиецнализировашош совета ДОЗ. 11.02 Государственной металлурги1 :сской а1садсмии Украшгы по адресу: 320 635, г. Днепропетровск, пр. Гагарина, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государсгвс:п;сй металлургической академии Украины

Автореферат разослан "5~" anp€rlS 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

В. К. Цапко

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что значительное место в транспортном обслуживании технологических линий заводов чёрной и цветной металлургии, предприятий горнорудной промышленности занимают транспортные средства вагонной компоновки, или платформы: это металлургические платформы для транспортирования слитков, изложниц; самоходные вагоны на открытых и подземных разработках полезных ископаемых; в последнее время получают распространение автослябовозы, автослитковозы.

Металлургические платформы бывают на пневмоколесном и железнодорожном ходу, самоходные и приспособленные для эксплуатации в составе поездов; их объединяет общая компоновка, по силовому набору несущих систем их можно разделить на два типа: дискретные и монолитные.

Металлургические платформы с дискретной несущей системой имеют ярко выраженные элементы продольного и поперечного силового набора, собираются сваркой или клепкой и в сущности представляют собой плоско-пространственные рамные системы. Монолитные несущие системы представляют собой цельнолитые или сварные плиты, подкрепленные регулярным набором продольных и поперечных ребер жёсткости.

Самоходные металлургические платформы на пневмоколесном ходу, гибкие в своём применении, способствуют уменьшению площадей, улучшению планировки предприятий, уменьшению капиталовложений, эксплуатационных затрат. Металлургические платформы в составе поездов на железнодорожном ходу, простые и

доступные, в рамках существующих предприятий являются незаменимыми транспортными средствами.

Эти два типа платформ не исключают, а дополняют друг друга. Вместе с тем по ряду причин проектирование металлургических платформ не отвечает современному уровню, конструкции их значительно перетяжелены. Металлоёмкость отечественных конструкций на 20-30% больше, чем аналогичных зарубежных. Со всей очевидностью встаёт вопрос разработки научно-методических основ проектирования металлургических платформ, учитывающих особенности дискретных и монолитных несущих систем, способствующих созданию рациональных конструкций, конкурентоспособных, на уровне лучших зарубежных образцов; и в этой связи актуальность предлагаемых исследований не вызывает сомнения.

Цель работы. Научное обоснование проектирования несущих систем металлургических платформ на пневмоколесном и железнодорожном ходу, обеспечивающее условия для получения конструкций с рациональной металлоёмкостью.

Идея работы состоит в выявлении закономерностей формирования внешних нагрузок, действующих на несущие системы, разработке принципов конструирования, направленных на разделение функций силовых элементов, выборе расчётных схем, наиболее полно отвечающих истинной картине напряжённо-деформированного состояния силовых элементов конструкций.

Методика исследований. Выбор типа и количества элементов продольно-поперечного силового набора дискретных несущих систем производится по критерию минимальной металлоёмкости . при удовлетворении условиям прочности. Исследование динамики

нагружения несущих систем основано на теории колебаний, выводе дифференциальных уравнений возмущённого движения, их анализе и решении. Поиск расчётных схем монолитных несущих систем осуществляется путём перехода от подкрепленных плит к плоскопространственным рамным системам. Переход от монолитных несущих систем к дискретным основан на разделении функций силовых элементов. Математическая модель формирования внешних нагрузок разработана на базе характерных режимов движения с учётом компоновочных особенностей несущих систем. Определение температурных полей теплоизоляции платформ основано на решении задачи одностороннего нагрева пластины, которая решается на ЭВМ. В основу экспериментальных исследований напряжений положен тензометрический метод, в основу температурных измерений -термоэлектронный принцип.

Научные положения:

- применение открытых профилей и сокращение пути передачи усилий в дискретных несущих системах металлургических платформ снижает металлоёмкость конструкций;

- рациональное проектирование дискретных несущих систем металлургических платформ связано с однородным нагружением и разграничением функций силовых элементов;

- монолитные несущие системы металлургических платформ с продольно-поперечными рёбрами жёсткости по несущей способности эквивалентны плоско-пространственным рамным системам;

- математическая модель формирования внешних нагрузок на несущие системы металлургических платформ основана на характерных режимах движения и учёте колебаний конструкций;

- при выборе параметров стабилизаторов поперечной устойчи-

вости металлургических платформ с упругой подвеской следует исходить из рассмотрения угловых колебаний конструкций в поперечной вертикальной плоскости;

- определение температуры по толщине теплоизоляции металлургических платформ сводится к задаче одностороннего нагрева неограниченной пластины при краевых условиях первого рода.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована:

- применением апробированных методов, теоретической механики и прикладной теории упругости;

- достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, расхождение не превышает 17%.

Научная новизна работы заключается в:

- зависимостях между типом профилей, количеством элементов продольно-поперечного силового набора и металлоёмкостью дискретных несущих систем металлургических платформ;

- зависимостях между коэффициентами динамичности и параметрами силовых элементов дискретных несущих систем металлургических платформ, определяющими металлоёмкость конструкций;

- зависимости между типом подвески маталлургических платформ на пневмоколёсном ходу и металлоёмкостью несущих систем;

- математической модели формирования внешних нагрузок на несущие системы самоходных металлургических платформ на пневмоколёсном ходу с учётом упругого подвешивания двигательной установки;

- зависимостях, определяющих параметры стабилизаторов поперечной устойчивости металлургических платформ с упругой подвеской по динамическому критерию;

- зависимостях между параметрами демпфирования колебаний металлургических платформ с упругой подвеской и ресурсом несущих систем;

- зависимостях между параметрами несущих систем металлургических платформ и частотным воздействием кинематических возмущений при движении по неровностям технологических дорог;

- зависимостях между параметрами монолитных несущих систем как подкрепленных плит и равнопрочных плоскопространственных рам дискретных несущих систем металлургических платформ.

Практическая ценность заключается в:

- методике проектирования несущих систем металлургических платформ;

- методике расчета на прочность несущих систем металлургических платформ;

- методике проектирования платформ перспективных конструкций;

- методике выбора параметров теплоизоляции пастила металлургических платформ при транспортировании слябов и изложниц;

- методике расчёта стабилизаторов поперечной устойчивости металлургических платформ с упругой подвеской;

- алгоритме и программе проектировочного расчёта монолитных несущих систем металлургических платформ;

- алгоритме и программе расчёта на прочность монолитных несущих систем металлургических платформ;

- алгоритме и программе проектировочного расчёта перспективной несущей системы металлургических платформ особо малой металлоёмкости.

Практическая реализация. Методики проектирования несущих систем платформ на пневмоколёсном и железнодорожном ходу приняты и внедрены в ГСКТБ трансмет (г. Мариуполь); там же использованы разработанные методические основы проектирования несущих систем при создании более 30 разных типов металлургических и рудничных транспортных средств на пневмоколёсном и железнодорожном ходу.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и получили одобрение на Всесоюзной конференции "Повышение долговечности и надёжности машин и приборов" (г. Куйбышев, 1981 г.), на Республиканской научно-технической конференции "Теория и практика, надёжность и качество изделий машиностроительных предприятий" (г. Краматорск, 1990 г.), на заседании технического совета ГСКТБ трансмет (г. Мариуполь, 1994 г.), на заседании объединённого научно-технического семинара в ДГТУ (г. Днепродзержинск, 1995 г.), на заседании объединённого научно-технического семинара в ITA Украины (г. Днепропетровск, 1995 г.), на заседании объединённого научно-технического семинара в Государственной металлургической академии Украины (г. Днепропетровск, 1996 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 5 монографий и 18 статей.

Объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, девяти глав, заключения; изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 63 рисунка, 22 таблицы, список' использованной литературы из 101 наименования и 21 страницу приложений.

Работа выполнена в Днепродзержинском государственном техническом университете. При проведении исследований автору была оказана помощь со стороны заведующего кафедрой "Механическое оборудование металлургических заводов" Леепы И. И., а также доцента Лепетовой А. Л.

Содержание работы

Металлургические платформы известны на пневмоколёсном и железнодорожном ходу, имеют дискретные или монолитные несущие системы. Самоходные металлургические платформы на пневмоколёсном ходу практически не имеют аналогов среди отечественных машин, только получают распространение и исследованы крайне мало. Большой вклад в теорию и практику проектирования таких платформ внесли Лебедев Г. Е., Корленштейн М. Э., Лепетова А. Л., Вовк А. П., Пащенко В. М., Стеганцов В. Я.

Металлургические платформы на железнодорожном ходу с монолитными несущими системами получили распространение на внутризаводских технологических линиях. Проектирование таких несущих систем связано с трудностями расчёта подкреплённых плит. Попытки решения этих задач в одномерной постановке методами сопротивления материалов дают неудовлетворительные результаты. В области проектирования и исследований металлургических платформ на железнодорожном ходу известны работы Иолиса А. И., Гусева И.

И., Есаулова В.П. Каурова В. В., Леепы И. И., Матюхина А. В., Мишина В. В., Ренгевича А. А., Салова В. А., Спивака В. И., вместе с тем при разработке новых проектов господствует конструктивный подход, отсутствует должное расчетное обоснование выбора параметров несущих систем.

В связи с этим целью работы является научное обоснование проектирования несущих систем металлургических платформ на пневмоколёсном и железнодорожном ходу, обеспечивающее условия для получения конструкций с рациональной металлоёмкостью. Для достижения этой цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

- общие статические задачи проектирования несущих систем металлургических платформ, в том числе: определение зависимостей между типом профилей, количеством элементов продольно-поперечного силового набора и металлоёмкостью несущих систем; разработка математической модели теплофизического процесса в слое теплоизоляции платформ при транспортировании высокотемпературных грузов;

- общие динамические задачи проектирования несущих систем металлургических платформ, в том числе: определение зависимостей между коэффициентами динамичности и параметрами силовых элементов, определяющими металлоёмкость несущих систем; определение зависимости между типом подвески платформ на пневмоколёсном ходу и коэффициентами динамичности; выбор параметров демпфирующих устройств упругой подвески, обеспечивающих заданный ресурс несущих систем; выбор параметров стабилизаторов поперечной устойчивости платформ по динамическому критерию;

и

- разработка математической модели формирования внешних нагрузок на несущие системы самоходных платформ на пневмоколёсном ходу с учетом колебаний конструкций;

выбор расчётных схем монолитных несущих систем металлургических платформ на железнодорожном ходу;

- поиск новых конструкций несущих систем металлургических платформ на пневмоколёсном и железнодорожном ходу;

- экспериментальные исследования самоходной платформы на пневмоколёсном ходу - опытного образца автослябовоза АСВ-70 грузоподъемностью 70 тонн и металлургической платформы на железнодорожном ходу - ПМ-180-5500/1520У грузоподъёмностью 180 тонн;

- разработка методических основ проектирования дискретных и монолитных несущих систем металлургических платформ на пневмоколёсном и железнодорожном ходу.

При наезде на неровности самоходных металлургических платформ на пневмоколёсном ходу их несущие системы подвергаются закручиванию, которое зависит от типа профилей силовых элементов. Для исследования этого вопроса рассмотрена несущая система металлургической платформы на пневмоколёсном ходу с жёсткой подвеской, где продольный силовой набор представлен в двух вариантах - с открытым и закрытым профилями. Продольные силовые элементы разных типов имеют равные моменты сопротивления изгибу, одинаковую высоту поперечных сечений, постоянную толщину стенок. Для однозначности открытый профиль принят в виде двутавра, закрытый - в виде прямоугольного тонкостенного сечения.

Из условия равенства максимальных касательных напряжений получена толщина стенки равнопрочного закрытого профиля:

5 - 752 , ЖЛ ( 1 9) (1)

+ в и ¿У (1)

где 8 - толщина стенки равнопрочного закрытого профиля, м; 5 -толщина открытого профиля, м; Б - длина контура поперечного сечения, м; £ - половина длины рамы, м; Сш - коэффициент радиальной жесткости шины, Н/м; Вш - колея, м; О - модуль упругости второго рода, Па.

Для оценки конструкций по металлоёмкости составлены отношения площадей поперечных сечений равнопрочных профилей:

35 ШСХМ 8 7С 18252 в35>

где X — отношение площадей поперечных сечений равнопрочных закрытого и открытого профилей соответственно.

Результаты расчёта по формуле (2) сведены в таблице 1, при

этом использован следующий числовой материал: 8=1.10"^ м, 2.10"^ м, 3.1(Г2 м; 5=0,6 м, 1,0 м, 1,4м; £=3 м; Сш=1,8.106 Н/м, Вш=2,4 м;

С=0,8.105 МПа.

Таблица 1

5, М м 1-Ю"2 2-10 2 3-Ю"2

0,6 115,0 23,8 8,4

1,0 44,4 10,1 4,0

1,4 23,3 5,5 2,2

О металлоёмкости дискретных несущих систем металлургических платформ можно судить по суммарной площади поперечных сечений силовых элементов. Рассмотрен силовой набор, включающий п

продольных элементов — балок прямоугольного сечения. Из условия прочности при изгибе получены размеры сечений:

Ь>\1бМи/а2п[а], (3)

где Ь - основание поперечного сечения, м; Ми~ расчётный изгибающий момент, Нм; а ~ отношение высоты поперечного сечения к основанию; п - количество продольных силовых элементов; 1<т] -допускаемое напряжение при изгибе, Па.

/г > а{/бЛ/и / а7п[а\, (4)

где Ь -высота поперечного сечения, м.

После введения обозначения ¡у6Ми / [а] = 4к суммарная площадь поперечных сечений равна:

^ = кЦп / а (5)

Безразмерная величина, характеризующая суммарную площадь поперечных сечений продольного силового набора:

^ / к = уп/а (6)

Определение температуры по толщине теплоизоляции настилов металлургических платформ при транспортировании нагретых слябов, изложниц представлено как задача одностороннего нагрева неограниченной пластины при краевых условиях первого рода. Решается эта задача методом конечных разностей, для чего теплоизоляция разбивается на п элементарных слоев и рассматривается тепловой баланс ]-го слоя.

Приращение температуры ]-го слоя определяется из выражения:

Рос0Ы '

где X - коэффициент теплопроводности материала, Вт/м °С; р0 -плотность материала теплоизоляции при начальной температуре, кг/м3; С0 - теплоёмкость материала теплоизоляции при начальной

температуре, Дж/кг°С.

/у(т + Дт) = *у(т) + Д/у (8)

Последовательное нахождение температуры по выражению (8) через отрезки времени ¡Ат позволяет получить расчётную кривую изменения температуры теплоизоляции во времени.

На основании разработанного алгоритма составлена программа расчёта температурных полей теплоизоляции на языке БЕЙСИК, которая реализована на ЭВМ СМ-1634. В качестве теплоизоляционного материала принят шлак, у которого С=750

Дж/кг°С, р=500 кг/м ; Х=0,15 Вт/м°С. Температура нижней

поверхности нагретого сляба ^=700 °С; толщина слоя шлака Ь=0,15

м, 0,10 м, 0,05 м; начальная температура шлака ^=20 °С; время нагрева шлака т=0,.5 часа. Результаты расчёта сведены в таблице 2.

Таблица 2

т,с Г °г о > ^ 1,,°С Ь, м К, "С

0,15 20

400 0,10 29

1800 20 0,05 54

0,15 20

700 0,10 37

0,05 71

Металлоёмкость несущих систем металлургических платформ связана с динамикой нагружения, которая в рамках поставленных задач характеризуется коэффициентом динамичности. Силовые элементы несущих систем в основном работают на изгиб, тогда потребная площадь прямоугольных поперечных сечений определяется из условия прочности при изгибе:

а=Ь/Ь - отношение основания к высоте поперечного сечения; Ми~ изгнбающий момент, Н.м; [а] - допускаемое напряжение при изгибе, Па; Кд- коэффициент динамичности.

Отношение погонных масс двух силовых элементов, работающих в условиях разной динамики, равно отношению площадей поперечного сечения:

где q1 и - погонные массы силовых элементов, кг/м.

В том случае, когда К8)=1, что соответствует квазистатическому нагружению, отношение (10) принимает более простой вид:

(9)

где Р - потребная площадь прямоугольного поперечного сечения, м-

(10)

Я \Кех)

(Ю

К, К„ '

где \У 4 и \У 2 - моменты сопротивления изгибу, удовлетворяющие

условию прочности при коэффициентах динамичности Ка1 и Кй2 3

соответственно, м .

Для сравнительной оценки жёсткой и упругой подвесок рассмотрено возмущённое движение самоходной металлургической платформы на пневмоколёсном ходу. При жёсткой подвеске только шины являются упругими элементами. Уравнения возмущённого движения получены в форме уравнения Лагранжа второго рода, которые при условии сдвоенных колёс на каждой опоре имеют следующий вид:

тсу + 8Сшу = 4С„Д

' . 2ли/ . 2л(и/ - 2£)

БШ--1- БШ-*--

к £й

(13)

где тс - суммарная масса платформы, кг; Сш - радиальная жёсткость одной шины, Н/м; Ь0 - амплитудное значение аппроксимирующей функции неровностей, м;и~ скорость движения, м/с; £0- длина синусоиды, аппроксимирующей функцию неровностей, м; Ь -время, с.

/,Ф + 8С„Лр = АС А - , (14)

V (-0 С0 )

где Jc - суммарный момент инерции платформы относительно

поперечной горизонтальной оси, проходящей через центр масс, кг.м2.

Из уравненений (13) и (14) получены собственные круговые частоты по обобщённым координатам у и <р соответственно:

= = 77с (15)

При условии ]с=тс£2 <»у=а)ф=ю, и решение уравнений (13) и (14) имеет следующий вид:

У =

4ЗД

та 1 -

4гс2и2

аХ

51П

2ли/

V £а

VI +

+ -

т, со'

1 -

4тгЧУ

эт

2тш/ Ап1

71, Тл

(16)

Ф =

4С.А

+ -

-

4тг2о2

-эт

сьЧ2

2ли/

\

- Уз +

О /

1 -

4гс2иЛ

J

эт

2пиг

V ¿о

(17)

где \|/| - фазовые углы вынужденных колебаний, рад.

Коэффициент динамичности, реализуемый в опорах увеличением нагрузок, при движении платформ с жёсткой подвеской равен:

К»=У„/ Уо =

Уо +

п 1 ■ 2тшГ

у + £ф - й^т——

Уо>

(18)

где у^ - полный прогиб шины, м; у0 - статический прогиб шины, м.

Для количественной оценки динамики нагружения реальной платформы приняты следующие исходные данные: тс=110.103 кг;

Ь=990.103 кг.м2; С =1,81.103 кН/м; 1=3 м; и =10 км/ч=2,78 м/с,

и Ш

20 км/ч=5,56 м/с, 30 км/ч=8,34 м/с, 40 км/ч=11,1 м/с, 50 км/ч=13,9 м/с; £0=1,О м, 1,5 м, 2,0 м; у0=65.Ю"3 м.

Программа, реализующая расчёт коэффициентов динамичности, составлена на языке ФОРТРАН, транслятор которого входит в состав ОС ЕС ЭВМ. Распечатка результатов осуществлялась каждую секунду в течении 30 с движения машины.

При исследовании самоходной металлургической платформы с упругой подвеской для однозначности принято, что упругие элементы передней и задней подвесок реализуются четырьмя пневмо-гидравлическими цилиндрами на каждый мост. Уравнения возмущённого движения получены в форме уравнения Лагранжа второго рода:

Jry + 8CJ2q>-ЛCJyí+4CJy2=Q

тн% + (4С„ + 4Сш)у{ - АСпу - 4С/у = 4зт-

<-о

тну2 + (4С„ + 4Сш)у2 - 4Спу + 4С,/Ф - 4Сш1ц Н"*~2е)

К19)

Решение частотного уравнения системы (19) даёт следующие значения собственных круговых частот платформы: ю^8,82 с~1;

<».,=9,30 со3=и>4=52,0 с^. Решение системы (19) основано на

алгоритме Рунге-Кутта, видоизменённом Фельбергом. Программа, реализующая указанный алгоритм, составлена на языке ФОРТРАН, транслятор которого входит в состав ОС ЕС ЭВМ. Результаты фиксировались через каждую секунду в течении 30 с движения машины. Полученное решение положено в основу определения коэффициентов динамичности:

кг=уп/у0=(у0+|у+^Ф-у11)/у0 (20)

Исключая резонансные зоны, можно заключить, что упругая подвеска существенно снижает динамику нагружения и позволяет уменьшить металлоёмкость несущих систем металлургических платформ в 2-3 раза.

При движении по неровностям дорог металлургические платформы нагружаются переменными во времени нагрузками, совершая вынужденные и сопутствующие им свободные колебания. Энергия, которую необходимо поглотить демпфирующему устройству за первый полупериод колебаний:

глг(

1-е

-2еп>-

(21)

/

где Ди - рассеиваемая за первый полулериод энергия, Дж; С -коэффициент жёсткости упругого элемента, Н/м; А - амплитуда

колебаний в первом полупериоде, м; сгт-средний уровень напряжений, Па; стг- предел выносливости элемента конструкции в опасном сечении, Па.

Амплитуда колебаний А определяется из решения

дифференциальных уравнений вынужденных колебаний, а средний уровень напряжений ст^ в опасном сечении берётся из статического

расчёта на прочность. По известной энергии поглощения определяются параметры демпфирующих устройств металлургических платформ.

Для устранения чрезмерных боковых кренов и раскачивания металлургических платформ с упругой подвеской в поперечной вертикальной плоскости служат стабилизаторы поперечной устойчивости. Выбор параметров стабилизаторов основан на

V

включении их в расчётную схему как упругих элементов с последующим получением некоторых, наперёд заданных собственных динамических характеристик.

Уравнения возмущённого движения металлургической платформы получены в форме уравнения Лагранжа второго рода. Это четыре обыкновенных дифференциальных уравнения, которые образуют две независимые системы:

mJ + 8C„y-8C„yt=0 1

-8Cj; + 2mJ>, + (8СИ + 8С>, = 0j'

Jj + (2 с „в] + ся2)е - (2 Cßl + сд2)е, = о j ^

-(2Cßl + СД2)е + 2J, ё1 + (2Cßl + 2Cßl + СД2)9, - 0j ' 23

где у - вертикальное перемещение подрессоренной массы, м; у -

вертикальное перемещение неподрессоренной массы, м; 0 - угол поворота подрессоренной массы в поперечной вертикальной плоскости, рад; 0t - угол поворота неподрессоренной массы в

поперечной плоскости , рад; Jnx - момент инерции подрессоренной

2 т

массы относительно продольной оси, кг.м ; J - момент инерции

2 т,

неподрессоренной массы относительно продольной оси, кг.м ; Вп -расстояние между левым и правым упругими элементами, м; В -

колея транспортного средства, м; В - характерный размер

стабилизатора поперечной устойчивости, м; С^ - коэффициент

приведенной жёсткости стабилизатора поперечной устойчивости, Н/м. В общем случае:

Сс=Е /1\

( ¿2(1 + у)(сот)Л

3ти+ 7к

(24)

где Е - модуль упругости первого рода, Па; 12~ характерные размеры стабилизатора, м; V - коэффициент Пуассона; 5и— момент инерции поперечного сечения стабилизатора, м4; .1 - приведенный

полярный момент инерции поперечного сечения стабилизатора, м4. В случае круглого поперечного сечения:

(„ „и \/ \2Л

С„ - Ей /20^;

1Х £2(1 + у)(сояа)

—(-- ------

V '

(25)

3 2

где с1 - диаметр поперечного сечения стабилизатора, м.

2

После введения обозначений: 2J J =К, (<1 +2J )С В +

их нх 1 нх пх п п

+2] С В 2=к , 2] +] =К,, 4С В 2с В 2=К,, 2С В 2=К частот-

пх ш ш 2 нх пх л шшпп 4 шш 5 ное уравнение системы (23) приобретает следующий вид:

К (а>2)2-(К+К,С В 2)ю2+К+К С В 2=0 (26)

1 г 3 с с 45сс

2

Произведение С В входит параметром в уравнение (26),

активно влияет на собственные динамические характеристики системы в поперечных колебаниях и называется жесткостпым фактором стабилизатора поперечной устойчивости. В качестве критерия работоспособности металлургических платформ по поперечному раскачиванию принимается непопадание частот асимметричных внешних возмущений в 10-процентную полосу в окрестности .¡-й собственной частоты:

1,05со:<Г2;<0,95ю: (27)

J 1 J I

где О; - круговая частота внешних возмущений, с"*; - .¡-я

собственная круговая частота,

Решение уравнения (26) совместно с условием (27) определяет

2

приемлемые значения жесткостного фактора С В .

Дорезонансная зона: А,ААК,КЪП) - АК,К, < О

4,93£,гП* - А,ААК£2С1) + АК{К,

СВ] >

А,ААК,К£1) - АК,К, > О

4,ААК,К£1) - АК^К,

с Ж <

4,ААК,К3& - АК,КЪ Зарезонансная зона:

3,64К,Кга) - АК^КЪ < о

(28)

(29)

3,6АК,К£1) - АК{К5 - АК^К, > О

с в2 > - + 4К,К4

с с 3,64^Дза2 -АК, к.

(30)

(31)

По приемлемым значениям жесткостного фактора С В

определяется приведенная жёсткость, выбираются конструктивные параметры стабилизаторов поперечной устойчивости металлургических платформ с упругой подвеской.

Характерным режимом работы самоходных металлургических платформ на пневмоколёсном ходу является движение с грузом по неровной дороге. Рама как плоско-пространственная несущая система распадается на две одномерные системы в виде двухопорных статически определимых балок, параметры которых определяются из условия прочности при изгибе:

> ^т" ' (32>

Н

где момент сопротивления изгибу поперечного сечения

3

продольной балки, м ; Ка1 - коэффициент динамичности, соответствующий первому расчётному случаю; Ми~ изгибающий момент в опасном сечении продольной балки, Н.м; [ст] - допускаемое напряжение при изгибе, Па.

При движении самоходных металлургических платформ па поворотах, вдоль крутых откосов на них действуют значительные боковые нагрузки. Наибольшая боковая сила имеет место в момент опрокидывания платформы. Этот расчётный случай положен в основу проектировочного расчёта силовых элементов, передающих боковые нагрузки от подвески к раме несущей системы. Эти силовые элементы консолыго крепятся к раме, работают на изгиб, параметры их определяются из условия прочности при изгибе:

'"2 иЯМ

где момент сопротивления изгибу консольных силовых

3 .. „

элементов в поперечной плоскости, м ; тс - масса груженой

2

платформы, кг; £ - ускорение силы тяжести, м/с ; Ь - колея

платформы, м; Ьс - длина консольного силового элемента, м; п -

количество консольных силовых элементов, передающих боковые нагрузки; Н0 - высота центра массы гружёной металлургической

платформы, м.

При блокированном дифференциале главной передачи ведущего моста реализуется третий расчётный случай: преодоление препятствия

с места наездом одной колёсной опорой при передаче силы тяги диагонально расположенной другой колёсной опорой. Расчётные нагрузки имеют следующий вид:

К = каз/ 4 , (34)

где Б - расчётная продольная сила, действующая на одну колёсную

хр

опору, II; ка3 - коэффициент динамичности, соответствующий третьему расчётному случаю; Г - коэффициент сцепления колёс с дорогой.

= (35)

где Р2р - расчётная поперечная сила, действующая на одну колёсную опору, Н; I - ширина рамы, м; £& - длина рамы, м.

Этот расчётный случай положен в основу выбора параметров продольных и поперечных силовых элементов рамы против складывания её в своей плоскости:

„, ^ кл.,1пе/£, Г £[ ( ¿.^

(36)

где - момент сопротивления изгибу поперечных сечений рамы в 3

ее плоскости, м .

Для выявления внешних нагрузок на самоходные металлургические платформы на пневмоколесном ходу рассматриваются колебания несущих систем платформ, уравнения возмущенного движения выводятся в форме уравнения Лагранжа второго рода.

Продольная вертикальная плоскость:

(тк + та)у + АС,у = 2С3{К + Л,) (37)

(jk +Jg + mkh¿)q> + (4Cf +СЛ2)ф-СЛ* =

(38)

= -inKhtX) + 2C3e(hl-h2)

mgx + Cxx - СДФ = , (39)

где у - вертикальное перемещение центра массы конструкции,м; ф -угол поворота рамы в продольной вертикальной плоскости, рад; х -продольное перемещение центра массы двигательной установки в возмущенном движении, м; тк - масса конструкции без двигательной

установки, кг; - масса двигательной установки, кг; J^ - момент

инерции конструкции без двигательной установки относительно 2 т

поперечной оси, кг.м ; J0- момент инерции двигательной установки

2 U

относительно поперечной оси, кг.м ; п^ — высота расположения центра массы конструкции без двигательной установки, м; ha -высота расположения центра массы двигательной установки, м; С^ -

коэффициент эквивалентной радиальной жёсткости одной колёсной опоры, Н/м; С^ - коэффициент продольной жёсткости узлов

крепления двигательной установки, Н/м; U - скорость движения платформы, м/с.

Уравнение (37) независимо, его решение:

у = у0 cosco,/ + — sin со,/ + со,

/

—;— - 1 + sin

. (2nvt ^ . (2n(vt-2e) л

L "Vfí

/

, 4tcV

Tí 2~ L&1

(40)

V у у

где у0, у0 - начальные условия, м, м/с; Ь0 - амплитудное значение среднестатистической неровности, м; Ь - длина аппроксимирующей синусоиды, м; \|/ - фазовый угол, рад.

ш,=лДс;7(ш,+шэ) (41)

где coj - собственная круговая частота, с"'*. Уравнения (38) и (39) образуют систему:

«1<РФ + + = А + В sin + С sin(Q' - V) j (42)

с2фФ + <hxx + C2xX = D J '

где д1ф = Л + Л + «Л'; c„ = 4С/ +CC|i = -Cxhg\

= -СA; «2, = >"a; c2, =cx-, A = -mkhex>; 5 = 2C Щ ; С - -2СД ;I> = -/wav>

Решение системы (42):

m = С, sin Q/ + С, sin(Qí - w) + С ]

2 ) i }' (43)

x = C1 sin Clt + C9 sin(Qí - vy) + C10 J

где Ci=C3=C6=C8=0

С2 = В (с - П2 2х а1ф)(С2х" О2 а„ ) - с с ) 2х 2ф 1х

С 4 = С(с -Q2 2х а. )/((с, -П2 2х 1ф Й1ф)(С2х - Q2 ) - с. с ) 2х 2ф 1х

С7 = - В с /((с 2ф , -п2 а. )(с, -П2 а ) 2х -С С ) /ф 1х

°9 = - С с /((с 2ф « -п2 а. )(с, 1ф 1ф 2х ""2й2х> -С с ) 2ф 1х

С = (с, A - с D)/(c с -с, с ) 5 2x lx 1ф 2x 2<t lx

С = (с D - с А)/(с с -с, с )

10 1ф 2ф 1ф 2х 2ф 1х

Соответствующее системе (42) частотное уравнение:

%^(®2)2 ~(%С2х +%а2х)&2 + С2х{% +С,х)= 0 <44>

Это биквадратное уравнение, его решение имеет следующий вид:

®2,3 = {[(«1фС2* +С1ф»2х) + ((«1фС2х +%а2х)2 -

где а>2, со3 - собственные круговые частоты несущей системы, с \ Поперечная вертикальная плоскость:

[тк + тд)у + 4С,у = 2СХК + К), (46)

(Л-в + Ле + >»А2)о + (с/1 + с./г^е - сдг = с ек(к - /0; (47) та7 + С,2 - СД9 = 0 , (48)

где - момент инерции конструкции без двигательной установки

2 т

относительно продольной оси, кг.м ; ^ - момент инерции двигательной установки относительно продольной оси, кг.м2; Ь , Ь/( -подъём правых и левых колёс на неровностях дороги, м; С^ -

коэффициент поперечной жёсткости узлов крепления двигательной установки, Н/м.

Уравнение (46) не зависит от уравнений (47) и (48), кроме того, совпадает с уравнением (37). Поэтому можно воспользоваться решением (40) и формулой (41). Уравнения (47) и (48) образуют систему:

й1вё + с109 + си2 - Д бш + В1 5т(0/ - \|/) с2е0 + + Съ2 = 0

где аю = JIЛ + + тк}г ; с19 = С(\ + СД; с,7 = ~C.li.,]

С20 = -СА> = Щ\ С2: = С/> А = СЛА> = ~СЛЛ

Решение системы (49)

(49)

е = С,, sin Clt + С., sin(f2í - \|/í|

14 ; ! , (50) z = С1б sin Q.Í + Cl8 sin(fi/ - \|/)J

ГДе C11=C13=C15=C17=0

C12 = At (C2z - ^ fl2z)/((cie - %><C2z - °2 V - % c,z>

ci4=в, 4 - q2 v/((cie - *¿к - - % «g

C,6=-A1 C20/((cie-Q2ai0>4-n2a22>-C20Ct2>

Соответствующее системе (49) частотное уравнение:

а. а. (ы2)2 -(а с + с а )со2 + с (с + с )=0 (51)

10 2z 19 2z 10 2z 2z 1S lz

Это биквадратное уравнение, его решение имеет следующий вид:

= {[КС* + + cwa2¡)2 -

\ 1/2 1 \ 1 /2 rc2^(ci9 + си)) / ? , (52)

где со^, <а - собственные круговые частоты несущей системы, с \ Плоскость движения металлургической платформы: Jkyá + (4пСш/ + Са)а - фР= М0 sin Qt; (53)

-Caa+jJ + CaP = 0, (54)

где J - момент инерции конструкции без двигательной установки относительно нормали к плоскости движения, проходящей через

2 г

центр массы конструкции, кг.м ; J^ - момент инерции двигательной

установки относительно нормали к плоскости движения, проходящей

2

через собственный центр массы, кг.м ; п - число ко;юс в опоре; С^^ -коэффициент поперечной жёсткости одной шины, Н/м; С -

коэффициент крутильной жёсткости системы подвешивания двигательной установки, Н.м; MQ — амплитудное значение

возмущающего момента, Н.м. Уравнения (53) и (54) образуют систему:

aá + с. а + с1ВР = М0 sin

.. , (55)

с2асс + р + с2рР = О J

2

W «1а = JKyl с1а = 4 п Сшг Í + Са; cip = - Са; с2а = - С; ;

С2Р=Са-

Решение системы (55): а

Р = С22 sin Qt

ГДЙ С,9=С2Г°;

С20 = М0 (С2Р " ^ °2Р)/((С1а " ^ " - С2а С1Р>

с„ = - М- с, /((с, - О2 а. )(с,„ - п2 а) - с с)

22 0 2а 1а 1а 2Р 2Р 2« 1р

Соответствующее системе (55) частотное уравнение:

2 2 ? % (Ю } " <й1а С2Р + % С2Р + Ца " V V " +

+ К " С2Р)С2Р = 0 (57)

Это биквадратное уравнение, его решение имеет следующий вид:

юб,7 = {[(адр + с2р«2р + (с1а - Сгр^р) + ((«.„Сгр + ^pfljp +

а = С,„ sin £1л

1 (56)

2o,afljp \ , (58)

где оч^, к>7 - собственные круговые частоты несущей системы, с \

Полученные решения дифференциальных уравнений возмущённого движения используются для определения внешних

нагрузок и расчётов на прочность основных силовых элементов несущих систем самоходных металлургических платформ на пневмоколёсной ходу.

Усилие в подвеске при наличии продольных возмущений вычисляется по формуле, полученной с помощью выражений (40) и (43):

N = С3{ус + /фт(П/ - у) + вт(П* - чО]

со,

+

+£[С2 втО/ + С4 вЦПГ - + С,]}, (59)

где N - усилие в подвеске, Н; ус - статический прогиб подвески, м.

Усилие в подвеске при наличии поперечных возмущений вычисляется по формуле, полученной с помощью выражений (40) и (50):

^ = с,{Ус + /фтф/ - у) + этф/ - \|/,)]

1--г +

©1

+у [С12 втП/ + С)4 5т(йг - х|/,)]| (60)

На несущую конструкцию двигательной установки действуют продольные и поперечные нагрузки, которые определяются с помощью выражений (43) и (50):

N.. = С (С втга + Сп апСШ-у) + С ), (61)

т х 7 9 10

где - продольное усилие, действующее на двигательную

установку, Н.

= С (С с втШ + С0 зтШ^)), (62)

01 х 16 18

где - поперечное усилие, действующее на двигательную установку, Н.

Если несущая конструкция двигательной установки вписывается в расчётную схему четырёх консольно закреплённых штанг, то эти силовые элементы испытывают косой изгиб и должны удовлетворять следующему условию прочности:

_ СЛ(С7 + С, + Ск)£д CZ(C¡6 + С„)<, ^ г , AW, 4WX J'

где а - расчётное напряжение, Па; W , W - моменты сопротивления изгибу штанг в продольной и поперечной плоскостях соответственно, м3; íf длина штанги, м; [сг]-допускаемое напряжение, Па.

Основным источником колебаний несущих систем металлургических платформ являются неровности дорог. Вынужденные колебания характеризуются коэффициентом динамичности. Принимая в качестве расчётного Ка, равный 1.5, учитывая наличие резонансных зон, для каждой собственной частоты (t>¡ можно получить по два уравнения:

4тг2и2 2

= <64)

где и_ — граничное значение скорости движения в дорезонансной зоне, м/с.

L ГО; О

где U+ — граничное значение скорости движения в зарезонансной зоне, м/с.

После решения уравнений (64) и (65) получены следующие значения граничных скоростей:

и

л/ЗЬсо

б7С

(67)

Из выражений (66) и (67) следует, что при и<и_, и>1) +

коэффициенты динамичности по соответствующим обобщённым координатам не будут превышать 1.5. В данном случае получено 7 собственных частот несущей системы, и общее условие для скорости движения имеет следующий вид :

где и+тах - максимальное значение скорости из числа полученных по формуле (67) при 1=1,...,7; о_т^п - минимальное значение

скорости из числа полученных по формуле (66) при .

Уравнения (64) и (65) могут служить основанием для воздействия на собственные динамические характеристики несущих систем металлургических платформ при разработке новых конструкций, когда по заданным внешним характеристикам движения следует получить определённые собственные частоты.

На базе проведенных теоретических исследований в ЦПКТБ грансчермет (г. Мариуполь) разработан, на заводе "Авторемгормаш" (г. Белгород) изготовлен опытный образец самоходной металлургической платформы на пневмоколёсном ходу — автослябовоз АСВ-70 грузоподъёмностью 70 тонн, который был подвергнут экспериментальным иследованиям с целью проверки на адекватность ряда научных положений и выявления его эксплуатационной пригодности. Экспериментальные исследования были проведены на Западно-Сибирском металлургическом комбинате (г. Новокузнецк).

В основу температурных измерений положен термоэлектронный принцип, который реализуется применением термоэлектрических

и+тах-1)-и-тт>

(68)

цифровых термометров ТТЦ-1 . Измерения температур настила платформы проводились в 15 точках через полчаса после погрузки сляба 9500x1550x250 при температурах его нижней поверхности Ц=400°С, 700°С и толщинах теплоизоляционного слоя шлака Ь=0,15 м, 0,10 м, 0,05 м. Усредненные значения температур ^ в трёх точках

центральной зоны настила принимались за критерий оценки на адекватность, погрешность не превышает 17.1%.

В основу определения коэффициентов динамичности положена однозначная связь между напряжениями в конструкции и внешними нагрузками. В соответствии с таким представлением коэффициента динамичности определяются напряжения в характерных сечениях несущей системы автослябовоза в статике - при погрузке слябов и в динамике - при движении по неровностям технологических дорог. В основу измерения напряжений положен тензометрический метод с привлечением стандартной аппаратуры: усилитель Топаз - 3, осциллограф К-12-22. Погрешность определения коэффициентов динамичности по математической модели упругой подвески не превышает 8,2%, жесткой подвески - 26,3%.

Для проверки прочности и оценки практической пригодности автослябовоза АСВ-70 проведены испытания на прочность опытного образца. Полученные максимальные напряжения ((^^=218 МПа;

т ,лах= МПа) находятся в пределах допускаемых значений для

стали 10ХСНД, ГОСТ 5058-65, из которой изготовлены основные силовые элементы несущей системы. Эксплуатация опытного образца в технологической линии Западно-Сибирского металлургического комбината показала работоспособность и полную целевую пригодность автослябовоза АСВ-70.

При выборе параметров монолитных несущих систем металлургических платформ на железнодорожном ходу возникают сложные проблемы расчёта подкреплённых плит, поэтому возникает необходимость выбора корректной схематизации, позволяющей перейти от подкреплённых плит к более простым расчётным объектам. В этой связи проведен поиск расчётных схем, наиболее полно описывающих монолитные несущие системы. Исследования выполнены на примере несущей системы типичной металлургической платформы ПМ-180-5500/1520У грузоподёмностыо 180 тонн.

В качестве аппроксимирующих расчётных схем приняты следующие: 1) одномерная система типа двухопорной статически определимой балки; 2) одномерная система типа двухопорной статически неопределимой балки; 3) плоско-пространственная внешне статически определимая система; 4) плоско-пространственная внешне статичеси неопределимая система; 5) плоско-пространственная система со статически определимой периферийной частью; 6) плоско-нространственная система с центральным силовым элементом типа статически определимой двухопорной балки; 7) плоскопространственная система с центральным силовым элементом типа статически неопределимой двухопорной балки. Построены эшоры изгибающих и крутящих моментов для 7 расчётных схем, вычислены напряжения в 12 характерных точках несущей системы.

При проверке на адекватность тензометрическому исследованию была подвергнута металлургическая платформа, нагруженная изложницами общей массой 160 тонн; напряжения фиксировалась в известных 12 точках несущей системы. Наиболее точно описывают несущую систему четвёртая, пятая и седьмая расчётные схемы, расхождение не превышают 14.9 %. Для практического применения

можно рекомендовать пятую расчётную схему, включающую статически определимую периферийную часть и поэтому более простую.

При определении динамики нагружения напряжения снимались в характерных точках несущей системы в условиях эксплуатации гружёной платформы. По результатам проведенных замеров при определении расчётных нагрузок можно рекомендовать коэффициент динамичности Ка=\.Ъ.

Измерение температур проводилось в четырёх точках нижней поверхности и в четырёх точках верхней поверхности настила платформы под центрами поддонов с изложницами в течение 6 часов через каждый час. Доступ к верхней поверхности открывается посредством высверливания отверстий на глубину, равную толщине настила. Замеры температур показали, что в течение 6 часов прогрева

настила максимальная температура не превышает 219 "С, при которой механические характеристики стали изменяются несущественно, а перепад температур по высоте не превышает 8 °С, что практически свидетельствует о равномерном нагреве настила металлургических платформ.

На пути стержневой аппроксимации монолитных несущих систем рассмотрены несколько вариантов конструкций металлургических платформ. 1) Несущая система включает центральную продольную балку, которая опирается на усиления в зоне пятниковых узлов, и две периферийные продольные балки, формирующие внешние обводы платформы. Периферийные балки опираются на поперечно расположенные торцевые силовые элементы. 2) Несущая система состоит из двух продольных балок, расположенных так, что центры масс поддонов и центры масс поперечных сечений балок лежат в одной вертикальной плоскости. Продольные балки опираются на

шкворневые балки. 3) Несущая система включает в себя хребтовую балку и ряд поперечных балок, размещённых с шагом, равным продольному габариту поддонов. 4) Несущая система содержит центральную часть, состоящую из двух разнесенных балок, которые опираются на усиления в зоне пятниковых узлов. Периферийные зоны включают в себя по одной продольной балке, которые опираются на поперечные торцевые силовые элементы.

Для каждой расчётной схемы построены эпюры изгибающих моментов, приняты прямоугольные поперечные сечения силовых элементов. Из условия прочности при изгибе определены параметры сечений, вычислены массы рассматриваемых вариантов несущих систем металлургических платформ:

216р ае , ч 60р^3 , ч

'», - , \ (69) "Ь=-ТГГ (70)

66рд£3 . . \56pqf

<7° 4—ад"- <72)

где т. - масса ¡-го типа несущей системы, кг; р - плотность

материала силовых элементов, кг/м3; ч - погонная нагрузка, Н/м; I - базовый размер несущей системы, м; Ь - высота поперечных сечений силовых элементов, м; [с] — допускаемое напряжение при изгибе, Па.

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны методические основы проектирования несущих систем металлургических платформ, в том числе методики, алгоритмы, программы машинного счёта при проведении проектировочных и поверочных расчётов на прочность традиционных и перспективных несущих систем металлургических платформ на пневмоко-лёсном и железнодорожном ходу. Разработанные автором методики

проектирования несущих систем металлургических платформ на пневмоколёсном и железнодорожном ходу приняты в Государственном специальном конструкторско-технологическом бюро транспорта металлургии (ГСКТБтрансмет), г. Мариуполь. Расчётный экономический эффект от внедрения данных методик в практику проектирования составляет 1,5 млн. карбованцев в масштабе цен 1992 года.

Заключение

В результате теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в диссертационной работе, получено решение актуальной научной проблемы обоснования новых технических решений по проектированию и созданию несущих систем металлургических платформ на пневмоколёсном и железнодорожном ходу, которые учитывают особенности компоновки, формирование внешних нагрузок, напряжённо-деформированное состояние основных силовых элементов, что способствует созданию рациональных конструкций, снижению металлоёмкости, увеличению производительности; получены следующие научные и практические результаты:

1. Установленно, что тип профилей силовых элементов дискретных несущих систем металлургических платформ на пневмоколёсном ходу однозначно влияет на металлоёмкость конструкций; применение открытых профилей снижает металлоёмкость рам более чем в два раза.

2. При проектировании дискретных несущих систем металлургических платформ в целях снижения металлоёмкости и создания рациональных конструкций следует принимать один или два продольных силовых элемента.

3. Получены зависимости между коэффициентами динамичности и параметрами силовых элементов дискретных несущих систем металлургических платформ, определяющими металлоёмкость конструкций.

4. Установлено, что применение упругой подвески для металлургических платформ на пневмоколёсном ходу позволяет снизить металлоёмкость несущих конструкций в 2-3 раза; поэтому при выборе типа подвески металлургических платформ на пневмоколёсном ходу следует отдавать предпочтение упругой подвеске.

5. Получены зависимости, позволяющие выбирать параметры демпфирующих устройств упругой подвески металлургических платформ, обеспечивающих заданный ресурс несущих конструкций.

6. Установлено влияние стабилизаторов поперечной устойчивости на угловые колебания металлургических платформ в поперечной вертикальной плоскости и в этой связи разработана методика выбора параметров стабилизаторов по динамическому критерию.

7. Разработана математическая модель формирования внешних нагрузок на несущие системы самоходных металлургических платформ на пневмоколёсном ходу, основанная на характерных режимах движения с учётом колебаний конструкций; в том числе выведены дифференциальные уравнения возмущенного движения таких платформ, из которых получены математические зависимости между параметрами несущих систем самоходных металлургических платформ на пневмоколёсном ходу, микропрофилем дорожного покрытия и скоростью движения.

8. Разработана математическая модель теплофизического процесса, происходящего в слое теплоизоляции настила

металлургических платформ, транспортирующих слябы и изложницы, которая позволяет численным методом определять температуру настила и варьировать параметры теплоизоляции.

9. Выполнен поиск и найдены расчётные схемы плоскопространственных рамных систем, наиболее полно идентифицирующих работу подкрепленных плит монолитных несущих систем металлургических платформ на железнодорожном ходу.

10. Разработаны методические основы проектирования дискретных и монолитных несущих систем металлургических платформ на пневмоколёсном и железнодорожном ходу, обеспечивающие создание рациональных но металлоемкости конструкций.

11. Результаты диссертационной работы достаточно универсальны, использованы при выборе несущих систем, разработке конструкций, проектировании, изготовлении и испытаниях более 30 металлургических и рудничных транспортных средств ira пневмоколёсном и железнодорожном ходу.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Монографии.

1. Бейгул О. А. Динамика и прочность самоходных платформ на пневмоколёсном ходу. - К. ¡Институт методики и содержания обучения МОУ, 1996. - 138 е., ил. - ISBN5-7763-2670-2. 2. Бейгул О. А. Методические основы проектирования несущих систем самоходных платформ на пневмоколёсном ходу.-Мокогр. деп.

в ГНТБ Украины 05.05.95.-№975.-Ук95.-7 п.л., ил.

3. Бейгул О. А., Леепа И. И. Расчёты на прочность металлургических платформ.- Моногр. деп. в ГНТБ Украины 05.05.95 - №974.-Ук95.-8 п.л., ил.

4. Бейгул О. А., Лепетова А. Л. Расчёт и проектирование несущих систем портальных транспортирующих машин.- Моногр. деп. в ГНТБ Украины 05.05.95.- №976.-Ук95.-7 п.л., ил.

5. Бейгул О. А., Леепа И. И., Лепетова А. Л. Григорьев В. Е. Расчеты на прочность карьерных автомобилей - буксировщиков.-Моногр. деп. в Укр ИНТЭИ 18.10.96.- №42.- Ук 96.- 5 п. л., ил.

Статьи, тезисы докладов на конференциях

1. Бейгул О. А., Добрик А. В., Бабей Ю. И. Оценка остаточных напряжений, возникающих при поверхностном пластическом деформировании.-В ж.: Физико-химическая механика материалов.-Львов: Наукова думка. - 1989. - №3. - с. 92-95.

2. Кучеренко В. Ф., Бейгул О. А., Лескевнч В. И., Мойсеенко И. И. К вопросу повышения долговечности пневмо-гидравлических подвесок автомобилей БелАЗ-548. — В сб.: Металлургическое машиностроение и ремонт оборудования. - 1974.-№4.-с. 21-22.

3. Кучеренко В. Ф., Бейгул О. А., Щербинская Г. А. Обеспечение долговечности и надёжности несущих конструкций портальных автомобилей на стадии проектирования // Тез. докл. на Всесоюзной конференции/Повышение долговечности и надёжности машин и приборов. - Куйбышев: КПИ. - 1981. - с. 217-218.

4. Бейгул O.A., Иолис А. И., Кауров В. В., Щербинская Г. А. Повышение надёжности рам металлургических платформ новой

конструкции // Тез. докл. на Респ. науч.-техн. конф./ Теория и практика, надёжность и качество изделий машиностроительных предприятий. - Краматорск. - 1990. - с. 22-23.

5. Кучеренко В. Ф., Бейгул О. А., Щербинская Г. А. К выбору амортизаторов подвески транспортирующих машин с учётом явлений усталости несущих конструкций. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, №780: Указатель ВИНИТИ "Депонированные рукописи". - М.: 1981. - №12 (122). - с. 117.

6. Кучеренко В. Ф., Бейгул О. А., Щербинская Г. А. Возмущенное движение специальных транспортирующих машин в поперечной вертикальной плоскости. - Деп. В ЦНИИТЭИтяжмаш, №958 тм-Д82: Указатель ВИНИТИ "Депонированные рукописи". -М.: 1982. - №10 (132). - с. 84.

7. Кучеренко В. Ф., Бейгул О. А., Щербинская Г. А. К расчёту продольных колебаний транспортирующих машин портального типа. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, N 959тм-Д82: Указатель ВИНИТИ "Депонированные рукописи".- М.: 1982.- № 10 (132).-с.84.

8. Бейгул O.A., Ильченко Н.Г. Расчетно-конструктивное обоснование параметров продольных и поперечных балок рамы тягового агрегата. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 1278 тм - Д84 : Указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". - М.: 1984.-№ 9(155).-с.93.

9. Бейгул O.A., Бобров В.В. , Ильченко Н.Г., Животова Т.Н. Экспериментальные исследования прочности облегчённых рам тяговых агрегатов. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 1279 тм - Д84 : Указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". - М.: 1984.-№ 9(155)-с.93.

10. Бейгул O.A., Лееиа И.И. Оценка прочности поперечных сечений полой вагонной оси в зависимости от их геометрии. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 1665 тм - Д84 : Указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". - М.: 1986.-№ 10(180).-с.131.

11. Бейгул O.A., Леепа И.И., Лепетова А.Л. О влиянии дисбаланса полых вагонных осей на нагружение основания железнодорожного пути. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 1699 тм -Д84 : Указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". - М.: 1986 -МЬ 11(181).-с.131.

12. Бейгул O.A. Лебедев Г.Е., Лепетова А.Л. О линеаризации упругих характеристик пневмо-гидравлических цилиндров. Деп. в ЦНИИТЭИавтопром, № 1816-ап88 : Указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". - М.: 1989.-№ 7(213).-с.97.

13. Бейгул O.A., Лебедев Г.Е., Лепетова А.Л. О выборе количества продольных силовых элементов грузовых платформ технологического спецавтотранспорта. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 298-тм88: Указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". - М.: 1989.-№ 4(210).-с.14б.

14. Бейгул O.A., Лебедев Г.Е., Лепетова А.Л. Динамический аспект выбора параметров стабилизатора поперечной устойчивости автослябовоза вагонной компоновки.- Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 299-тм88: Указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". -М.: 1989.-№ 4(210).-с.146.

15. Бейгул O.A., Лебедев Г.Е., Лепетова А.Л. Влияние типа подвески автослябовоза вагонной компоновки на динамику нагружения,- Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 300-тм88: Указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". - М.: 1989.-№ 4(210).-с.147.

16. Бейгул О.А., Лебедев Г.Е., Лепетова АЛ. Выбор типа профилей продольных силовых элементов несущей конструкции автослябовоза вагонной компоновки. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 301-тм88: Указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". - М.: 1989.~№ 4(210).-с.147.

17. Бейгул О.А., Долшполов И. С., Лебедев Г.Е., Лепетова А.Л. Исследование температурных полей и выбор параметров теплозащиты платформ авгослябовозов. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 302-тм88: Указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". - М.: 1989.~№ 4(210).-с.147.

18. Бейгул О.А., Лебедев Г.Е., Лепетова А.Л. О связи металлоемкости несущей конструкции с динамикой нагружения. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 303-тм88: Указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы". - М.: 1989.-№ 4(210).-с.147.

Личный вклад автора в основных работах, опубликованных в соавторстве: в монографии [3] лично автором написаны главы1,3, главы 2,4 -совместно; в монографии [4] лично автором написана глава 3, главы1,2,4 написаны совместно. В остальных работах вклад соавторов равнозначен.

Abstract

Beygul О. A. Scientific basis of designing of load-carrying systems in metallurgical trucks on pneumatic and railroad wheels: Dissertation for academic degree of Doctor of technical science in speciality 05.16.08 -Machines and units of metallurgical, 05.15.16 - Mining machines. -The State Metallurgical Academy of Ukraine.-Dnipropetrovsk, 1996.

The general problems of designing of load-carrying systems in metallurgical transport are solved. Mathematical model of forming external loads on carrying constructions of selfmotional metallurgical trucks on pneumatic wheels is worked out. Experimental testing of the special metallurgical truck is conducted. Analysis of design schemes of continuous load-carrying constructions and

experimental testings of metallurgical trucks on railroad are carried out. Analysi: of modern constructions from continuous to discreat load-carrying systems i: done. Methodical basis of designing of load-cariying. systems of metallurgies tracks,on pneumatic and railroad wheels is worked out. ■ . . Анотад'ш

Бейгул О. О. Наукове обгрунтування проектування несучих систек металурпйних платформ на пневмогашсному та зал1зничному ходу Дисертащя на здобуття науковою ступени доктора техшчних наук пс специальностях 05.16.08 - Машини i агрегата металурпйного виробшщтва, 05.15.16 - npmini мал mini- Державна металурпйна академ1я Украши-Дшпропетровськ, 1996.

Розв'язаш загальш задач1 проектування несучих систем металурпйних транспортних засоб^в. Разроблена математична модель формування зовншппх навангажень на necyni системи самохщних металурпйних платформ нг пневмокол!сному ходу. Експери-ментально досшджено автослябовоз. Проведено пошук розрахункових схем, ЯК1 описують монолтп несуч! системи металурпйних платформ на защзничному ходу. Експериментальнс досл1джено так! металурпйш платформи. Проведено пошук нових конструктивних форм на шляху вщ монол!тних до дискретних несучих систем. Розроблено методичш основи проектувашш несучих систем металургН'ших плаи}юрм на пневмокол^сному та зашзничному ходу.

Ключов1 слова: металурпя, несущ системи, транспортш засоби, платформа, Miuiiicrb, динамика, коливання, випш, кручешш, напруження.