автореферат диссертации по , 05.06.03, диссертация на тему:Расчет на прочность рамы гусеничного трактора на стадии проектирования

т 12 3 2

\-fi-

МОСКОВСКИ* ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТКХВИЧКСКИЯ УНИВКРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Э.БАУМАНА

На правах рукописи

ОННЕТЕМА Явеаниа Анелеи

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ РАНЫ ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Специальности 05.05.03 - Автомобили и тракторы

01.02.08 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических иаук

Москва - 1692

Работа выполнена на кафедре строительной механики и сопротивления материалов Московского аетомобидьно-дорожного института и в лаборатории прочности тракторных конструкций НПО НАТИ.

Научные руководители

доктор технических наук, профессор Декьянушко И.В.; доктор технических наук, профессор Дмитриченко С.С,

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Вафин Р.К. Кандидат технических наук Белокуров В.Н.

Ведудая организация - Научно-производственное объединение по сельскохозяйственному машиностроению НПО ВИСХОН

Завита диссертации состоится -21 ■•(ЬйК^^'р^- 1992 г. в час на заседании специализированного совета

К 053.15.10 ВАК России' в Московской государственном технической университете имени Н.Э.Баумана: г. Москва, 2-я Бауманская уд., дон 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета имени Н.Э.Баумана.

Автореферат разослан

.1982

Учёный секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор , Цыбин B.C.

\\

БИо/ШОШ^л

оеяая хараггкрястнхА работы

Раны автоновилеЯ, тракторов, комбайнов. прицепов и других носильных нааин представляют собой слохиые пространственные конструкции. В то ев время рама -подсистема еяё более сложной динамической системы, какой является мобильная машина, работающая в условиях дорог и полей со случайными никропрофилянн. Поэтому напряженное состояние рами зависит на только от ев конструкции и взаимодействия с другими элементам« навины, но и от режимоз н условий использования мавин. До настоящего времени сложная научно-техническая- задача оценки.долговечности рам на стадии проектирования ранена не полностью. Следовательно, разравотка методов прочностного анализа конструкций рам тракторов (и других иа-анн) для обеспечения требований к их металлоемкости и долговечности является актуальной задачей.

ЦаАЬ_да5.ахм - создание метода оценки на стадии проектирования^ напряженного состояния и усталостной долговечности раны гусеничного сельскохозяйственного трактора с индивидуальной упругой подвеской с учетом, условий эксплуатационного нагруления.

Об-ьдкт нсадвдодащм- Рама сельскохозяйственного гусеничного трактора Т-250 класса 5 тс аестикатховой (с каждой стороны) торсионной подвеской.

Нетсцы, услежу в? н)^., ндтови теории вероятностей и математической статистики, теории случайных процессов, вычислительного эксперимента, накопления усталостных повреждений, метод конечных элементов (ШСЭ)..

Надзяаз,ндвиэнд. Новый метод расчёта на прочность рами гусеничных сельскохозяйственных тракторов с учётом многовариантного подхода к условиям нагрухения. Установлены закономерности влияния« различных моделей рамы иа точность расчета напряженного состояния. Новый метод оценки долговечности рай на стадии, проектирования на основа расчётов НКЭ, априорной информации о статистических закономерностях нагруления и свойствах распределений долговечности рам.

Даеховевнадхь—ейзудьхяхоа подтверждена сопоставлением расчётных величин напряжений в раме с данными экспериментальных исследований.

У.В&КЗЛЯескдв^ пвнцз.сть рдбощ. Обоснованы рекомендации по применению метода расчёта на прочность рам гусеничных сельскохозяйственных тракторов с индивидуальной упругой под-

г

веской, по выбору конечно-элементных моделей ран при расчете МКЭ, по расчету на усталость и совершенствование конструкции рамы трактора Т-250.

Апробаций-и публцкдцря работу. Результаты исследований были доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях кафедры строительной механики и сопротивления материалов МАДИ в 1880-1992 г.г. Диссертационная работа была эасдувана и одобрена на научном семинаре кафедры "гусеничные машины" МГТУ имени Н.Э.Баумана (1882 г.).

По результатам работы сдана 1 статья в журнал "Тракторы и сельхозмашины" общим объемом 18"печатных страниц.

СддУК.ТУРа. Диссертация состоит из введе-

ния, четырёх глав, обеих выводов, списка литературы из 128 наименований и приложений. Объем диссертации составляет 221 с. мавинописного текста, включая 28 рисунков, 25 таблиц и 8 приложений.

ОСНОВНОЕ С0ДКР1АНИВ РАБОТЫ

{^¡д „вдеданщ обосновывается актуальность темы диссертации, приведены основные положения, которые выносятся на защиту.

А Лар^ой^гддда приведен обзор исследований режимов эксплуатационного нагруления ран сельскохозяйственных тракторов и автомобилей. Отмечено, что наибольшее повреждающее воздействие на несущие системы гусеничных тракторов оказывают транспортные работы и крутые повороты.

Значительный вклад в развитие расчёта рам автомобилей н тракторов внесли А.А.Лапин, Н.Ф.Бочаров, Д.Б.ГельФгат, В.А.Ошноков, С.С.Дмитриченко, Ф.Р.Геккер, Э.Я.Филатов, М.Н.Закс, В.Н.Белокуров, Д.Н.Спицына и др. Существенно повы-аена точность оценок случайной нагруженности и расчётов на усталость деталей маоин в результате работ С.В.Серенсена, Д.Н.Реиетова, Б.В.Болотина, В.П.Когаева, А.П.Гусенкова,

B.С.Стреляева, В.А.Светлицкого, Р.Е.Вафина, Л.В.Коновалова,

C.С.Дмитриченко, А.С.Гусева, В.Вейбулла, А.Коэна, П.Вир-аннга, А.Шехата и др. Исследования показали, что большинство разрушений рам в эксплуатации носит усталостный характер, а эксплуатационная погруженность характеризуется случайными процессами, поэтому обеспечение надежности рам должно основываться на оценках статической и усталостной прочности.

В результате обзора сформулированы частные задачи работы: 1) Обоснование схем нагружения раны для оценки напряжен-

ного состояния элементов конструкции. 2) Определение влияния различных допущений при построении конечно-элементной модели раны на точность расчёта напряженного состояние. 3> Сопоставление расчетных и экспериментальных величин напряжений и обоснование рекомендаций по расчету рам МКЭ. 4) Исследование напряженного состояния усовериенствовакной конструкции рамы и обоснование рекомендаций. 5) Оценка иагружеиности и усталостной долговечности рак на основа статистических закономерностей случайного нагружеиня и распределений долговечиос-тей рак, обоснование рекомендаций для расчётов на стадии проектирования.

Вторая......гддуд посвящена обоснованию расчётных схем рамы.

При составления упрощенной расчетной схемы приняты следующие допущения: лонжерон имеет постоянное сечение по длине; каждый поперечный брус представлен одним стержней; приваренные пластины крепление дизеля, кабины, передних крюков, опор поперечных брусьев и торсионов, опор направляющего колеса, кронятейнов натяжного устройства, корпуса заднего моста ие учитываются; жесткость'корпуса заднего поста равна бесконечности; скос переднего конца лонжерона учтен уменьвением длины лонжерона; напряжения стесненного кручения не определяются (поскольку элементы раны ггкевт закинутый профиль).

Допущения уточненной расчетной схемы: жесткость корпуса заднего моста равна бесконечности; напряжения стесненного кручения не учитываются; жесткости кролиггеЯна крепления заднего моста и переднего конца лонжерона определены для усредненного сечения; сварные соединения стержней идеальна жесткие; стержни, образующие узел,сходятся в точке центра узла; пластины крепления кабины ие учитываются.

Опоры торсионов и рычаги, соединкияяке опорные ж.вгхи с раной, моделируются как стерхни бескокечяоЯ жесткости. Яра-меры расчётных схем рамы представлена на рис. 1...3. Упрощенная схема стержневой конечно-элементной модели состоят «э 170 элементов, 184 узлов и имеет 884 степеяи свободы; г?синенная схема - из 387 элементов, 353 узлов * яжеет 2112 степеней свободы.

Рассмотрены следующие режимы нагружеяжя; Перееза

трактором неровностей при: а)дпилении без кааеского орудия; б) движении с задним навесным орудием в трансяортнои положении; в) движении с передним' и задним иавесиизчя орудиями .в транспортном положении. 2. Крутой поворот тракгсра^ «о навесного орудия,- б) с задним навесмык аруяя«* в -транс-

портном пиликании; в) с передним и задним навесными орудиями в транспортной положении.

Нрм рассмотрении переезда неровностей приняты допущения: движение трактора установившееся и прямолинейное; касательная сила тяги параллельна опорной поверхности гусениц; высота неровности больше полного хода подвески; момент от карданного вала и крюковая сила не учитываются. Яа раму действуют (рис.1;2): сила тяги Рм; сила веса 0±, где i - номер массы элемента трактора; усилие предварительного натяжения гусеничного обвода Рь; силы сопротивления двивению Рг/г, Рг/4. При переносе сил Pk, Pe/s и Рt/л ь плоскость рамы добавлены соответствующие моменты от нх переноса.

При рассмотрении крутого поворота трактора приняты до-пучения: трахтор движется по горизонтальной поверхности; поворот установившийся; касательные сиди тяги параллельны опорной поверхности; силы инерции не учитываются ввиду «алых скоростей движения; предварительное натяжение гусениц не учитывается; силы сопротивления движению забегаюией и отставшей гусениц принимаются постоянными; «омент от карданного вала и крюковая сила не учитываются. Иа раму действуют (рис.3): хасательиые силы тяги эабегаюяей Рг и отстамцей гусениц Рж; силы сопротивления забегающей Ргг и отстающей гусениц Р«ж; силы веса Gv; вертикальные реакции на опорных катках IU, боковые силы реакции Si, уравновешивающие моменты поворота трактора. При переносе сил Рг, Рг, Ptz, Pti, Si в плоскость рамы добавляются соответствующие моменты от их переноса.

В диссертации обоснованы принятые допущения по расчётным схемам рам и действующи« нагрузкам.

Для исследования напряженного состояния рамы использован МКЭ, который является математической основой Для создания программы, позволяющей полностью автоматизировать процесс построения и ревения систем вариационно-разностных уравнений. Расчёты проведены с применением программы прочностного анализа "БАЗИС", предназначенной для решения ыиро-кого класса задач линейной статики, динамики и термоупругости с применением современных ЭВМ PC АТ 266, 386. Исследование позволило установить следующее.

Для переезда трактором неровностей без навесного орудия из рассмотренных 78 вариантов трбхточечного и четырёхточечного расположения трактора на опорных катках при упрощенной расчетной схане ьыявлен вариант с наибольшими нагрузками (рис.1). Оценка напряженного состояния проводилась по .энергетической теории с учетом напряжений изгиба и кручении.

о*

Рис.2. Уточненная расчетная схема реки при

переезде неровности без кавеского орудия.

Рис.3. Уточнённая расчётная схема рамы при крутом повороте без навесного орудия.

Наксимальное эквивалентное напряжение возникает при трёкто-чечнон расположении трактора в элементе 114. Величина эквивалентных напряжений равна 23,1 кге/мм» в начале и 15,0 кгс/нма в конце элемента.

Для переезда трактором неровностей с задним навесным орудием & транспортном положении нз рассмотренных 88 вариантов трёхточечного и четырёхточечного расположения трактора на опорных хатках при упрощенной расчётной схеме выявлен вариант с наибольшими нагрузками. Максимально© эквивалентное напряжение равно 28,è кгс/мм® ув начале'и 37,8 кгс/мм» в конце элемента 158,

Для переезда неровностей трактором с задним и передним орудиями в транспортном положении из рассмотренных 76 вариантов трёхточечного и четырёхточечного расположения трактора на опорных катках выявлен вариант с наибольшими нагрузками. Максимальное эквивалентное напряжение равно 33,1 кгс/мм2 в начале и 22,9 кгс/мм* в конце элемента 114. При этой нормальные напряжение равны 33,1 кгс/ммг и 22,8 кгс/ми* и касательные напряжения равны 0,27 кгс/нм3 и 0,27 кгс/ммг соответственно в начале и конце данного элемента.

Варианты наибодьиего нагружения рамы при различных способах агрегатирования трактора при переезде .неровностей, определённые по уточненной расчётной схеме, представлены в табл.1. Результаты расчёта напряженного состояния рамы при крутом повороте при pàздичныx способах агрегатирования по уточненной расчётной схеме даны в табл.2. Из анализа данных таблиц следует, что режим переезда неровностей характеризуется боаее высоким уровнем напряжений, чем режим поворота. При агрегатировании трактора передним и задним навесными орудиями величины эквивалентных напряжений выяе, чем при других вариантах агрегатирования.

Сопоставлением расчетных и экспериментальных величин эквивалентных напряжений в наиболее нагруженных зонах рамы при упроченной и уточненной расчётных схемах с учетом коэффициентов динамичности (К«=1,5) установлено, что при переезде неровностей с передним и задним орудиями в транспортном положении расхождение этих величин находится в диапазоне 61 - 74* по упрощенной схеме и 18 - 38% по уточненной расчётной схеме (табл.З);

Уровень напряжений при переезде неровностей является достаточно высоким и существенно превывает величину предала выносливости, что объясняет появление тредин усталости в раме при эксплуатационных испытаниях.

Величины эквивалентная напряяанкв в наиболее нагрунешшх зонах лонжеронов серийной конструкции раки

при переезде трактором неровности по уточненной расчетной схеме___

• Расчетные величины эквивалентных напряжений К.ГС/НМ3

Конер Зона Ева орудия С задним орудием С передн.и зада.орудия«

конечного рамы

ялеионта в начале в конце в начале 8 конце в начале в конце

Первая 0.86 0.94 0,99 1.07 3,41 3,54

опора •

214 за III 2.32 3.05 2.76 3,95 6.04 6.24

203 опоров 2.В7 2.74 4,51 3,99 5.03 5.45

330 Шастая 4,41 4,14 5,12 5,47 7,23 6.36

; опора

141 Перед XII 5,51 6.65 5.22 б.37 12.36 14.75

j 130 опорой 12.02 10,61 14,4В 12.21 24.14 21.29

263 ' Пятая 12.05 11,28 3.16 5.63 1В.12 17,14

| 271 опора. 11.23 10,69 5,63 5,99 17,14 16,39

Таблица 2.

Бе-личины эквивалентных напряжений в наиболее нагруженных зонах лонжеронов серийной конструкции рамы п {-и крутом повороте трактора по уточненной расчетной схеме_

1 Расчетные величины эквивалентных напряжений кгс/мм3

Номер конечного элемента Зона рамы Без орудия в начале в конце С задним орудием в начале в г-онце С передн.и задн.орудиями в начале в конце

67 Первая опора 3.90 3.85 4,45 4.41 5.63 5.61

214 За XII 2.68 2,41 3.98 3.76 4.93 4,59

203 опорой 4.37 4.23 4.96 4.98 7.02 6.91

330 Шестая опора 1,94 1,79 3.67 3.41 3,52 3.21

141 130 Перед III опорой 6.93 13.28 6.16 12.8 9,53 14.98 9.20 14,85 13.33 20.23 12.37 19.71

265 271 Пятая опора 5.96 S.33 5.33 4.85 9.80 8.75 8.75 7.95 9.27 8.54 6.54 7.99

Сопоставление расчетных я экспериментальных величин напряжений в лониеронах серийной конструкции раны прс переезде трактором неровности с передним и задним навесныни орудиями по расчетным схемам Опорные катки 4-10-8г Узловые точки упрощенной схемы: 109-110-60;

Узловыа точки уточненной схемы: 219-220-104;

¡'■- V -1 таая Номер Зона Номер Величины эквивалентных Расчетные эквивалентные Расхождение

схема конечного раки датчика напряжений в эксплуа- напряжения при коэффици-

элемента на раме тации кгс/мм3 енте дин-ти 1.5 кгс/мм* %

40 Первая 65 6.29 15,98 61

опора

Упро- 89 Третья 38 6.49 24,13 73

щая- 90 опора 381 6.70 23.86 72

пая 137 Шестая

опора б 6,34 24.16 74

67 - Первая 65 6.29 5.31 18

опора

Уточ- 214 Третья 38 6,49 9, Эб 31

нен- 203 опора 38» 6.70 8,17 18

ная 330 Шестая

опора б 6,34 10.29 38

¡¡•pgfbif посвяаана обоснованию рекомендаций по со-

вершенствованию конструкции рамы. Предложено в качество основного мероприятия изменить конструкцию рамы: между кронштейнами первой, второй, третьей, четвертой, пятой и иестой опор торсионов развить кронштейны упоров так, чтобы они соединяли соседние кронштейны опор в единую пространственную конструкцию. Положительным фактором такого решения является применение для крепдеиия кронштейнов упоров торсионов стиховых сварных соединений, создающих наименьшую концентрацию напряжений по сравнении с другими видами сварных соединений. Кроме того, рекомендована доработка по известиин правилам конструкций вспомогательных накладок на верхней полке лонжерона, которые существенно снижают сопротивление усталости нэ-эа высокой концентрации напряжений.

Исследовано напряженное состояние усовершенствованной . конструкции рами при режимах, рассмотренных в главе 2. Результаты расчетов представлены в табл.4. Сопоставление расчётных величин эквивалентных напряжений в сравниваемых конструкциях рами показало, что при переезде трактором неровности с передним И задним орудиями напряжения снижены на 29Ï в зоне первой опоры,на 65 к S4X в зоне третьей опоры, на 30 и 42Х в зонах аестой, пятой опор.

B_jisxГЛЧM,, рассмотрен метод оценки долговечности рам иа стадии проектирования на основе расчёта НКЭ, априорной информации, о статистических закономерностях нагружения рам тракторов и свойствах распределений долговечности рам.

Использовано известное выражение для средней величины накопленного повреждения в единицу времени

D «

if о <Мл

где Oi-Uft—KOk - минимальная амплитуда напряжений (при 01=0,5)

для конструкции с развивающимися трещинами; СПгю* - максимальная амплитуда напряхений, учитываемая в расчёте; Пц-среднее число полных циклов за единицу времени; - плот-

ность вероятностей распределения полных циклов амплитуд; - степенное уравнение кривой усталости с параметрами : {fj, - средняя величина предела выносливости, fviç. - абсцисса точки перегиба кривой усталости, ГП - показатель степенного уравнания для вероятности Р-0,5,

Как показано а трудах ряда исследователей, удовлетвори-тельноа согласие с эмпирическими распределениями дает распределение Ванбулла с плотностью вероятностей

Величины эквивалентных напряжения в наиболее нагруженных аонах лонжеронов усовершенствованной конструкции рамы , при переезде трактором неровности по уточненной расчетной схема ____________|

- Расчетные величины эквивалентных напряжения кгс/кн* ;

Номер зона Без орудия С задним орудием С перйдн. и задн.орудиями!

конечного раны

¡элемента а начале & конце а начале В Конце В начале s конце 1

67 Первая 0.62 0.66 0,75 0,824 2.39 2.51

опора ;

214 За III 2.88 3,01 2,71 2,07 5,88 6,07

203 опорой 2,72 2.59 4,39 3.89 5,67 5.22

330 шестая 3.07 2,94 3,47 3,70 4.91 4.68

опора 1

141 : Перед III 1,91 2.24 1.71 2.04 4,64 5.16 ■

130 опорой 4.31 3,8В 5,41 4.75 3.81 7.95 ! 1

| 265 Питая 7.15 6,62 3.00 3,06 10.б 9,96 \

| 271 опора 6,62 6,22 3.06 3.26 9.96 9.47

со

гдо О и Ь - параметры насштаба и формы, связанные со статистическими характеристика«« распределении (математическим ожиданием £ и коэффициентом вариации V ) соотношениями

Е-аГ(| + '/ь), «>

где Г* - гамма-функция.

Проведенный в НПО Н&ТИ анализ значительного числа случайных процессов напряжений в рамах и других металлоконструкциях мобильных маоин (более 10000 процессов) показал, что коэффициент вариации У распределений амплитуд полных циклов изменяется в пределах 0,3 - 1,2. В этом диапазоне изменения коэффициента V величины О. и Ь с достаточной для практики точностью (до 2Х) определяются выражениями

Ь- У"1'079, ч (5)

а = е/(о,55У-ЦБ7\г+ 1.02), (6)

в которых О и Ь явно зависят от у .

Используя степенное уравнение кривой усталости, выражения (I) и (2), запишем формулу для оценки средней долговечности деталей (при сумме относительных долговечностей, равна« еданицэ) в_виде ,

. , . Т- = 1ЩоШг> ■ <7>

где 0*2/1 ДР " разность значений функции вероятностей

р»спределе«шя ТС**

I > ч

др - р&М"} (8)

Упростим формулу <8), прашав допущение о той, что Дрз | можно корректно использовать тояько приЬ>2. В случаях, когда меньшую потребность расчета обеспечивает ЛР— 0,85•

Учитывая рассмотренное «. используя формулу

Стирлингд, формулу (?) запивем » веда

т - 1 (9)

Яц£24х(Ш+1>0

где % .

X * I + ту''07», 135,2 « 28В/(ц8&^)>

Используем параметры кривой усталости рамы те-зкггрз ДТ-75Н, близкой по конструкции раме трактора Т-£5'3; ® »кзиакт образования трецин <Г(г *гс/мм=, Ш =4,48;

циклов; ь кончит возникновения предельного состояния ^ -2.7 хгс/мм2,ГГ» -4,39; Ы(г =-5 10е циклов.

Основные идеи предлагаемого метода оценки на стадии проектирования долговечности рам сельскохозяйственных тракторов: 1) Математическое ожидание Е амплитуд полных циклов равно средним значениям напряжений, определенным в результате расчёта НКЭ напряженного состояния элементов рами. 2) Величина среднего числа полных циклов за единицу времени Пц определяется на основании следуваих соображений: коэффициент нерегулярности "ЗС случайного процесса напряжений находится в диапазоне (0,20 - 0,98) и представляет собой от-новение среднего числа пересечений среднего уровня напряжений к среднему числу экстремумов в единицу времени частота свободных и вынужденных колебаний подрессоренных масс тракторов на упругой подвеске делит в диапазоне 1,2-5 Гц. Если принять, что половина среднего числа нулей случайного процесса напряжений в единицу времени равна средним значениям частоты колебаний подрессоренных масс (3,1 Гц), с учбтом диапазона X <0.20 - 0,88 при средней величине 0,69), получим, что среднее число полных циклов случайного процессу напряжений за единицу времени равно 2,62 1/сек.

Используя рассмотренный подход, оценку средней долговечности Т" серийной конструкции раны для наиболее опасного типичного режима нагруяения проведен по формуле (9) при среднем коэффициенте вариации распределения амплитуд полных

циклов уч.0,75-

Расчет выполнен для зоны приварки первой опоры подвески к лонжерону раны, поскольку при эксплуатационных испытаниях в 1991 г. после 3200 ч. в этой зоне раны отмечена развивающаяся поперечная трецнна лонжерона длиной 60 мн. При расчёте средней долговечности использованы результаты исследований режимов работы гусеничных сельскохозяйственных тракторов и никропрофнлей грунтовых дорог и полей, проведенных В.Г.НеЯченко, в.В.Ереминин, о.А.Завьяловым. _

В результате расчёта получена величина Т =2000 ч (расхождение с результатами испытаний 10Х). Следует отметить, что предложенный метод оценки средней долговечности является приблиаенным в связи с тем, что он содержит большое число допуцений. Необходимо дальней«®« накопление опита расчетов

по рассмотренной методике с данными экспериментов. >

оэдик выводи

1. Разработан новый метод расчете на прочность р*м гусеничных сельскохозяйственны* тракторов с иногоопорной ииди-

видуальисй упругой подвеской на основе метода конечных элементов <НКЭ), многовариантного подхода х условиям нагруаания и вычислительного эксперимента. На примере раны трактора Т-250 показано, что применение упрощённой расчётной схемы приводит к расхождении расчётных и экспериментальных величин эквивалентных напряжений в лонжеронах на 81-74*. Следовательно, ряд допущений для этой схемы некорректен. Уточнённая расчётная' схема рамы для МКЭ лучва отражает условия нагруае-ния и характер взаимодействия рамы с опорными катками. Выявлено, что уровень напряжений в поперечных брусьях существенно ниже, чей в лонжеронах. Расхождение величин эквивалентных напряжений при переезде неровностей находится в диапазоне 18-38Х по сравнение с данными тенэоиетрического исследования рамы в эксплуатационник условиях, что свидетельствует о практической приеклемостк метода расчёта.

2. Установлено, что при переднем навесном орудии более нагружены зоны передней опоры подвески; при наличии заднего навесного орудия более нагружены зоны вестой опоры. Наиболь-^ нее нагрухение ракы. выявлено при переезде трактором неровностей и трйхточвчной опоре на катки. При хрутом повороте наибольжие величины напряжений отмечены около центра давления трактора (п зонах 3 и 5 опор).

3. Величины касательных напряжений незначительны,, эквивалентные напряжения обуславливаются в основном нормальными напряжениями в элементах от изгиба и кручения рамы, имеющей лонхе^оны к поперечины замкнутого профиля. Уровень напряжений в раме при переезде неровностей является достаточно высоким и существенно превышает величину предела выносливости, что объясняет появление тревин усталости при эксплуатационных испытаниях.

4. В результате обобщения статистических закономерностей случайных процессов нагруления рам сельскохозяйственных тракторов отмечено: а) случайные процессы относятся к вирс-хополоснык; коэффициент нерегулярности находится с диапазоне 0,20-0,38, коэффициент вариации распределений амплитуд полных циклов напряжений - в пределах 0,30. - 1,2 со средними значениями 0,58 и 0,75 и среднеквадратичными значениями 0,13 и О,15 соответственно; распределения этих коэффициентов не. противоречат нормальному закону; б) частоты свободных и вн~ нулдеииых колебаний напряжений в ранах гусеничных сельскохозяйственных тракторов при движении по неровностям грунтовых дорог и полей лежат гг диапазоне 1,2-5: Гц со средним знача-

имен 3,1 Гц. При среднем значении коэффициента нерегулярности, средние Числа экстремумов равно 2,82 1/с.

5. Предложен новый метод оценки на стадии проектирования долговечности рам гусеничных сельскохозяйственных тракторов на основа обобщения статистических эакономерносте! случайных процессов нагрухения тракторов и использования реву льтатов расчета параметров напряженного состояния рам МКЭ. Сопоставление расчётной и экспериментальной оценок средней долговечности рамы показало приемлемость рассмотренного метода .

8. Серийная конструкция рамы обладает недостаточной статической прочность» и усталостной долговечностью в зонах первой, третьей и пятой опор. Разработанные рекомендации по совервенствоваиип конструкции рамы позволяет снизить уровень нагруженности элементов рами при переездах неровностей в наиболее опасных зонах на 29-65*. В результате расчета показано, что усовериенствованна« конструкция рамы обеспечит увеличение средней долговечности примерно в 3 раза.

Основное содержание диссертации опубликовано в работе:

1),. Дмитриченко С.С., Ониетеиа И.А. Оценка напряжённого состояния рамы гусеничного сельскохозяйственного трактора на стадии проектирования. Тракторы и сельхозмавкны (в печати).

Подписано к печати 12.11.92. Зак.582. ОбУём 1.0 и.я. Тир. 100 экз.

Типография НГТУ.