автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Расчетно-экспериментальная методика стендовых испытаний на усталость рамных металлоконструкций транспортных средств

РГ6

од

На правах рукописи

РАССОХА ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ КЕТОДИКА СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ НА УСТАЛОСТЬ РАМНЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

05.22.10 - эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОРЕНБУРГ - 1996

Работа выполнена в

Оренбургском государственном университете.

Научные руководители:

- действительный член Академии транспорта РФ. I > кандидат технических наук, профессор

Бсндаренко Виктор Анатольевич;

- доктор технических наук, профессор Шурин Константин Владимирович.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Миркитанов Владимир Ильич:

- кандидат технических наук Куча Галина Васильевна.

Ведущая организация -Научно-технический центр по тракторным прицепам (г. Орск).

Защита состоится июля 1996 г. в /^чяг.оя на засед диссертационного совета К 064.64.01 в Оренбургской государст нон университете по адресу: 460352 г. Оренбург, пр. Победы. 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Оренбурге государственного университета.

Автореферат разослан южя 1996 г.

Ученый секретарь ч диссертационного совета кандидат технических наук доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Надежность транспортных средств в эксплуатации во многой определяется их несущими система»«, ресурс которых в соответствии с доминирующи« в настоящее вреня принципом должен быть ограниченным с установленной вероятность!) неразрушения. В этой связи существенно повышаются требования к точности оценки долговечности новых конструкций несущих систем на ранних стадиях разработки, что заметно снижает риск создания недостаточно долговечных и чрезмерно металлоемких конструкций без многократного повторения различных испытаний доработанных вариантов.

Точность оценки ресурса, прежде всего, требует выявления реальных условий нагружения несущих конструкций и юс адекватного воспроизведения при исследовательских и доводочных стендовых испытаниях. Поскольку указанная проблема решена не полностью, тема диссертации актуальна и представляет несомненный научный я практический интерес.

Разработка и совершенствование методов и средств оценки долговечности соответствует программам Академии наук. Академии сельскохозяйственных наук. Академии инженерных наук и Академии транспорта РФ. принятым в 1991-93 г.г.. а также плану НИР Оренбургского государственного университета (ОГУ) по теме Н 01890006182. выполненному в период 1989. ..1995 Г. Г.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Цель исследования состоит в повышении эффективности НИОКР по созданию рамных несущих систем транспортных средств с высокой надежностью и пониженной металлоемкостью путем повышения достоверности результатов стендовых испытаний приближением условий их проведения к эксплуатационным. Задачами работы, обусловленными ее цельо. является:

- проведение расчетных исследований напряжений в условиях сложного нагружения для типовых тонкостенных профилей и на их основе - количественной оценки компонентного состава погруженности в различных дорожных условиях:

- локальное моделирование типичных зон эксплуатационного разрушения сварных рамных конструкций, включая теоретическое обоснование размеров моделей;

- разработка схемы нагружения и конструкции испытательной установки с обоснованием параметров силонагружателя для обеспечения нагрузочных режимов, адекватных эксплуатационным по компонентному составу напряжений;

- г -

- разработка технических решений по совершенствованию свар ных узлов ран прицепов семейства ОЗТП и проверка их эффективност проведением стендовых испытаний:

- отработка методики оценки характеристик сопротивления ус талости узлов сварных рам по результатам стендовых испытания и локальных моделей:

- создание программно-вычислительного комплекса, автоматизм рующего расчеты на всех этапах исследований.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ - рамы прицепов семейства ОЗТП (Орског завода тракторных прицепов). Известная универсальность иетодо дает возможность распространения большинства результатов работ на рамные конструкции автомобилей и их прицепов, строительных ; сельскохозяйственных машин транспортного назначения (тракторов комбайнов и пр.).

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ включала расчеты на основе уточненно] теории тонкостенных стержней с использование« ЭВМ: тензонетричес кие исследования на натурных конструкциях и моделях при дорожны: и стендовых испытаниях: статистический анализ процессов нагруже ния: локальное моделирование: стендовые испытания с целью оцени долговечности и характеристик сопротивления усталости. (ХСУ) раз личных конструктивных вариантов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

- получены зависимости для выделения компонент напряжений I условиях сложного нагружения для типовых тонкостенных профилей:

- разработаны методические основы локального коделированю зон усталостного разрушения сварных рамных конструкций, вклвчал определение размеров локальных моделей;

- разработан метод расчетного обоснования параметров сило-нагрухателя установки для испытаний локальных моделей на усталость.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ:

- разработаны схема нагружения и конструкция устройства ям ист/талия локальных моделей, позволяющие обеспечивать нагружение, адекватное эксплуатационному по компонентному составу напряжение; положительное решение ВНИИГПЭ о выдача патента РФ на изобретен«! подтверждает новизну предложенных технических решений;'

- разработанные на Сазе полученных аналитических зависимостей и алгоритмов программы образуют вычислительный комплекс, поз-

воляюпшй выделять конпоненты напряжения, действующих в элементах рамных конструкция, формировать режимы их нагружения при стендовых испытаниях, определять размеры локальных моделей и параметры силонагружателя, контролировать режимы нагружения:

- проведена оценка нагруженности опасных зон рамы полуприцепа ОЗТП-9551 в различных дорожных условиях:

- предложены технические решения по совершенствовании сварных узлов соединения лонжерона и поперечины рам прицепов семейства ОЗТП:

- полученные • по результатам испытаний локальных моделей ХСУ повышает достоверность прогнозирующего расчета ресурса за счет учета конструкторско-технологических Факторов реального производства и компонентного состава нагружения. и позволяют значительно сокращать стоимость и продолжительность доводки по сравнению с дорожными, полигонными и стендовыми испытаниями натурных конструкций.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Разработанная методика и программновычис-лительный комплекс, а также результаты проведенных исследования используются в НТЦ по тракторным прицепам (г. Орск) и в КИБ стендовых испытаний Нефтекамском автомобильного завода при доводке несущих систем прицепов и автомобилей-самосвалов. Подтвержденный суммарный годовой экономический эффект от внедрения результатов работы составляет около 1.6 млн. рублей по курсу рубля на январь 1991 г. Доля автора - 725 тес. рублей.

Отдельные результаты работы используются в учебном процессе кафедры "Автомобили" ОГУ.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на: Всесоюзной науч. но-техническоя конференции "Методы ускоренных стендовых испытаний агрегатов тракторов и сельскохозяйственных машин на надежность" (Челябинск. 1991 г.): 50-й научно-методической и научно-исследовательской конференции КАДИ (Москва. 1992 г.): Международной научно-технической конференции "Концепция развития и высокие технологии индустрии ремонта транспортных средств" (Оренбург. 1993г.): I областной конференции молодых ученых и специалистов Оренбуржья (Оренбург. 1993 г.); региональной конференции молодых ученых и специалистов Урала и Поволжья (Оренбург. 1994 г.): II Российской научно-технической конференции "Концепция развития и высокие тех-

нологии производства и ремонта транспортных средств" (Оренбург. 1995 г. ) : семинарах и конференциях Оренбургского политехническогс института (сейчас - ОГУ) (1989. ..1995 г.г.).

Работа "Прогнозирование усталостной долговечности несущи систем транспортных средств", выполненная с участием автора, удостоена диплома I степени на областном конкурсе работ нолодш ученых и специалистов в 1993 г.

1 Диссертация обсуждена и рекомендована к защите на объединенном семинаре кафедр "Автомобили" и "Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей" ОГУ.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 18 работ.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА. Диссертация общим объемом 212 страниц состоит из введения. 5 глав, выводов, списка литературы из 129 наименований и приложений (акты внедрения, сводная таблица зависимостей. описание и распечатка текста программ): содержит 115 страниц машинописного текста. 32 рисунка. 7 таблиц. 47 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность работа, сформулирован научная проблема, цель исследования и основные положения, выноси мые на защиту.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приведен обзор публикаций по теме диссертации, определены перспективные направления и вопросы, имеющие недоста топнул научную проработку, поставлена задачи исследования. Отмечено. что в решение проблемы обеспечения требуемой статической прочности и усталостной долговечности элементов кегаллоконструкцй транспортных машин внесли своими трудами большой вклад ученые: Г.Г.Баловнев. В.Н.Белокуров. В.В.Болотин. В.Е.Боровских. Н.Ф.Боча-4 ров. В.Вейбулл. А.С.Гусев. И.В.Декьянушко. С.С.Дкитричекко, Н.Я.Емельянов. V.Н.Закс. В.П.Когаев. А.П.Кельчаков. В.И.Киркита-нов. D. В. Перчаткин. Е. К. Почтенный. В. Л. Райхер. А. А. РакицкиЯ, В. А. Светлицхий. C.B. Серенсен. Л. А. Сосновский. И.Н.Степнов, В.Т.Трощенко. В.И. Труфякоаг. Э.Я.Филатов. И.С.Цитович. К.В.Щурин, Н. Н.Яценко и другие.

Анализ публикаций позволил сделать следующие выводы:

1. Данные по металлоемкости и надето ста несущих систем (в том числе отремонтированных по существующей технологии) автомобильной и сельскохозяйственной техники свидетельствуют о несовершенстве не только конструкций и технологии ремонта, но и современной методики их доводки, так как этот этап предназначен именно для устранения конструкторско-технологических недоработок.

2. В современных условиях в общем объеме доводочных испытания существенно возрастает доля стендовых, что влечет за собой развитие соответствующих методов и вызывает необходимость разработки средств испытаний, позволяющих воспроизводить нагружение объектов, адекватное эксплуатационному.

3. Стендовые испытания натурных несущих систем являются дорогостоящим мероприятием, отличающимся высокой металло- и энергоемкостью. Для снижения затрат предпочтительными являются испытания отдельных зон конструкции, лимитирующих ее долговечность. -локальных моделей.

4. Теоретические и экспериментальные методы исследований прочности и долговечности несущих систем развиваются в направлении уточнения всего комплекса действующих нагрузок, вызывающих их сложное пространственное нагружение. Однако, задача определения компонент напряжений в несущих системах для условий реальной эксплуатации в настоящее время полностью не решена.

5. Существующие методы формирования режимов нагружения при испытаниях узлов и элементов несущих систем учитывают долевой состав эксплуатационной нагруженности только с качественной стороны. Однако, именно он определяет не только вид и характер разрушений по месту возникновения и направлению развития усталостных трещин, но также номенклатуру и очередность появления разрушений.

На основании выводов сформулированы задачи исследования, изложенные во вводной части автореферата.

ВТОРАЯ ГЛАВА содержит методические основы обоснования режимов нагружения при стендовых испытаниях локальных моделей, использование которых позволяет решать вопросы отработки оптимальной технологии изготовления или ремонта, оптимизации форм, прогнозирования долговечности крупногабаритных, дорогостоящих объектов при существенном снижении стоимости, сокращении продолжитель-

ности и повышении достоверности результатов испытаний.

Локальное моделирование долговечности определяется следую® ми постулируемыми критериями подобия по усталости натурной сва| ной конструкции и модели: 1) равенство напряженно-деформирован» го состояния (НДС) локальной области, в которой формируется развивается на начальном этапе усталостная трещина; 2) равенсп поперечных сечений элементов; 3) равенство остаточных напряженй 4) идентичность материалов: 5) идентичность технологии сварки.

В рамах усталостные трещины зарождаются и распространяют« преимущественно в зонах соединения элементов сваркой, следов; тельно. сварные швы является локальными зонами, опасными в скыа усталостного разрушения. Совпадение значений остаточных напряк ний от сварки в натурной конструкции и в вырезанной из нее мод? ли. содержащей лишь участок шва. принципиально невозможно. Т£ как шов и околошовная зона модели освобождаются от влияния осте точных напряжений всего периметра шва конструкции. Поэтому, исхс дя из продольной симметрии рамы, в качестве локальной модели ис пользовалась ее часть, содержащая узел соединения участка лонже рона и участка поперечины цельным сварным швом по технологи» применяемой в серийном производстве.

Оценка НДС моделируемых опасных зон проводилась путем тензс иетрирования и расчетов. На первом этапе по показаниям тензоре зисторов определялись напряжения вблизи краев полок и стенок исс ледуемых тонкостенных элементов несущих систем, где согласно за кону парности касательных напряжений напряженное состояние опре деляется только нормальными напряжениями. Затем, используя линей кый закон изменения напряжений в полках и стенках профилей и ко ординаты тензорезисторов. по полученным зависимостям определи лис действительные максимальные напряжения в угловых точках сечений.

На втором этапе производилось выделение компонент напряжени от действия основных видов нагружения по Формуле, предложений В.З.Власовым

- - " в

б - бр ♦ б' ♦ бг ♦ б"--- — -у,--- х. ♦ — •«, .

Г I, I, 1ы

где б - нормальные напряжения в произвольной точке несуще системы, являющиеся функцией четырех переменных - напряжений о' изгиба в вертикальной б' и горизонтальной бг плоскостях, стеснен

ного кручения б" и растяжения-сжатия бр: х,. У«, и» - линейные и секториальные координаты точек действия приведенных напряжений.

Обобщенные силы (продольная N. изгибающие моменты Нх и М,. бнмомент В) и моменты инерции I,. I,. 1и определяются как интегральные выражения соответственно напряжений и координат по всему сечению, поэтому окончательно инеем

/ б-1-<1Г / б-учН1 / б-х сЗГ / 6 ы-й¥

г т т т

б - - ♦ ----у.--;-X. * -:-•(!>, .

Г * ¡у*й? 1х* /иг-(ЗГ

г г г

С помощью вычислений приемами строительной механики определенных интегралов от произведения функций или от квадратов функций. представленных соответствующими эпюрами, были получены выражения для определения компонент нормальных напряжений, действующих в поперечных сечениях элементов, для профилей, наиболее часто используемых в транспортном машиностроении для изготовления раи-ных конструкций: швеллеров с полками равной и неравной ширины, уголка, зетобразного. омегообразного и коробчатого профилей, круглой трубы.

Во всех расчетах вместо обычных, соответствующих гипотезам теории тонкостенных стержней В.З.Власова, использовались полные секториальные координаты, учитывающие депланацию сечения относительно контура средней линии, определяемые в соответствии с гипотезой плоских нормалей.

Стендовые испытания локальных моделей должны проводиться при НДС. адекватном эксплуатационному. Выполнения этого условия можно добиться обеспечением определенных размеров локальных моделей и параметров силонагружателя испытательной установки. Соответствующий метод расчета был разработан для пролета участка лонжерона между точками закрепления длиной Ьа. определяемой конструкцией установки. Были получены следующие выражения для расчета необходимых параметров:

- длина поперечины локальной модели

б"» 1и к,зГ1 к,

и---:-♦ е чст ♦ а, ;

Р, 1,зП*(к,/2) и

длина рычага приложения нагрузки 6W„-Iu -k„

Lp

К» Кп

Pt'L,-L,-u ( ch — tti kn - sh —) LB Ln

- сила максимального нагружающего воздействия

4 •б\г1,

р - -:

-Соар

- угол между направлением действия нагружающей силы и пло костью, перпендикулярной оси поперечины

9 - аг^ <бг,1,У / 6вд1х Х).

Здесь: 1«. I,. 1« и X. У. ю - линейные и секториальные м менты инерции профилей и координаты точек действия приведенн напряжений: а, - координата центра изгиба профиля лонжерона: е эксцентриситет закрепления поперечины: Ь» - расстояние от соед нения поперечины с лонжероном до точки на поперечине, в котор определяются напряжения при тензометрировании: кд и к„'- характ ристические числа, зависящие от отношения жесткости при чист кручении к секториальной жесткости, соответственно для лонжеро и поперечины: Рв - вертикальная составляющая силы нагружаще воздействия: 6*д. бгл. б", и 6й, - максимальные компоненты напр жений. действующих соответственно в лонжероне и поперечине.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ описана методика и приведены результаты те; зометрических исследований эксплуатационной нагруженности наиб лее нагруженных зон рамы полуприцепа ОЗТП-9554 - узлов соединен; лонжерона с поперечинами N2 и КЗ.

Исследования проводились на участках грунтовых дорог с а сохшими колеями, имеющих характеристики: грунтовая дорога в удо1 летворительном состоянии (УГЛ) - L - 800 м. Н - 32.48 см. SH 12.8 см: разбитая грунтбЬая дорога (РГД) - L - 600 к. Н - 55.1 см. SH - 20.3 см. где L - длина участка регистрации нагруженно» ти. Н и S„ - среднее значение и среднее квалратическое отклонен высот неровностей. При нивелировании участков условная горизо!

тальная плоскость проводилась через дно самой глубокой впадины.

Скорости движения на участках равнялись 25 км/ч для УГЛ и 20 км/ч для РГД. Загрузка полуприцепа номинальная - 10 т. Применят лась полумостовая схема соединения с одним активным и одним компенсационным датчиками 2ПКЛ-10-100. Для регистрации и обработки результатов испытания использовался комплекс, составленный из коммутатора на герметизированных магнитоуправляемых контактах, усилителя ТА-5. осциллографа К12-22, преобразователя графиков Ф018 и ПЭВМ, совместимой с IBM.

По полученным "в главе 2 зависимостям и алгоритмам расчета, положенным в основу программы для ЭВМ. были проведены статистическая обработка и анализ компонентного состава зарегистрированных напряжений. Погрешность обработки аппаратурного комплекса составляла не более 3%. погрешность оценок характеристик нагру-женности - 10... 15*.

В результате анализа установлено: 1) Распределения динамических напряжений в лонжероне и поперечинах приемлемо описываются центрированным нормальным законом. 2) Процессы нагружения - широкополосные с коэффициентом нерегулярности 0.65-0.8 и коэффициентом вариации 0.74-0,96. 3) Наибольшая нагруженность узлов зарегистрирована на РГД - напряжения 137 КПа в поперечине узла N 2. 4) Напряжения от изгиба в вертикальной и горизонтальной плоскостях. стесненного кручения и растяжения-сжатия составляют соответственно 65-81*. 14-19*. 25-39* и 2-14* от величины максимальных напряжений, действующих в исследуемом сечении на УГД, и 46-74*. 25-33*. 40-56% и 4-1IX - на РГД. 5) При ужесточении дорожных условий доля напряжений от изгиба в вертикальной плоскости снижается, а от кручения и изгиба в горизонтальной плоскости возрастает; соотношение максимальных напряжений в лонжеронах и поперечинах меняется от 1.13...1,21 на УГД до 0.89...0.92 на РГД .

Полученные результаты были использованы при разработке испытательного оборудования и формировании режимов нагружения.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ описаны оборудование, методика и результаты стендовых испытаний локальных моделей для оценю! долговечности и ХСУ различных вариантов узловых соединений.

Анализ эксплуатационных разрушений позволил предложить техническое решение, обеспечивающее устранение такого характерного

очага зарождения усталостных трещин, как пересечение сварног шва. соединяющего половины коробчатого профиля поперечины со шво приварки объемной усилительной косынки. Для проверки эффективное ти технического решения были проведены стендовые испытания 2 до кальных моделей серийного и 6 - опытного узлов. ' Нагружение по предложенной схеме обеспечивалось разработан

ным устройством (рис.1), содержащим средство для передачи воз действия от силовозбудителя на локальную модель, состоящее и: подшипникового узла 1. служащего для восприятия нагрузки от сило возбудителя, рычага 2 с направляющими салазками 3. соединенного I фланцем 4. который крепится на поперечине 5 локальной модели пос редством монтажных сварных шов. а также двух болтовых зажимов 6, закрепляющих участок лонжерона 7 через упоры 8 на основании 9.

Длина рычага приложения нагрузки регулируется перемещении подшипникового узла 1 по направляющим салазкам 3 рычага 2. а уга передачи нагрузки на рычаг и величина нагрузки устанавливают« регулировкой нагружателя. Возможность варьирования компонентам] нагрузки приближает условия испытаний к эксплуатационным.

Нагружение локальной модели осуществляется (рис.2) однга приводом без разделения потока мощности - силой Р через рыча] наклонно к оси поперечины в вертикальной плоскости, параллельно! этой оси. При этом возникает крутящий момент на поперечине и дв< составляющие нагружающей силы - горизонтальная и вертикальная. Закрепление участка лонжерона в двух точках обеспечивает возможность его вертикального и горизонтального изгиба в пролете межщ точками закрепления. При этом горизонтальный изгиб лонжерона создается горизонтальной составляющей нагружающей силы, вертикальны® изгиб - ее вертикальной составляющей, а стесненное кручение -* совместным действием сосредоточенных крутящих моментов, образованных обеими составляющими нагружающей силы, линии действия которых проходят в общем случае не через линию центров изгиба профиля лонжерона. В результате поперечина подвергается кручении я вертикальному изгибу, а лонжерон - вертикальному и горизонтальному изгибу и стесненному кручению. В предлагаемой схеме остается нереализованными напряжения растяжения - сжатия лонжерона, однако исследования показывают, что их величина незначительна.

Все модели были испытаны в условиях регулярного нагружения при одинаковом внешнем силовом воздействии, обеспечивающем напря-

Рис. 1. Устройство для испытаний узлов на усталость

жения б.,,-125 «1а в опасной зоне. Кагружение осуществлялось пульсирующим цилиндром-домкратом, входящим в состав испытательной системы ?и фирмы ИегКзюИргиГтазсМпеп (ГДР). Режим нагруженкя выбирался с помощью тензодатчиков. наклеиваемых на локальную модель. Испытания прекращались при наличии трещины усталости в соединении лонжерона с поперечиной длиной более 40* от периметра его поперечного сечения. Средняя живучесть опытных узлов составила 121.9 тыс. циклов, что составляет 40.4 X от общей наработки.

Для построения линии регрессии, описывающей левую ветвь кри-

вой усталости для опытных узлов, было использовано трехлараметри-ческое уравнение, предложенное Е.К.Почтенным

Н"Т 1П {*• -"-'}■

< где 6« - предел выносливости: N - число циклов приложения нагрузки до разрушения: 6 - максимальное напряжение цикла: 0 -коэффициент выносливости: V, - параметр, характеризующий наклон кривой усталости в полулогарифмической системе координат.

Параметры 6ц. у0 и 0 определялись по методу наименьших квадратов разности (бщ - б«)г. где бц - частное значение предела выносливости 1-той модели. 6» - среднее значение пределов выносливости испытанной выборки, путем перебора ряда значений 0. Переход от параметров 0 и V, к стандартным ХСУ - числу циклов до точки перелома кривой и параметру и. характеризующему угол наклона левой ветви кривой, построенной в двойных логарифмических координатах. осуществлялся по зависимостям

Нс - 0 / 6„ и V,- Е(6». т).

Было получено следующее уравнение линии регрессии левой ветви кривой усталости

б - 3.813 - 0.321" Н

с ХСУ при_вероятности неразрушения 0.5:

б* - 72.5 мла: Нс - 1.240- 10* циклов: в - 3.12.

С использованием методов математической статистики определены точность оценки и 90 и 95%-ные доверительные интервалы значения и среднего квадратического отклонения предела выносливости.

Места зарождения и характер развития трещин в локальных моделях идентичны эксплуатационным, что подтверждает правильность ч выбранного режима испытаний. Факт отсутствия при испытаниях ло-* кальных моделей опытных узлов эксплуатационного разрушения, на устранение которого было направлено изменение конструкции, может свидетельствовать о его целесообразности.

<а»

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ определены область применения и ограничения для использования полученных зависимостей и методов расчета, а также представлены результаты внедрения работа в практику доводки конструкций рамных несущих систем.

Показано, что полученные зависимости применимы и для случа-

ев. не рассматриваемых в теории тонкостенных стержней В.З.Власова: неоднородных граничных условий закрепления элементов несущих систем и сдвига срединной поверхности, присущего коротким стержням. Ограничения в их использовании относятся к элементам несущих систем, отличным от тонкостенных стержней, например, некоторым кронштейнам, в которых проявляются эффекты, присущие искривлениям тонких оболочек.

Результаты проведенных исследований используются в НТЦ по тракторным прицепам (г. Орск) и в КИБ стендовых испытаний Нефте-камского автомобильного завода. В практику доводки конструкций несудах и ходовых систем прицепов и автомобилей-самосвалов внедрены: метод оценки компонентного состава нагруженности. метод оценки ХСУ натурных конструкций по результатам испытаний их локальных моделей, алгоритмы и программы для реализации расчетных частей перечисленных методов, а также устройство для испытаний узлов несущих .систем на усталость. Положительным эффектом внедрения разработок являются: сокращение сроков НИОКР за счет повышения производительности труда конструкторско-экспериментальных подразделений, сокращение продолжительности и снижение трудоемкости. материалоемкости и энергоемкости испытаний. Доля автора в подтвержденном годовом экономическом эффекте от внедрения составляет 725 тыс. рублей по курсу рубля на январь 1991 г.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана расчетно-экспериментальная методика решения важной прикладной задачи повышения достоверности результатов стендовых испытаний узлов рамных несущих систем транспортных средств приближением условий их проведения к эксплуатационным.

2. Разработан метод оценки компонентного состава напряжений для уточненного анализа нагруженности рамных конструкций. Отработка его применения произведена на примере рамы полуприцепа ОЗТП-9554. Установлено, что напряжения от изгиба в вертикальной и горизонтальной плоскостях, стесненного кручения и растяжения-сжатия. действующие в элементах рамы, составляют соответственно 65-8IX. 14-19*. 25-39% и 2-14% от величины максимальных напряжений. возникающих при движении по грунтовой дороге в удовлетворительном состоянии, и 46-743!. 25-331. 40-56%. 4-11% - по разбитой

грунтовой дороге. При ужесточении дорожных условий доля напряж( ний от изгиба в вертикальной плоскости снижается, а от стесненн! го кручения и изгиба в горизонтальной плоскости возрастает. Р< зультаты оценки нагруженности рамы в различных дорожных условш явились основой для формирования режимов нагружения при плаяирс вании стендовых испытаний.

3. Разработан метод оценки характеристик сопротивления уст« лости сварных рамных конструкций локальным моделированием зон ус талостного повреждения, основанный на теории тонкостенных стер! ней и анализе компонентного состава эксплуатационных напряжения С помощью полученных зависимостей определены параметры локальнь моделей и силонагружателя установки для их испытания на уста лость.

4. Разработана схема нагружения и конструкция устройства позволяющего воспроизводить компонентный состав реальной нагру женности узлов и значительно сокращать время их доводки по сраа нению с дорожными, полигонными и стендовыми испытаниями натурнь несущих систем. Соответствие вида, характера, номенклатуры и оче редкости появления повреждений при стендовых испытаниях эксплуа тационным подтверждает правильность теоретических и методически положений выбора режима нагружения. На конструкцию устройства по лучено положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче патента на изобре тение.

5. Предложено техническое решение по совершенствованию свар ного узла соединения лонжерона и поперечины рам прицепов семейс тва ОЗТП. Проверка ее эффективности путем проведения стендовы испытаний свидетельствует о устранении одного из очагов зарожде ния усталостных трещин, характерного для эксплуатации.

6. По результатам испытаний локальных моделей получены ХС сварных узлов рам прицепов семейства ОЗТП. повышающие достовер ность прогнозирующего расчета ресурса за счет повышения точност, оценки характеристик нагруженности и учета конструкторско-техно логических факторов реального производства.

7. Разработан и внедрен пакет прикладных алгоритмов и прог рамм для ЭВМ. автоматизирующих расчеты и составляющих единый вы числительный комплекс.

8. Научно-методические результаты работы могут быть исполь зованы при доводке конструкций и отработке технологий ремонт!

других базовых узлов транспорт« машин (основания грузовых платформ. подрамников, рессор и др.). работающих в условиях периодического нагружения.

9. Результаты работы внедрены на Орском заводе тракторных прицепов и Нефтекамском автомобильном заводе и используются в ■ процессе выполнения НИОКР по доводке несущих систем тракторных прицепов и автомобилей-самосвалов. Доля автора в подтвержденном годовом экономическом эффекте от внедрения составляет 725 тыс, рублей по курсу рубля на январь 1991 г.

Основные положения и результаты диссертации отражены в печатных работах:

1. Оптимизация конструктивных параметров несущих металлоконструкций прицепов: Отчет о НИР (заключительный). / ОрПИ.- N ГР D1890006482. - Оренбург. 1989,- 95 с. /К.В.Щурин, В.D.Филиппов. И. Ф. Фаттахова/. -.

2. Расчетные исследования компонент напряжений для типовых трофилей в условиях сложного нагружения.- И.. 1991.- 31 е.- Деп. ) НИИстандартавтосельхозмаше 15.01.91 г.. N 2077- ап.91. /К.В.Щу-жн/.

3. Программно-методическое обеспечение стендовых испытаний lecymx систем сельскохозяйственных маяин на усталость // Методы гскоренных стендовых испытаний агрегатов тракторов и сельскохо-шйственных камин на надежность. Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. тф. - Челябинск. 1991,- С. 57-58. /В.D.Филиппов. К.В.Щуркн/.

4. К расчету усталостной долговечности рам транспортных редств//Там же.- с. 59-60. /В.D.Филиппов. К.В.Щурин/.

5. Экспериментально-расчетное определение компонент нагру-жнности несущих систем транспортных средств // Состояние и перс-активы развития Уральского региона. Тез. докл. XIV науч. -техн. онф. ОрПИ, - Оренбург. 1992.- С. 86-87.

6. Методическое обеспечение стендовых испытаний на усталость злов несущих систем транспортных средств // Там же, - С. 87-88.

7. Оценка параметров локальной модели и силонагружателя при тенловых испытаниях рам транспортных средств на усталость. // звестия высших учебных заведения. Машиностроение. 1992,- N 1-3. -. 79-84. /К.В.Щурин. В.П.Филиппов/.

8. О повреждавшем воздействии микропрофиля дорог // Концеп-ия развития и высокие технологии индустрии ремонта транспортных

средств. Тез. докл. Иекдународной научн.-техн. конф.- Оренбург.-1993.- С. 136-137. /В.Ю. Филиппов. К. В. Шурин/.

9. К вопросу корректировки линеяного принципа суммировали усталостных повреждений//Там же.- С. 137-139. /В.Ю.Филиппов.

, К. В. Шурин/.

10. О параметрах объекта испытаний и силонагружателя при ускоренных испытаниях несущих систем // Там же,- С. 139-141. /В. С. Филиппов. К. В. Шурин/.

11. Локальное моделирование в испытаниях узлов несущих металлоконструкций транспортных средств // Тез. науч. докл. I областной конф. молодых ученых и специалистов.- Оренбург. 1993.- С. 13-14. /В.О.Филиппов. К.В.Шурин/.

12. Линейный принцип суммирования усталостных повреждения с учетом изменения характеристик сопротивления усталости // Там же.- С. 15-16. /В.О.Филиппов. К.В.Щурин/.

13. Проведение стендовых испытаний узлов несущих металлоконструкций транспортных средств: Информ. листок. N 308-93.-Оренбург: ЦНТИ. 1993,- 3 с. /В.П.Филиппов. К.В.Щурин/.

14. Расчетно-экспериментапьная оценка усталостной долговечности несущих систем транспортных средств: Оперативно-информационные материалы.- Оренбург: ЦНТИ. 1994,- 25 с. /К.В.Щурин. В. Ю.Филиппов/.

15. Моделирование в испытаниях несуяих систем транспортных машин // Тез. докл. региональной конф. молодых ученых и специалистов Урала и Поволжья: Т. 1.- Оренбург. 1994.- С. 213-214. /К. В. Щурин/.

16. Комплексный анализ эксплуатационной нагруженности несу-V тих систем транспортных машин // Там же,- С.215-216. /К.В.Щурин/.

17. Ускоренные испытания узлов несущих систем транспортных ' средств с эксцентриситетным закреплением элементов // Концепцжя

развития и высокие технологии производства и ремонта транспортных средств. Тез. докл. II Российской каучн.-техн. конф. - Оренбург. 1995.- С. 126-127.

18. Устройство для испытания на усталость узла рамы транспортного средства. - Решение ВНИИГГО о выдаче патента РФ на изобретение по заявке Н 5038548/28 от 23.11.95 Г. /К.В.Щурин/.

Соискатель В. И. Рассоха