автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Влияние условий эксплуатации на нагруженность металлоконструкции самоходного скрепера

КСПИЕЗССЯ' (шшяроишышй ШСШГУТ:

Г> ~ ~ " ■ •

1 ,) -' Ка праг« гуяслиси

■ -г.™л£ЕЕЗА Ольга ВалеитаксЕка

гшакн; условии. ггшшэдиц на ндауяшюь . . Ш^ШОКОНСТБ'КЦ»! САМОХОДНОГО скрепера

C6.C5.D4 - Дорсшагз и строительные истина

АВТОРЕФЕРАТ.

диссертации на соискание ученой степ еда " кандидата тгхшягсетк нарт . • : -

ШПЕЕВЛЭЭЗ

гайота вапсянзяа на кс^-зяро "Основа проектирования ма^ш"1 ¿огя.-ааского иаяиностроительного института.

Каучкий руководитель: кандада? тетсничесюга наук, . доцент Ю.В.Сурагзпш ■

Научный консультант: кандидат техшчаских наук, доцент Б.Я.Дворковой

Социальные оппоненты: доктор технических наук.

профессор Г.С.Градов

кандидат технических наук, доцент Е.П.Щебдыгин •

Бедуцев предприятие: Могялевсний автозавод ш.С.Ы.Кироза

Задлта состоится /£/( 1993 г. 2 "/-О часов

па заседании специализированного Совета К 053.30.11 в Московском азтоьрбильно-дс рожном институте по адресу: 125829 ГПС, . ¡¿осяга А.-319, Ленинградский пропект, 64,- Л1АДИ, ауд. 42.

С диссертацией можно ознакомиться а' библиотеке ШДИ.

Отзывы на автореферат в дзух экземплярах, заверенные а^чатьо организации, просим направлять по адресу института.

Телефон для справок 155-03-26. '-,-••■

Аэторе|зрат разослан ЛЯ 1993 г. .

Учэшй секретарь спгцигшзярованяого Совета К CS3.20.II, яакдяза? технических нау::, доцент

Г.С.Мирзоян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Одним из важнейших направлений развития строительно-дорожного машиностроения на современном этапе является повшение производительности машин, в том числе за счет роста их типоразмеров и мощности. В связи с этим становится актуальной проблема рационального использования металла, снижения материалоемкости при обеспечении высоких показателей надежности и эффективности применения машин.

В народном хозяйстве значительное место в структуре парка ыа-еин занимает самоходные скреперы. В США ими выполняется до 4СЙ всего объема земляных-работ, в нашей стране - -?... 11%. С целью по-шпекия эффективности и производительности скреперов ведутся исследования по двум направлениям: разрабатывается принципиально новые конструктивные схемы рабочих органов скреперов и рационализируется процесс проектирования путем уточнения методики расчета с использованием ЭВМ и моделирования на.базе выявления влияния условий эксплуатации на напряженное состояние элементов конструкции.

Металлоконструкция скрепера составляет по массе до 60? массы всей машины и существенно влияет на технико-экономические показатели скреперов. Существущая .в настоящее время методика расчета ме-тадлоконструкции скрепера не учитывает в полной мере влияние условий эксплуатации на нагружеяность металлоконструкции. Следовательно, вопросы установления статистических характеристик факторов, определявших нагруженноеть металлоконструкции скреперов в условиях эксплуатации и уточнение на этой основе методики расчета, элементов металлоконструкции с целью снижения металлоемкости машины являются актуальными и имеют, научное и практическое значение.

Целью работы является установление влияния эксплуатационных факторов на нагружеиность элементов конструкции скрепера и разработка рекомендаций по снижению металлоемкости машины.'

Методы исследований. Для реализации поставленной цели работы в части-теоретических и экспериментальных исследований использовались: \ ' ...''.••.

. ыел>д статиетаческой обработки результатов обследоватм условий эксплуатации самоходных скреперов; .

метод вычислительного эксперимента на ЭШ ОС т 1032 по разработанной пространственной стержневой модели металлоконструкции по методу конечных элементов;

. • катода. nssiiaposEssra к обработан вкекэркаентаЕъшг даннш:;

истоды тензочуЕствптелысо: лакосд покрытий к тонзометричвско-го сярздалвЮ1л напряжений в слеыелтах шгструшзд»

Об-ьект исследования. Сбъеят^за исследований ябияясь иасптабнгя иодейь ыетйгяойонсгрукции егшоходнато скрепера ШАЗ-9985? к н&тур-кий »кепзрааентйлькый образец. •

Положения, звакзабыыа в работе, к trx научная новизна закявваэт-

ся в:

устаноЕлеини. экспгряавнтаяьно^статйстачесгазх характеристик иэ-Н8неная факторов, опраделяггргх условия эксплуатации (продолжительность отдельна* рабочих" onsp^iR в обчел цикле работа скрепер груктовах условий .по цкелу.ударов удврмка -ДорНИИ, толкащего усилия бульдозера-толкача, изменения дальности транспортирования грунта сгрепером, состояния подъездных гутой по коэффициенту сопротивления -качению,чгаягиыавькых уклонов дорога прх въезде и шезде из карьера) ддя условий.ресцублсю! Беларусь .й-ярайеггаарпс;к ней регионов;

усгздовлешн катскатическкх Kipasaisiîi плотное?;." р^йродеяешш вероятностей .факторовг бпрздеяяафа'услоЕия работа екргяйров;

уточнена» расчетных па-

претенно-дефоркцровакное состояике тталлоконстру1Щ!ш с угегсу ш-янз!я эксплуатационных факторов; '•■;'.*

разработке h'OEiac конструктавагс р^ашй цетаялоютнегрукцян, по— вводящих адаптироваться к'условдяа -окспвугтагсги.

Практическое значение работа закачается в уточнения ыетодикн расчета ыетахЕОкскструкцям й разработке редоиевдацк й по снижении. ее . массы ira базе установленного экеперкцентаггьйо-статксвгчесюа! путем характера изменения условий эксплуатация скреперов.

Разработаны конструктивные предлодеииа по оптаггаяьнаму рае пред е-лекк» материала и сгаженшз кета^оеяетсти Ч^ествутацей конструкции.

• Реализация работы. Результаты исследований и разработанные рекомендации по оптимальному распределению катер:;ала и crcuteiao ыетад-лоешсости металлоконструкции переданы и внедрены m 1!огаяевскон автозаводе мы.С.Н.Ккрова и в акционерка! обществе. "Ашсодор" (г.Шнек) nisi проектирования сакоходкых скреперов и других зеайеройно-транс-портных. машин.. , . ;■

Ожидаемый эк0н01агческ51й аффеггт от внедрения разработок-составил ; 220000 руб. (в 1982 г. - 69500 руб., в 1984 г. - 94500 Щб., в 1986 г. - 56000 J&6.). : : - v ' : • ■ %

'"'•■.• 2

Апробация работ» Оснозныэ лолояення диссертапионноЯ работа докладывались ка научно-тбянкческоЯ конференции "Лоеыаеиие надежно» сти и долговечности детадой ыапин, механизмов и сварных кснструтекй" в г.Иинсаз з 1982 г., на II ВсесошноЯ конференций по.механизации и автоматизации зеиляныя работ в стрсятольстзэ з КИСИ а 1966 г., на 51-Я научно-методической и научно-исслздовгтальсяой конференции НАД!! з 1993 г.

Публикация. По результата« исследований опубликовано 7 статей, получено 3 авторотах свидетельства. • •

Структура и работы. Диссертационная-работа состоят из ззз-

дения, г ее 711 глаз, основных результатов, пуводоэ я рекомендаций и приложения. Содержание работы изложено на. 210 страницах, з тем числе 39 рисунков, 15 таблиц, 13 страниц приложений. Список литература ояяпчает 53 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введения отпечена актуальность проблема,-■ определена цель исследования, приведены сбгцие характеристики работа, основкнэ полстэ-кия, внносямые.на заг?1ту, и практическая ценность таполненккх автором работ.

В паевой глаза диссертации -рассматривается'состояние вопроса расчета металлоконструкции самоходного сгсрегтера. •

Вольет зжладем в изучение рабочего процесса сгфеперов являются работы А.Н.Зеленина, К.Г.ДомброЕского, ,Ц.И.Гальперина,-В.И.Баяовнева, Ю.А.Зётроза,- К. А. Артемьева»; Е.Р-.Петерсаг А.М.Холодова, Д.й.Федорова, И.П.Борадачзва,- Д.И.Яяепяова;. Н.А.Уяьяг?ова, '.О.Б.Дейнего, А.И.Демияен-ко, Е.Ю.Малвнозского и-других ученых.:

Основный принципа. расчета- иетаягейокствуюий. излоаекн- в работах В.А.Ряхина, С.А'.Пгикрагова,- А.А.Борусвзич,' В.Г.Ес.тобоева, Б.А.Еонда-ровича, 5.-Д'.5ввдз и -другие, •• ' •

Анализ арозецеккас ис&теглзанйй,- а. тага» сравнение -действительной тартана нзи-Ьуавния; мфт^ляэаскетрукцна :с расча'ткигк- величинами напряжений попалали, что:

действительная картина кагрзяйэияя иетйдяояспструкции не соответствует расчетной. - -- - . сущйстгучяая мвтоцяка расчета' не- учитывав»; вероятность работы скрепера в • различных- ритмах и милей®-условий бшиуатецаи-.на. нагруженное» металлоконструкции;

прочностной расчет выполняется для отдельных элементов металлоконструкции по приближенным расчетным схемам с единым коэффициентом динамичности для транспортного режима без учета сложности взаимодействия элементов; ' .

нз рассматривается влияние угла и высоты приложения толкающего усилия со стороны бульдозера-толкача на величину нагрузок в.элементах скрепера.

Исходя из изложенного, в данной работе целью исследований ставится установление влияния эксплуатационных факторов на нагружен- ■ ность металлоконструкции скрепера и разработка на этой основа рекомендаций по снижении меташтоемкости машины.

В соответствии с поставленной целью работы были сформулированы для последугацего ранения следующие задачи:

I. Получить статистические гистограммы распределения плотности верояностей факторов, определяющих условия эксплуатации скреперов С грунтовых условий по числу удароз ударника ДорйИИ, толкакцего усилия бульдозера-толкача, дальности Транспортирования грунта скрепером, состояния подъездных путей по коэффициенту сопротивления качении, максимального уклона дороги прн въезде и выезда нз карьера ).

2- Определить математические законы распределения плотности вероятностей названных вше эксплуатационных факторов. -

3. Уточнить расчетные схемы и внешние нагрузки на металлоконструкцию скрепера, исходя, из результатов статистического анализа ха-' рактера изменения.эксплуатационных факторов и продолжительности отдельных рабочих операций в общем цикле работы скрепера. :

' 4. Исследовать влияние угла и высоты приложения толкающего усилия со стороны бульдозера-толкача на нагружекносгь металлоконструкции скрепера.

5. Получить экспериментальным путем значения коэффициентов динамичности для тяговой рамы, ковша, задней рамы и седельно-сцепного устройства скрепера.

6. Разработать пространственные стержневые модели элементов металлоконструкции, и предложить методику расчета с учетом статистического анализа условий эксплуатации.

7. Предложить конструкции, адаптирующиеся к условиям работы, а . также дать рекомендации по рационализации существующих конструкций по металлоемкости.

8. Выполнить экспериментальные исследования металлоконструкции скрепера на натурнсм образце в условиях эксплуатации.

9. Провести исследования на физических моделях конструкций, адаптирущихся к условиям работы, а также оптимизированной по металлоемкости суцествутяцией металлоконструкции скрепера.

10. Определить технико-экономическую эффективность от предложенных рекомендаций.

Во второй главе "Характеристика факторов, ■ определяющих' условия работы скреперов" представлены результаты статистического анализа условий эксплуатации скреперов, который выполнялся с целыэ определения влияния отдельных эксплуатационных факторов на нагруженность конструкции.

.Данные исследования включили установление уточненной продолжительности огдатьных рабочих операций в общем цикле работы скрепера; статистических характеристик грунтовых условий работы скрепера в карьерах и на строительных объектах республики; характеристик изменения толкакцего усилия бульдозера-толкача, работающего со скрепером; изменения дальности транспортирования грунта-скрепером в условиях, строительных объектов республики; характеристики изменения коэффициента сопротивления качению .при работе скреперов в различных условиях эксплуатации; характеристики изменения уклонов дороги при въезде и выезде скреперов из карьера.....

Статистические данные по условиям работы скреперов были получены в результате обследования технического состояния и условий эксплуатации свызе 500 машин в 41 карьере в республике Беларусь и прилегающих к ней регионах. Наблюдения проводились автором в течение семи лет. Хронометраж по продолжительности отдельных рабочих операций в общем цикле работы скрепера проводился по месту испытания натурного образца.

На рис.1 и рис.2 представлены диаграммы продолжительности отдельных рабочих операций в общем цикле работы скрепера. Установлено, что производительное время, то есть время, в течение которого машина заполняет свои функции погрузи н транспортировки грунта, составляет 70...80^ общей продолжительности смены. Время транспортировки составило. 64,6?» времени цикла, время набора - 4,89%, в том числе время набора грунта без толкача - й,б£ от времени набора, время выгрузки - -1,75Й, Еремя ожидания загрузки-выгрузки -.7,39$,

На транспортном режиме время выезда из карьера груженого скрепера составило 6,19$, время перевозки грунта в зону отсыпки - 57,77%, транспортировка и разворот порожнего скрепера - 36,04$.

Таким образом, основными режимами работы являются режим набора грунта и транспортный режим груженого скрепера.

гу 4

' Рис. I Диаграмма распределения режимов в общем цикле работа скрепера " * I - транспортный режим, 2 - режим, набора грунта 3 - режим выгрузки, 4 - свидание загрузки

Рис.2 Диаграмма распределения -. транспортных режимов I - время транспортирования грунта, 2 - время движения порожнего, скрепера, 3 - выезд из карьера груженого скрепера

Анализ рабочего процесса и условий эксплуатации самоходных скреперов показал, что основными, факторами, определяющими надежность ма-пин, а, следовательно, и нагруженность ее элементов, являятс« грунтовый ф>н по числу ударов ударника ДорНИИ С, тяговое усилие бульдо-. зера-толкача Т, дальность транспортирования грунта скрепером Ь , состояние подъездных путей по коэффициенту сопротивления качению у" , ; максимальный уклон дороги при въезде и выезде из карьера I . ! В результата обработки статистических данных по обследованию ' условий эксплуатации самоходных скреперов в республике Беларусь и ; прилегающих регионах были получены математические выражения законов | распределения плотностей вероятностей названных вышб эксплуатацисн-I ных факторов. Доказано, что из исследованных законов распределения I; (экспоненциального, нормального, логарифмически-нормального и закона I Вейбулла) отдельные факторы наиболее адекватно описываются законами: ! грунтовые условия работы скреперов - законом распределения Бей-булла с параметрами: М(С) =» 6,31; бс = 3,686; \) с * 0»584;

толкающее усилие бульдозера^-толкача, применяемого при работа со скрепером - логарифмически-нормальным законе» распределения с параметрами: М(Т) » НО кН; 0Г' == 27,998; ^т =» 0,254;

дальность транспортирования грунта - законом распределения Вейбулла с параметрами: Ж Ь ) » 3,786; б^ > 2,639; » 0,597;

величина коэффициента сопротивления качето - законом Вейбулла с параметрами: Ы<^ ) * 0,107; б^ - 0,066; ч)^ ■■■ * 0,611;

~ значения уклонов дороги при въезде и выезде из карьера - лога-рифмически-иормальныы законом распределения с параметрами: Ы( I ) =■ 5,91; Ос - 2.96? - I 0,501.

Проверка адекватности законов подтверищена критериями согласия -Пирсона и Мизеса.

Полученные результаты исследований были использованы далее при разработке уточненной методики расчета на прочность к надежность металлоконструкции скрепера.

В .третьей главе "Уточнение методики расчета металлоконструкции скрепера с учетом вероятностного характера изменения факторов, определяйте условия эксплуатации" рассматривается влияние конструктивных особенностей на нагружетяоеть метахлояенструкции.

Устано!что угол и высота приложения толкающего усилия определяют нагрузки в конструкции: максимальные нагрузки- возникают при догрузке задней оси (угол действия бульдозера-толкача оЬ ■ -20°). Соотношение между высотой приложения толкающего усилия и евдельно-

сцепного устройства определяет величину момента а седельно-сцелном устройстве: минимальное значение момент имеет в случае примерно одинаковой высоты расположения' кронштейна седельно-сцепного устройства и буфера скрепера.' Увеличение высоты приложения толкаоще-го усилия ведет к снижении нагрузки на конструкцию,

Высота приложения тоагиивЦето усилия определяет также значение горизонтальной составляющей усилия набора грунта: с увеличена-, ем высоты увеличивается усилие набора грунта. Разработаны конструкции буфера (а.с. №953114 и а.с. »1033656), позволяющие за счет высоты и угла приложения толкающего усилия регулировать усилие набора грунта и нагрузки в металлоконструкции.

Далее рассматривается влияние конструкций седельно-сцепных устройств" на нагруженность металлоконструкции скрепера. Анализ конструкций седельно-сцепных устройств позволил установить, что введение, амортизатора и дополнительной третьей степени свободы, приводит к снгасения нагрузок на металлоконструкцию на 20...25$. Если же конструкция седельно-сцепного устройства имеет две степени сво-; йоды, то при выполнении прочностного расчета следует рассматривать скрепер как двухзвенный механизм, парнирносачлененный, учитывая треть» степень свободы за счет максимального уклона дороги при въезде и выезде из карьера. • • -

На основании изложенного выше были уточнены расчетные схемы: на транспортном режиме рассматривается поворот груженого скрепера при выезде из карьера с попаданием диаметрально: противоположных колес в колею; в режиме набора грунта - случай, когда усилие толкача приложено под углом 20° вниз (догрузка задней оси),и вверх Свыве-шивание задней оси) с несимметричным упором ножа в препятствие.

В работе выполнен анализ методов прочностного расчета и предложена уточненная методика расчета на прочность и надежность.

" В .качестве метода прочностного расчета металлоконструкции скрепера принят метод конечных элементов ввиду его универсальности; к полной приспособляемости к ЭВМ.

Предлагаемая Методика , прочностного расчета отличается от существующей тем, что расчетные режимы я исходные значения величин внешних нагрузок принимаются в соответствии со значениями математических ожиданий эксплуатационных факторов, определенных в глазе 2.

При определении параметров конструкции по известным законам изменения эксплуатационных факторов устанавливался закон распреде-.

дення платности вероятности налргиени.1 п отдельны* оленен-ах. -гл-ределят-сих безотказность работы, а по ним безотказность рчбсти элемента . нее!» конструядаи а различных режимах к в общем цикле ракеты скрепера. На рис. 3 представлена блок-схема методики рдсче?:л мэт1л-локонструкции скрепера.

В четвертой главе "Схема методики уточненного прочностного расчета металлоконструкции скрепера с учетом дзГстеия установленных , факторов" приведены пространственные стерадегые моцсли ковха и задней рамы скрепера МсАЗ-99В57 пэ методу конечных элементов и выпел-нен прочностной расчет,- результаты которого будут в дальнейшем сопоставлены с экспериментальными данными.

. Разработана программа перехода от внутренних усилий к иапря- • жаниям в элементах и выполнен соотаетствучщий расчет, позволивший ; дать оценку нагруженное та каждого из элементов по езчекио.

■ Анализ, нагруженное™ металлоконструкции по результатам прочностного расчета позволил разработать комплекс конструктивных и технологических мероприятий по снижению метадлоемксста и повышенна . надежности скрепера. Конструктивные рекомендации по 'перераспределение материала позволили снизить" металлоёмкость конструкции на

5.. '.v.-.;

_. С целью снижения нагрузок предложены принципиально новые кон. струкции задней, ракн, адаптирующиеся к условиям эксплуатации, с

переменной* высотой приложения толкающего усилия я с поворотным бу-" фером; разработаны конструкции шарнирносочлененной тяговой рамы скрепера с амортизатором а шарнире; разработана конструкция ковша с уклоном днища в продольной плоскости и уклоном стенок в попе; ч-•ной плоскости. -

. Для снижения нагруженности элементов, работающих при знакопостоянных нагрузках, разработан способ сборки с предварительным на-грулением деталей на б - 0,17% бг, что позволило снизить погруженность элементов на 80. „.85$.

В пятой главе "Результаты экспериментальных исследований нагруженности металлоконструкции скрепера" изложены методика и результаты экспериментальных исследований нагруженности металлоконструкции самоходного скрепера. . '

Целью экспериментальных исследований явилась проверка адекватности разработанной математической модели металлоконструкции

скрэпера реальной конструкции путем сравнения результатов прсч-

• - ■

Задание характеристик машины -

Определение статистических характеристик условий работы

Карьерные факторы Дорожно-транс портные факторы. Временной фактор ■ —

Грунтовый , ■ фон . Усилие толкача Дальность транспортировки - Коэффициент сопротивления качению Уклон въезда и выезда из карьера

Установление законов распределения факторов

Математическое ожидание , Дисперсия

_ц Определение расчетной нагрузки Выбор расчетных режимов

I

Определение запаса прочности >.'•-

Разработка пространственной модели по МКЭ |

Расчет внутренних усилий н напряжений в элементах ■модели Классификация элементов по отказам на основе эксплуатационных данных

X

"О" - неотказывающие "1" - отказ наблюдался

Сравнение фактического и допустимого запаса прочности , ' '"■'

X

Рекомендации по изменению параметров конструкции

X

Установление законов распределения напряжений в элементах

X

Определение Р^ ("Ь ) в ^ - м режиме Определение Р^ ("Ь) в цикле

Разработка схемы элементов сложной системы и определение Р ) всей системы

Рис.3 Блок-схема методики расчета ..металлоконструкции скрепера

постного расчета г.о"результатам исштаний шлноразмёрного образца, в услозиях эксплуатации; отработка конструктивных решений,-представленных в главах 3, 4, и: проведение экспериментальных исследований физической модели с улучшенными параметрами; уточнение экспериментальным путем коэффициента динамичности для отдельных эле- ментол. ■. ' :

Объектами исследований явились опытный образец скрепера МоАЗ-' 95357 и масштабная модель металлоконструкции скрепера, выполненная - из оргстекла з масштабе 1:5.

. Полевые испытания-натурного образца проводились на строитель-. ■ стее автомобильной дороги в Столбцсвском районе Шнекой области. ' Регистрирование напряжений в металлоконструкции осуществлялось с помоцьгс гензсйетрической аппаратуры: о с шя/о графа К-12-22, усилителя ТА-5, для питания аппаратуры использовались аккумуляторные . батареи. ' '. ... : : ■ .

С целью снижения объема тензометрироведия для седельно-сцел-нога устройства проводились предварительны-? испытания методом тен-зочувствительинх лаковых покрытий, позволившие определить места концентрации и направления главных напряжений по картине трещино-образования лаковой поверхности, что в дагьнейпем сократило объем тензомегрированкя и.сделало его целенаправленным. Установлено, ,. что левая часть кронштейна седельно-сцепнсго устройства нагружена более, чем-правая. • ; > \ • -

Тензометрические испытания седельно-ецепного устройства,, ков-па, тяговой и задней рамы подтвердили адекватность математической модели опытному образцу: среднеквадратиченэ отклонения для всех . элементов составили 10... 15л, и только дл*: отдельных сечений - . . ' 25Й, что в целом находится в нормальных пределах. . .

Анализ динамикинагдузск^ действугацик на металлоконструкция, позволил уточнить экспериментальным путек коэффициент -динамичности: для коша - Кд = 2; для тяговой рамы"- Кд = 2,5; для задней рамы - К„ = 2; для седельно-сцепного устройства - Кд = 2,5 в от-'-.личии от. общепринятого единого коэффяциекга динамичности для всех • элементов металлоконструкции Кд =2.

У . ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, 'ВЫВОДЫ >1 ГШ0ЩЦАЦШ1 ч

I. Анализ технического состояния и.условий эийцуатащ'Л само-

ходких скреперов позволил вскрыть характер влияния эксплуатационных факторов на натяженность.металлоконструкции скрепера. Cono- -ставление расчетных величин напряжений в металлоконструкции с результатами испытаний свидетельствует о несоответствии данных, по- . лученных расчетом, действительной картине нагружения. Прочностной расчет выполняется с единым коэффициентом динамичноста, без учета факторов, определяемых условиями эксплуатации и влияпцих на нагру-женность металлоконструкции. Расчетные схемы не/учитывают действующие факторы и характер их изменения от условий эксплуатации.

Отмеченные факты определили актуальность постановки и решения задачи установления влияния эксплуатационных факторов на ма-груяенность элементов конструкции скрепера, и разработку рекомендаций по снижения металлоемкости калшн. . . . ■ •

2. С цельв установления характера изменения эксплуатационных факторов и их последущего учета при расчете металлоконструкции скрепера получены статистические гистограммы распределения плотности вероятностей грунтовых условий по числу ударов ударника ДорНШ С, толкащего усилия бульдозера-толкача Т, дальности транспортирования грунта L , состояния подъездных путей по коэффициенту сопротивления качении , значения максимальных уклонов дороги при въезде и выезде из карьера L для условий республики Беларусь' и прилегапцих к ней регионов. Уточнена продолжительность отдельных операций в общем цикле работы скрепера. - -

3. Определены математические законы распределения плотности вероятностей названных вкае эксплуатационных факторов:

а) для грунтовых условий имеет место распределение Вейбулла с математическим ожиданием У(С) ='.6,31 и среднеквадратическим отклонением 6ç = 3,685;

б) для толкащего усилия бульдозера-толкача - логаркфмичес-ки-нормадькый закон с математически!» ояиданием М(Т) = 110 кН к среднеквадратическим отклонением. От = 27,938 кг!;

в) для дальности транспортирования грунта.- распределение Ьейбулла с математическим ожиданием M(L) = 3,786 км и среднеква-дратическкы отклонением = 2,639 км;

г) для величины коэффициента сопротивления качении - закон Вейбулла. с математическим ожиданием M= 0,107 и среднеквадра-тйчеикнм отклонением б^ = 0,066; "

д) для значений.уклонов дорога при въезде и кз карь-

• ' ' V ; 12

ера - логарифжчесхи-нориальный закон с математическим .ожидание* Й(Ь)Я 5,9Г? и среднекв&дратичесгим отклонением б I я 2,963.

4. Исходя из результатов статистического анализа характера изменения эксплуатационных факторов-и продолжительности отдельны1» рабочих операций в обцен цикле работы скрепера, уточнены расчетные схемы и величины внешних нагрузок.

При расчете на прочность в качестве расчетных нагрузок принимав тся нагрузки, соответствующие математическому ожидания эксплуатационный факторов, как наиболее вероятные величины, з пределах доверительного интервала с учетом реальности их значений.

При расчете безотказной работы конструкции устанавливаются законы распределения напряжений в зависимости от изменения эксплуатационных факторов для элементов, определяющих безотказность работы машины. Затем расчет выполняется по принципу схемной надежности, сложной механической системы с учетом вероятности работы скрепера а том или ином режиме.

5. Установлено влияние угла и высоты приложения толкапдего усилия на нагруженноеть конструкции: максимальные нагрузки в металлоконструкции возникает при догрузке задней оси скрепера (угол действия бульдозера-толкача - 20°).

Минимальные нагрузки наметаллоконструкцию возникают 'при одинаковой высоте расположения седельно-сцепного устройства и буфера. Кроме того, высота расположения буфера определяет-величину горизонтальной составлящей усилия набора грунта.

Предложены конструкции буфера с. переменным углем и высотой приложения толкаяцего усилия, "позвалящие. адаптироваться х усло-■ виям эксплуатации. '

6. Разработаны пространственные стержневые модели элементов металлоконструкции и выполнен прочностной расчет с учетом статистического анализа условий эксплуатации.

7. Выполнетгэкспериментальные- исследования:. .

а) натурного образца -скрепера в условиях эксплуатации, при этом установлены значения коэффициентов динамичности-для коваа, седельно-сцепного устройства^: тяговойи задней рамы;

б) физической модели металлоконструкции скрепера, адаптеру- . пцегося к условиям эксплуатации, подтвердившие правильность принятых допущений и теоретических положений.

Сходимость теоретических и экспериментальных исследований- .оценивается. 7. ^. ЗСЙ» -

',""'■'' : ' гз'

8. По результатам исследований разработана конструктивные мероприятия по рационализации существующей конструкции, позволите снизить ее металлоемкость на 5...7?, а таккз предложены новые конструкции задней рамы, адаптирующиеся к условиям эксплуатации; шарнирюсоцленанной тяговой рама с амортизатором в каршре, позволяющим снизить динамические нагрузки; коша скрепера с уклоном днища в продольной.плоскости и уклоном стенок в поперечной плоскости, позволяющим рационально распределить из-, талл в зависимости от величины нагрузок, что ведет к повышенно параметров надежности малины. Разработаны технологические мероприятия, позволившие за счет предвар*,тельного нагрукения деталей, работающих при знакопостоянных нагрузках, снизить нагрузки на металлоконструкцию.

9. Ожидаемый экономический эфрзкт от внедрения результатов исследований составил-220 ткс. руб.

; Основные полог.шшя и результата исследований опубликованы в следующих работав:

• I. Суровегин Ю.В., Аяехсбэва O.S., Сидороз H.A. Исследование нагщкенности и долговечности седелько-сцопного устройства и тяговой paiEj автоскрепера МоАЗ-54бП-Д-057П//Сб. трудов СибАДИ •-ISS0.-C.37-43.

2. Алексеева 0,В. Анализ конструкций седеяьно-сцепных устройств самоходного.скрешра/Могилзв. мапиностр. кн-т.-Могилев,

; 1980.-С.38.гДеп. - в-БелНИШТЙ' 16.05.80, PI47.

3. Алексеева.О.В. Исследование нагруяегшости металлоконструкции автоскргяера методой яакоБых- пократай/МагяЕез. квгкностр, ин-т.-Шгшгез, 19бО.-С.147.-Деп. в'ЕегЖЖГй22.С6.вО, №172.

■ • 4. Алексеева О.В., .Суровёпш D.B., Батоусов Л.И. Исследование кагруженкости ^зтагдокояструкцяи самоходного скрепера/Мо-nuiEB. магапюстр. ин-т.-Могияев, IiSS.-СЛбЗ.-Деп. в ЦНИИГЗ-стройааз. 12.10.87, И43-сд07. . . г

5. Алексеева О.В., СуроЕзган Ю.В., Белоусов Л.И. Нагру^ен-ность задней'рамы самоходного скрепера й' возможность ее оптимизации путей предварительного напряжения/Могилев. маанностр. ин-т.-Могилев, IS68.-С. 136.-Деп. в ЩШГЗстройиш 25.05.83, JÎ65-сд88.

>. Аяеяеезва О.В., СуроЕоган D.B., Белоусов Л.И. Надежность узлоэ сгргпэра ИоАЗ в эксплуатационннх условиях по результатам обслздованяя/Могалев. цгжшостр." s«h-t.-Могилев, I988.-C.I47,-Деп. в ЦгЖГЭстроП\*£3 02.03.88, Е84-сд88.

7. Суровеган D.B., Белоусов Л.И. Алексеева О.В. Пути снижения напряжений в элементах ковпа скрепера/Могилев, малиностр. нн-т.-Могалев, I999.-C.I39.-Дел. в ЦНИИТЭстроПжш 24.10.89, №90 -сд89.

е. A.c. 83I9I0 СССР, Ш3 Б 02 Р 3/64. Скрепер/ О.В.Алексеева, В.Б.Суровегин (СССР)- £2741196; Заявлено 26.03.79; Опубл. 21.01.81, Бал. Я9.-2с.:ил.

9. A.c. 953II4 СССР, ШИ3 Е 02 Р 3/64. Скрепер/. О.В.Сурове-гин, О.В.Алексеева, А.Н.Макскиенко (СССР)- Ж3236035/29-03 (007189); Заявлено 12.01.81; Опубл. 21.04.82, Бпл. JK3I.- 2с.:ил.

10. A.c. 1033550 СССР, Ш3 Е 02 Р 3/64. Скрепер/ О.В.Алексеева, D.B.CypoBenm (СССР)-. JP3440I60/03; Заявлено Í8.05.82; Опубл. 08.04.83, Esa. "29.- 2с. :пл. •

Отпечатано на ротапринте Цогалэвского ыапкностроительного института

Объем I усл. печ." л. Тир. 100 экз. Печать офсетная * Подписано к печати'14.09.93 г. Заказ Р

212005, Республвка Беларусь, г.Могилев, ул. Ленина, п. 70