Аналіз адекватності компьютерної моделі малогабаритного навантажувача і результатів експериментальних досліджень

Мусаєв З.Р., бакалавр

Науковий керівник – доцент, к.т.н., Єфименко О.В.

Харківський національний автомобільно - дорожній університет

Область вживання навантажувача на базі трактора Т-16МГ досить широка. Це вживання їх на малих будівельних майданчиках, невеликих об’ємах робіт по розробці, копанню і переміщенню сипких ґрунтів. Також навантажувачі можуть застосуються в малих господарствах, фермах, в дорожньому будівництві.

Нами запропоновано нову конструкція стріли навантажувача. Для неї виконано статичний і динамічний розрахунки методом кінцевих елементів. Виконано порівняльний аналіз одержаних результатів.

При порівняльному аналізі двох металоконструкцій (рис. 1) на операції упровадження в штабель матеріалу, можна зробити висновок про меншу навантаженість нової стріли як по статичних напругах так і по динамічних навантаженнях. На традиційній стрілі навантажувача коливання мають велику амплітуду, що свідчить про великі динамічні навантаження, коефіцієнти динамічності відповідно рівні 1,19 і 1,07.

Також потрібно звернути увагу на те що в новій конструкції даний режим навантаження викликає менші статичні напруги, що свідчить про рівноміцність конструкції. Максимальні напруги відповідно рівні 55 МПа і 80 МПа в традиційній металоконструкції.

При порівняльному аналізі графіків зміни напруги при операції копання потрібно також наголосити на великих амплітудах металоконструкції. Хоча максимальні значення напруг виникаючі у момент часу 0,7 с. Майже однакові 96 і 100 МПа, але статична напруга при цьому

навантаженні в традиційній металоконструкції менше, але за рахунок більшого коефіцієнта динамічності навантаження має більше значення.

а) б)

Рисунок 1 – Стріла стандартна (рис. а) і модернізована (рис. б)

При порівняльному аналізі графіків зміни напруги при операції переїзду через перешкоду прямокутної форми, потрібно наголосити на високій амплітуді коливань в металлоконструкції в порівнянні з новою. Таке зростання амплітуд можна пояснити тим, що при даній частота навантаження близька до резонансної. Хоча максимальні списи напруг однакові 40 МПа, але таких моментів навантаження біля старої стріли ще два, а біля нової стріли наступне пікове навантаження досягає всього лише значення в 31 МПа.

Аналіз навантажень робочого устаткування при різкому гальмуванні і кидку педалі зчеплення нової стріли, і його порівняння з аналогічним графіком металоконструкції стріли, що використовується, дозволяє зробити висновок про меншу динамічну навантаженості елементів стріли і невеликого зниження статичних навантажень в цих елементах.

Проаналізувавши одержані графіки можна зробити висновок, що нова конструкція стріли є більш міцною і стійкою до динамічних навантажень.

1 – кріплення стріли до гідроциліндра; 2 – шарнірне съеднання стріли;

3 – накладка; 4 – стик швелера і стріли; 5 – кріплення ківша до стріли

Рисунок 2 – Графік зміни напруг у металоконструкції при позацентровому додатку навантаження на операції навантаження

1 – кріплення ковша до стріли; 2 – cтик швелера й стріли; 3 – кріплення стріли до гідроциліндра; 4 – шарнірне з'єднання стріли; 5 – накладка

Рисунок 3 – Графік зміни навантажень у режимі копання

У результаті проведених розрахунків на ЕОМ одержані графіки змін напруг від часу.

При удосконаленні металоконструкції схильних до змінних навантажень прагнуть зменшити коефіцієнт динамічності. В більшості випадків для цього необхідно збільшити власну частоту коливань металоконструкції що понизить можливість появи резонансів в металоконструкції.

Перед виконанням динамічного розрахунку виконано необхідний розрахунок на власні коливання металоконструкції. В результаті виконаного розрахунку власна частота коливань нової металоконструкції виявилася вище ніж біля попередньої. Це свідчить про більшу жорсткість металоконструкції.

Виходячі з осцилограм, це відобразилося на характері поведінки металоконструкції при навантаженні. Оскільки частота коливань сили, впливаючої на робоче устаткування навантажувача, має невелике значення то, природньо, зменшення динамічних навантажень буде прямопропорційно збільшенню власних частот коливань.

У цілому, при аналізі одержаних графіків змін напруг можна зробити висновок про те що коливання в новій металоконструкції затухають швидше і практично непомітно появи великих амплітуд.

При аналізі процесу упровадження в штабель матеріалу чітко просліджується різниця амплітуд виникаючих в цих металоконструкціях, коефіцієнти динамічності 1,06 та 1,18 відповідно.

При аналізі решти видів навантаження одержані аналогічні, проаналізованому вище, результати. В цілому по всіх аналізах режимів навантаження спостерігається зниження коефіцієнта динамічності.

Основними способами удосконалення металоконструкцій з метою зменшення динамічних навантажень є збільшення частоти власних коливань.

На підставі одержаних результатів можна зробити висновок про доцільність вживання запропонованної металоконструкції.

Дата добавления: 2015-07-16