Разработка систем виброзащиты радиаторов сельскохозяйственных тракторов тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

ШС!ЮВСЙ'Л ЛВ'ЮЖХЛШ'.'ЕС^Й ШЮТШТ

1!а правам руиог .си

евсюгов врлп вале1ш1юшч

уда 6яэ.п4.2-752

рлзрлпэтал сясш лиероащгш радиаторов сеяьсшх0зтястбешшх тра1гг0р0в

Специальность 01.02.06 - Дшамика и прочность маши»,

пр/.боров и аппаратуры

Автореферат диссертации на соискание учаноа степени кандидата технически наук

Л.учйие руководители: доктор технических наук,

профессор. ГУСЕВ А. С

кандидат технических каук, старший научный сотрудник ПАНКРАТОВ Н.й*

Цоска - 1992 г.

Работа выполнена па г-*федре "Сопротивление материалов" Московского автомеханического института я в Научно-производственном ойъвгянании по трвкторостровнкп НПО "ШЛИ"

Научные руководители - догтор техническчх наук, профессор -Гусев А.С. - кандидат те^читесгчх наук, старший научный сотрудник Панкратов

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Геккьр Ф.Р. - кандипат технических наук, старей научный сотрудияк Емельянов Н.Я.

Ведущая организация: Производственное объедаете "Радиатор" (г.Оренбург)

Защита диссертация состоятся года

на заседании специализированного совета 063.49.01 Московского авгом. .¡аиического инс- :т7'.э по адресу: 105839, г.Москва, Е-23, ул.Б.Семеновская, 38.

Отзывы на автореферат в даух экземплярах, заверенные печатю, просим направлять ученому секретарю пегчалязирован-ного совета по вышеуказанному адресу.

С диссертаг эй ш-ю ознакомиться в Здсииотеке {ААЩ. Автореферат разослан п -1992 года.

Ученый секретарь спетдализнрованного совета, кандидат технических наук

Ю.А.Завьял в

-л

ОЩАЯ XAPAKTbPiiCTilKA РАШТЫ' "'

2.

Актуальность текл исследования. Постоянно повышающиеся требования к техническому уровно тракторов, а также ужесточение нормативов по надежности обусловливают необходимость проведения работ, направленных на совершенствование их агрегатов.

Одним из агрегатов трактора, совершенствование '-онструкп.ш которого весьма актуально, является радиатор системы охлаждения двигателя, даже незначитьльное повшение долговечности радиаторов-позволяет достичь существенной экономии дефицитных цветных металлов и сократить их импорт, а также избеуть потерь продовольствия, обусловленных нарушением технологии проведения с.-х. работ.

Основным фактором, существенно а-чяккмм на ¿олговечнооуь-радиатора, является его вибронагруженность, уровень которой зависит от конструкции системы виброзащиты.

Анализ показал, что в настоящее время в тракторостроении отсутствуют достаточно эсУфзктизные методика, позволяющие со. давать подзеску радиаторов с.-х. тракторов с требуемыми вкброзевдтньми свойствах::!. При ?тои использование имеющегося опыта решения по до б-' них задач в других отраслях машно-троения ограничено, т.к. условия эксплуатации радиаторов с.-х. тракторов является епецифячес -кими.

Цель работу - разработать методику создания к довоякч систем виброзащиты райиаторов с.-х. тракторов, а также предложить новую конструкцию унифициро б-аншес виб^оизоляторов.

• Объект исследования - радиаторы моделей I.Ula и 1Уа системы охлазсд яш. двигателей тракторов WT3-60, ДТ-75М и T-I50-. уа серий--ных и опытных подвесках. •

Методы исследований, Применены методы теории вероятностей, математической статистики, теории случайных функций и электротен-. зоаетрии. Пповошкссь математическое и натурное моделирование экс-.^атационноИ нагруг.еиноста на специально созданных для этих целей испытательных стендах.

Научная новизна. Определены статистические характеристики эксплуатационной вибронагруженности радиаторов и выявлен „сталост-, ный характер эксплуатационных отказов радиаторов с.-х. тракторов; определень. особенности нагрузке кия радиаторов при их установке на подвесках, имеющих различные упругие характеристики; разработана динамическая модель для оптимизации параметров подвески радиаторов; сформулирована концепция виброзащиты радиаторчв тракторов.

. Практическая ценность Пии веденных исследований заключаете . в сле^увдеч:.

- разработан и внедрен в практику испытаний п0 "Радиатор" и ОФ НАТИ комплекс стендов, позволяющих производить ускоренную оценку виорозащитных свойств подвески и ресурса радиаторов;

- получены характеристики сопро.лвления ^ сталости металлоконструкций рашштора, используемые ш расчетного прогнозирования их ресурса на стации п; вотирования;

1 - раэработ:. а конструкция чового унифицированного виброизоля-\ ра подвески радиатора, внедрение котооого позволит получить значительный народнохоз.. .ствеккый эффект;

■. - создана отраслевая методика "Расчет к проект.¡рование оптимальных конструкций подвесок рааиато^ лэ. отвечающих требованиям унификации, надежности и снижения металлое"кости";

- п.лучена и используется для совершенствования радиаторов в Ш "Радиг-ор" информация о нагруженности радиаторов основных модели.» с.-х. '.тракторов в типичных условиях эксп; атацкг

Реализация работы. Предложенная конструкция виброизолятора,а также разработанная методика создания и доводки подвесок радиато -ров приняты к реализации ПО "Радиатор" и начато их поэтапное внедрение.

Апробация работОснов. ^е разделы диссертационной работы соложены к г Осуждены ьа Всесоюзных научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов (НШ. 1983, 1987 гг.), Всесою ;ой научно-технической конференции "Методы и срег тва стендовых испы- -

адий „.злов и агрегатов тракторов". (г.Челябинск, 1987 г.); Ь-й научно-технической конференции "Повыпекие надежности и долговечности машин и. сооружений" (г.Киев, 1988 г.), Всесоюзной научно.-техкичес-кой .конферьь_,ли "Методы и- технические Ьредства-обеспечения надежности сельскохозяйс ценной техники" (г.Москва, ШСХОМ, 1988 г.). Всесоюзной конференции л^фективные пути повышения качества и экс-плуатец. яшой надежности машин и приборов средствам! стандартизации и унификации" (г.¿¡ахачкала, 1987 г.).

Публикации. По-теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, получены 2 авторских свидетельства на изобретения. •• ;• -Объем работы. Диссертация состо;..' из г-зедения и четырех глав объемом 151-страниц, в том числе 77 страниц машинописного текста, 18 таблиц,'34 рисунков, списка литературы из "99 наименований, 'а та*.*» 6 приложений.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальности темы иксе лтеда~1,сфор-курирована ее цель и научьая новизна.

В псавой глава проанализированы результаты иссл*.даваний эксплуатационной пибро;, груженкости, сопротивления усталости и расчета долговечности йеталлог нструкций мобильных машин, изложенные в работах Акопяна P.A., Барского И.В., Гусева A.C., Дчцтриченко С.С., Ивановой Л.Н., Нечаева В.П., Ротенб'ерга Р,В., Саввочякна В.А. ,Caev-лицкого В.Л., Силаева A.A.. Тольского В.Е., Хачатурова A.A.'и других авторов.

Показана необходимость разработки концепции виброзащиты радиатора, методов и средств создания и доводки подвески, а также необходимость разработки новой конструкции унифицированных виб^оизоля-тороз.

На основе обзора сформули]_.,ганы следую" 'е за дат- исследования:

- исследовать эксплуатационнуи вибронагруженность металлоконструкций, рядиаторо в с.-х. тракторов и определить основные фактсры, влияющие на надежность их функционирования;

■ обоснован концепцию виброзащиты радиаторов тракторов;

- на основании требований, предъявляемых к подвеске водяных ^лдкаторов с.-х. тракторов разработать-унифицированную конструкЛ"э виброизолятора; ,

- оценить агияние конструктивных параметров подвески на вибронагруженность радиаторов различных типов;

■ -"разработать кеч,ды и средства ля исследований и ускоренных испытаний радиаторов;

- разработать пинами\эскую модель для оптимизации параметров '¿истомы виброза-яиты радиатора;

- разработать методику создания и доводки подвески радиаторов.

В этой главе определены основные факторы, сказывающие влияние

на-- нагруженность радиатора и разработаны тро5овашя, предъявляемые к системе виброзащиты; приведены результаты.анализа характера типичных отказов радиаторов с.-у., тракторов в условиях эксплуатации. Установлено, что отказы носят в основном усталостный характер, а основными факторами, определяющими нагруженность радатзра, является , вибрации, возбуждаемые неуравновешенным! массами, силами и моментами сил 1шерции, обусловленный! работой двигателя, а также колебаниями рамы трактора, вызванными неров..остями пути. На основе анализа опыта исследований нагружекноста радиаторов в эксплуатационных условиях и известных технических решений, используемых при разработке систем виброзащиты агрегатов машин, разработаны требования к под-

веске- радиаторов тракторов.

Орове"а.нный анализ конструктивных особенностей систем виброзащиты радиаторов различных кашн показал, что для виброизоляторов подвесо-: радиаторов тракторов следует рекомендовать резинометалли-ческие конструкции пассивного типа, пространственные характеристики которых согласованы с полем вибрационных нагрузок, действующих на радиатор.

Во второй главе с>.исаны и проанализированы результаты экспериментальных исследований эксплуатационной вибронагруженности металлоконструкций радиаторов тракторов. При отом оценена интенсивность виброгтрукенности радиаторов основных моделей с.-х. тракторов в ти-пичньос эксплуатационных условиях и определены наиболее тяжелые режимы эксплуатации.

Вибронагрузкенность. оценивалась виброускорениями по трем'воаим-' .но перпендикулярным направлениям, а при анализе использовался суммарный вектср виброускорений_

V/ = у у/ * и/4 + Уп (л

где IV/, 1УПр , Уп - соответственно вертикальные, продольные \ и поперечное составляющие виброускоречий.

Исследовались серийные радиаторы тракторов М'ПЯ-Ш, ДТ-75Ы и Т-150К, установленные не штатных опорах. Эксперименты проводились с использованием тензометрической аппаратуры ВИ6-6ТН. Для регистра ■ ции ускорении использовались датчики ДУ-5С, а напряжений - тензоре-зисторы 2ПКБ-200 и ФКП с базой 10 мм и сопротивлением 200 Ом. Приме- ^ нялась самоходная рапиотелемагнитографическая лаборатория РТЬ'Л-З, -оснащенная радиотелеметрическим 12-канальным устройством РТУ-12И1. , Запись показаний проводилась на I-^канальном магнитографе Ек«-141 : светолучевом осциллографе К12-22.

Для характеристики виброизолирующих свойств подвески принят коэффициент Кп передачи виброускорений, равный отновению амплиту--ды максимального виброускорения V/ соответствующего узла радиатора к амплитуде максимального виброускорения рамы трактора в зоне его установки. Условие эффективности виброзащиты в данном <*пу~. чае формулируется в виде неравенства: К п ^ ^ » Это неравенство выполняется при любом уровне демпфирования в частотном диапазоне, опреде'чемом условием ///е где ^ я ^ - частоты со-

ответственно действующих виброускорений и собственных колебаний радиатора

В табл. I приведет параметры вибронагруженности радиатора трактора иГЗ-ЗО на наибопее тяжелом режиме эксплуатации.

б.

Таблица I

Параметр» вибронагружечности рапчатора трактора МГЭ-80 при движении по' грунтовой пороге со скорость» V » 28 км/ч

Элемент рашгатбра

| Направленко ^-.б^уекоренил. и/с* | Коэффи-

! ускорений

макс. | среди, [передачи Кя

Верхний бак вертикальное 16,2 12,9 0,6Е

пропояьноо 9,2 7,7 1,59

поперечное 22,6 15,7 . 1,10

Сеоццевина вертикальное 27,1 18,3 ' 1,09

продольное 14,5 12,4 2,50

поперечное 26,8 17,8 '1.30

Модуль вектора нагруженности: для верхнего бака 29,3 21,7

для сергцевины 40,8 28,4 -

Анализ результатов »».сслец/званий радиатора трактора !Я"3-80 по-казыв"чт, что наиболее нагружена его серодевина. При этом практи-. . чески на всех ревдмах вертикальные чиброускорения превышают виброускорения в остальных элементах этой модели радиатора. Наиболее тяжелый режимом яв.тяотся движение по грунтовой дороге. Уровень напряжений, зрпегистрированнш на стельных деталях подвески и боковинах радиатора, достигает уровня преде: выносливости.

Анализ результате? исследоэаний рчбронагрут.енности раш*чтора • трактора Т-15СЖ показал, что интенсивность нагруяения различных частей радиатора неодииакопа. Так, виброускорения верхнего бака.яв--яптегойя наиболее нагруженным элементом радиатора, преашаю? ускорения сердцевины в 2 и более раза. 3 продольном направлении зарегистрирована наибольшая интенсивность нагружения, в поперечном-наи-меныаая. Из вибронагруаок, зарегистрированных на сердцевине, доки-' нчруюцих в каком-либо направлении, не выявльяо. Нагруженность стальных деталей установочной арматуры достаточно высока. Напряжения в них достигают уровня 63 Ша. На латунных баках зарегистрированы напряжения в 33 Ша. Следует отметить, что практически одинаковую нагруженность имеют баки радиатора с правой и левой сторон. В то же время кронштейны и боковины слева имеют большув нагружен-' ность. что объясняется наличием слеза патрубка радиатора, соединенного коротким жестким шлангом с двигателем.

Установлено^ что практически на всех решках и во всех направлениях подвеска не обеспечивает требуе^ю вибрэизоляции. Результаты исследований нагруженности радиатора трактора Т-150К на наиболее

тяжелом эксплуатационном режиме представлены в табл. 2.

Таблица 2

Параметры виСронагрузкснкости. радиатора трактора Т-150К при движении по грунтовой дороге со скоростью V »15,1 км/ч

Элемент' [напр^ение [в^скорения. м/с2 [

! ускорений !——т~::т"—?__Ц5!еыт_

■ радиатор Верхний 6 т

Сердцевина •

Модуль вектора -нагруженности V/ : для верхнего бака

для сердцевины

макс. | средн. ¡передачи К»

вертикальное

продольное

поперечное

вертикальное продольное п леречное

21,9 Зо.О 21,8

16,7 10,6 17,9

46,7 26,7

6,4 10,1

8.7

5,6

3.8 8.4

14,8 ТО,8

1,73 4,86 2,37

1,32 1,47 1,95

Сердцевина радиатора трактора ЛГ-75М .является наиболее нзгру-женнбй, виброускорения в поперечном направлении постигают 26 м/с . Напряжения в стойках арматуры и в переднем кронштейне достигают уровня 48 Ша.

В табл. 3 приведены результаты исследований нагруженности радиатора трактора ДГ-75М на наиболее тяжелом эксплуатационном регийо.

' • • Таблица 3 Параметры вибронагруженности радиатора трактора ДГ-75К при '

_____*_§л§ км/ч

Элемент [направление [Виброускореная, м/с^[' ОДфк-

! ус^рений | {порЖ. Кя

радиатор Верхний бак

Сергцевина

Модуль вектора -нагруженности V/ для верхнего бака

дяя серчцев:шы

иерти"альное " продольное поперечное

вертикь..ьное 'продольное поперечное

11,8 20,0 14,0 '

11,2 8,8 26,0

26,9 29,6

8,2

15.0 II,9"'

8,6 6.6

20.1

20^8 22.8

1,08 4,08 1,94

1,02 1,80 3,61

Кроме того в результате исследований установлено, что сг.бро-

■ ¿л . 8.

» V-t

^екорС1г.:я pai! всех исследованных тракторов в зоне установки'радиаторов достигает высокого уровня - до 50 м/с2

Обобщая результаты исследований нагруженное?:: радиаторов тракторов I..T3-8Q, ДТ-75М и T-I50K, мояно сделать следующие ыкоды:

- серийные подарки исследованных траятороз ке обеспечивают достаточную виброз'ачиту расу.атороз;

- статистические параметры процессов нагрузяниг радиаторов различных тракторов практически одинаковы, что позволяет рекомендовать применение унифпцнрованных виброизоляторов подвески.

В третьей главе изложены концепция,положенная з основу проектирования систем виброзащиты радиаторов с.-х. тракторов.

Анализ гоказал, что наиболее предпочтительны пассивные системы виброзациты, в которых виброизеляторы предстовляпт собой рези -нометаллические конструкции. При разработке систем виброзациты следует учитывать специфические сЗОиотза резину хек конструкционного материала и соотношение частотного спектра действующих вибронагрузок относительно частот собственных колебаний радиаторного блока в различные: направлениях. Как показала исследования, каксичумы спектральных плотностей вибрсускорений, гозникаотих в местах устанозки ' радиаторов (см.рис Л), находятся з двух диапазонах частот: от I до S Гц (низкочастотная часть спектра) и от 15 до 40 Гц (высокочастотная часть спектра). Замгглке по интенсивности воздействия наблсда-(птся также и на более высоких частотах - до нескольких сотен Гц. Частоты собственных колебаний элементов эадкатора (пластин.трубок и т.д.5 и всего радиатора в целом, как упругого элемента, иСлыты-воюсего. деформации изгиба и яручекня, превышают десятки л сотни Гц. С'учетоя двух диапазонов азйстзуетих на радиатор вибронагрузок, а также упомянутых частот собственных колебаний, предстйвляется возможным снизить вибрация радиатора путем установки ого на упругих виброизоляторах и выполнения условий jfj0 > V? для высокочастотного спектра виброныгрузок и /0 для низкочастотного спектра аиоронагрузок. При этом частота собственных.колебания радиатора будет-находиться в интервале 5...10 Гц. В этом случае будет обеспечена зчикта элементов радиатора от возаеЯстзкЙ с частотами, пре- • выдающими уровни b^íz ~ V Гц...10.V2 «14 Гц. Все юздсйстйил с кеныгим: частотами.бупут (с некоторым усилением, зависяши от уровня демпфирования.) пере,чаяться на падиатор. Создание системы, обеспечивающей эффективную вибрззе^и'у радиатора о? этих низкочастотных воздействий,- нецелесообразно по двум причинам:

- необходимость постановки упругих элементов с большим ходом, что технически трудно реализовать;

- отсутствует опасность возбуждения резонансных колебаний при

У,ГЦ

Рис.1. Спектральные плотности виброускорений рам,тракторов в. зоне установки радиаторов. I-вертикальное, .2-продольиое, 3-поперечное направления.

низком уровне возникавших внброускорекий ( Кп < 2 ),т.к.частоте собственных колебаний элементов радиатора во много раз превышает чистота низкочастотных воздействий.

Следует отметить, что система виброзаштй с предлагаемыми параметрами будет выполнять eme и функции систеш ударозааиты, что доказывается расчетом, привзденныу в главе,

Выбранный диапазон требуемых значений частот /0 собственных колебаний радиатора на подвеске является исходным для сдаяушего этапа расчета- определения жесткости" упругих элементов подаески '

и (после выбора' конструкция внброизоляторов) определения их числа и расположения. После этого рассчптывалгся г&оматрическиа размеры деталей системы виброзаштк. При отсм учитываются параметры жесткости к расположения других элементов подвески (растянак, патрубков и др.).Определение суммарной жесткости и дампфирувпих свойств подвески производится в соответствии с соотношениями, описиваютши параллельное, последовательное к смешанное соединения'элементов.

Положенная в оснозу расчета параметров подвески концепция, а также разработанные требования, предъявляемые к виброизолятору под вески радиатора, позволили разработать новую конструкции? виброизолятора. Последний представляет собой резинометаллическуо конструкцию, в которой одновременно используется резиновый и металлический упругие элементы. Использование резинового элемента с большш демпфированием должно за счет снижений максимальной амплитуды колебаний при дойствш! низкочастотных вибронагрузок сгажать уровень на-груженности радиатора. Выбранние формы металлической пластины и резинового элемента и их особое взаимное расположение должны обеспечивать равенство жесткостей ви^роизолятора в различных направлениях. При этом промагаемоя конструкция позволяет за счет измене -кия ее параметров получить гамму виброизоляторов для радиаторов различных габаритов и касс. Общий виц предлагаемого зиброизолято-

2-упругий металлический злемен-е вкбрзизояятора, 3-рэ -зиковый элемент виброизо/лто^, 4-врм$фую<знй кронштейн вкброизояятора, 5-раиа (трактора).

П четвертой главе предлагаются методы к средства, предназначенные для ускоренной оценки вкброзавдтных свойств и ресурса ра -пиатсоов. IIa основании проведешшх исследований предложен расчет-110- экс периментал и шй метод создания и доводки подвесок радиаторов, заключающийся ь следующем:

- с учетом информации о спектре действующих виГронагруэок производится расчет геометрических размеров элементов внброизолятороо;

- используя разработинцую динамическую модель колебаний радиатора на попвескв, оптимизируются параметры подвески;

- на вибрационном стенде, моделирумем спектр эксплуатационных нагрузок, исслв|уются виброздщитные свойства опытных образцоз виброизоляторов и производится их наводка.

Для реализации предложенного метода создания системы виброза-щить: радиаторов разработан и изготовлен комплекс вибрационных стендов. Схема одного из них представлена на рис. 3. Конструкции суэн-- цов защнвднн oBTopcKKWi свидетельствами СССР 1229392 и IE32333.

В основу рас jthoR схемы динамической модели "стенд-псдвеска-радиатор" положена двухмассовая система, симметричная в npöдольной плоскости (рис* 4). Для описания движешь euerem выбраны б обобщенных координат и использованы уравнения Аагракжа второго рода. ' Решения этих уравнений получены методом f^-нге-Кутта на ЭЗ.М с использованием подпрограммы RK&S .

. Для сравнительной оценки эффективности различных конструкций • • виброизоляторо» проведены исследования к .испытания на вибрационных стендах радиаторов моделей I.lila и 1Уа тракторов ЫТЗ-80, ДГ-7Ы4 и Т-150К,( устанавливаемых на серийных, модернизированных, а также опытных виброизолкторах конструкции'автора. Программа исследований вклйчола совместное.и раздельное íiarpyatereie низкочастотным и высокочастотным вибровозбудителями. Проводились также испытания серийных радиаторов модели Ша на серийной подвеске для построения крк- ' вой усталости, '

Анализ результатов исследований радиатора модели I с четырьмя вариантами вибриизоляиоров показал, что наилучшие виброизолцруюпие. свойства те от опытный виброизолятор, изображенный на рис. 2. яри применении которого значение коэффициента передачи ускорений Кл минимально. Для сердцевины и верхнего бака в различных направлениях Кп имеет значения из интервала 0,40...0,62. Цри этом ускора -ния в 2,5...4,4 раза меньше ускорений, возникающих при использовании других виброизоляторов.

Серийный вль'роизоллтор имеет высокие (до 5,0) значения коэф -фициента передачи Кп , не зависящие от частоты прилагаемой на -

/

Рис. Э. Схема стенда для проведения исследований вошшх радиаторов тракторов

СР1 КР1 -ттп^ттт ¿у

/Ь

Сп

Т77Ц77,

Рис. 4. Схема динамическая шдЗли "стени-поа васке-раонато^" в продольной Носкости ,

грузки, при этой ускорения постигай? значений более 47 м/с2

Анализ результатов исследований радиатора модели Ша показывает, что при установке на серийные и модернизированные виброиаодя -теры К/1 я 7,7...8,2 к 3,9,..8,9 соответственно. При этом махсп -мальннс внброуекорс'яия достигают значений 51 и 58 м/с2. Опытный виброизолятор имеет лучше характеристики. В среднем виброускоре -ния в 2,0...2,5 раза меньше, а максимальные виброускорения не превышают уровня 17 м/с . этом обеспечиваются более высокие виб -роиззлирующие свойства. В вертикальном направлении Кп не превышает значения 0,8, тогда как для серийного и модернизированного виброизоляторов Кп * 3,9...4,0 в вертикальном направлении и достигает значения 10,0 в продольном.

Анализ результатов исследований радиатора модели 1Уа с пятью варионтами виброизоляторов показал, что ни один из них нельзя пригнать достаточно эффективным для данного радиатора. Оправдано применение опытного виброизолятора. В этом случае величина Кп минимальна (0,0,8..,1,00), а виброускоренля не пр«выдают 30 м/с2, что в 2,1,..7,4 раза меньше ускорений, Еозникаюощх при использовании других виброизоляторов. Остальные виброцчоляторы имеют значения Кп от 0,55 до 3,98. При этом виброускорения застигают значения 88м/с2.

• Обобщая результаты данных исс«аованмй, можно заключить, что серийные подвески радиаторов не обеспечивай»' достаточно дффектив -ной виброаащии*; конструкция серийгшх виброиз ляторов подвески не ' позволяет существенно упучйктъ виброэаситные сзойсгва за счет их модернизации; предлагаемая ноиая конструкция виброизоляторов подвески превосходит по параметрам эфф< стивно^ти виброзащкты серий -ные и.модернизированные виб"оизол,.горы и может быть рекомендована в качестве унифицированной конструкции.

Для определения характеристик сопротивления усталости проведены испытания 10 образцов радиаторов модели lúa. Рчэультгты этих испытаний (щисываются кривой усталости вида

wmN = с = consî

где W - амплитуда ускорений радиатора; M - число 4иклаь лагру-жения; С - константа; flfï - параштр кривой усталости.

Результаты проведенных ,гендоеых испытаний используются пая прогнозирования ресурсе радиаторов на стадии проектирования. Значения параметров m и С , полученные по результатам испытаний, представлены в табл. 4.

Нагружение описывается модель» Гоуссовского стационарного процесса с корреляционной функцией K(t) и энергетическим спект-

Таблица 4

Значения параметров кривой усталости рапиатора модели 111а

Элемент [ Критерий [ Параметры элемент прекращения !-----------г--------

I испытаний | ""

рапиатора Верхний бак

т

Га

рдцевина

Появление отказа _ 1,45

Исчерпание ресурса 1,17

Появление отказа 11,43

Исчерпание ресурса 5,39

I „

«.15-109 8,75-Ю8 1,09-1029 3,Ь2-Ю17

ром . Необходимые для расчетов долговечности средний период

пооцессч нагружения Ьв и плотность распределения амплитуд ускорений м определяется так:

V/

/м = ^ ехр

¿т

К(0)

(3)

(4)

вторая производная от

где

К(0) = 5а - дисперсия процесса, К (0) -корреляционной функции в точке ноль.

При оценке вероятности разрушения « ресурса ргтиатора можно считать, что от..аз произойдет при постижении процессом нагружения V . опасного уровня ускорений М* либо при достижении накопленным усталостгчм повреждением предельного уровня V* ■ I. Под разрушением в этом случае понимается появлен-.а недопустимой деформации металлоконструкций радиатора (тогда \л/# ■ .где \л/г -аналог предела текучести) ли б- появление трещины, вызывающей течь или недопус имое перемещение радиатора и сбответствующей критерию предельного состояния.

Как показали проведенные в ОФ НАТИ исследования, однократное нагружение радиатора нагрузкой, превышающей в 3 раза максимальную эксплуатационную (до 100 м/с"*), не вызыёаег повреждс.ий его металлоконструкций. Поэтому можно считать, что основной причиной выхода из сТроя металлоконструхций радиатора является их усталостное разрушение. Усталэстное повреждение за один цикл нагружен«, равно

/Иц^Ч/ЫЫ) (5)

Опиливая функцию _ N -М(V) соотношением (&>, получим, что поскольку в случайных процесс-х нагружения амплитуда V/ - случай -

игъ, то среднее значение устал; груженш равно:

тног^ повреждения за овин цикл на-

/М (1У/ НЫ) (6)

Подставив соотношения (.2) и (3) в формулу (6), получим

= /

/и И) =

2т/г ¿т ( 2 \ С)

Г&-)

С

г-9 Г(<*) - табулированная Гаша-фуклция.

Полагая, что суммирование усталостных повреждений происходит по линейному закону и что во время Ь происходит нагружений,

пЬлучаем, что за время £ накопленное повреждение составит величину ■ ^ _

-7-^(4 (8).

1-0

Тогда долго тчность конструкции 7 определяется из условия

/ЦТ) - /

откуда находим

Т = ^" =» С ¿о

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И В Ь В О ,П Ы

1. Полученная ин2донь дня об отказах-246 рг.;иаторов осно:.ных моделей сельскохозяйственных тракторов свидетельствует о том,что большая часть отказов обусловлена усгалост!.^ми разрушешшми,большинство которых составляю, трешины верхнего и нижнего баков, трубок сердцевины и деталей установочной арматуры.

2. Прооеденные исследования показали, что одной из основных причин отказов радиаторов является ¡¡еуаовлетюрительныв ваброза-тот'шо свойства их подвесок, коск^иодент перегачи виброускорен'-й для которьос не соответствует требованиям регион«. :ьного конструирования виброзащптных систем и находится е интервале значений от 0,35 до 8,20,

3. Сформирована концепция виброзащиты радиаторов, основан-

ная на применении резиномэталлических вибргизоляторов,обеспечива-

ющих выполнение обоснованных автором сооть^шений между частотами

собственных колебаний радиатора 1. действующих вибронагрузок.

%

4. 51а основании сЪрмулированной концепцг* рааработани технические требова!шя к системе -виброзапмты радиаторов, i редложон нот вый ушфнцировашшй виб эизолятор, представляющий собоП ре'зиномо-таллическую конструкцию, состоянию из резинового элемента, выполненного в сипе двух прямых смежных призм, оскивания которых параллелограммы. армироваша.:; снаружи кронштейном и сопрягавшихся своими боковыми сторонами с металли .эской пластиной, изогнутой в плоскости оснований призм так, как это показано на „не.2. Дяя опреде -ления геометрических размеров внброизолятора предложены расчетные зависимости.

о. Проведенный комплекс исследований эксплуатационной вибро-нагру:дОнност11 радиаторов и их подвесок f лзлкчных конструктивных исполнений показал, что применение унифицированного внброизолятора, разработанного автором, снижает возникающие максимальны^ ускорен!. , рпиатора в 2...7 раз.

G. Предложенная Методика-расчета ресурса металлоконструкций радиаторов позволяет на этапе разпаботки и испытг ий прогнозировать их ресурс.

7. Предложенный расчетно-экспериментальный метод создания и доводки подвесок радиаторов предусматривает производите выбо; частоты их собственных колебаний на подвеске из рекомендованного диапазона 5... 10 Г:д. После выбора количества места расположения проектируется виброизоляторы г.Удв. лки предложенной.конструкции. Окончательный выбор п-раметров системы е 5розащиты радиаторов следует производить по результатам моделированп колебательных процессов на ЭВМ (для че"о разработана специальная приграмма) ч испытаний на созданных для эчих цег чй стендах, защищенных авторскими свидетельствам (см.а.с. СССР » 122*392 и 1532333). Стеши, позволяет воспроизводить весь комплекс эксплуатационных нагрузок: вибрационные, тепловые, гидравлические, вследствие чего пр.. их ксполмов - • л.к достигается j .сокая достоверность результатов.

8.. Результаты проведенных автором раб г. используемые при разработке, исследованиях и доводке подвесок радиаторов с.-х. тракторов з П0"Радиатор" и ОФ НАТИ, рекомендуются к примененио при совершенствовании par -аторез тракторов. . . •

Основные положения аиссер'^ацич опубликованы в следующих работах:

I. А.с.122939«. (СССР). Стена для испытания радиатора. Н.Ы.Пан-кратов, Ю.В.Евооков и др.- Опубл. в Б.И., 1986, №7.

?. А'.с. 1532333 (СССР). Стенд для испытаний отопителей кабин транспортных средств. Евсюков Ю.В., Панкратов Н.М. и др.- Опубл. в Б.И., 1989, »48.

3. Евсюков Ю.В. Расчетно-экспермментальный метод снижения вибронагруженности водяных радиаторов,- Тезисы докладов 1и-й научно-технической конференции "Повышение надежности и долговечности машин и сооружений". Киев, 198С.

4. Евсюков Ю.В., Авербах Е.Ы. Исследования нагруженное™. водяных редиаторов и ее моделирование на стенде.- Тезисы докладов Всесоюзной науч1.^-техн! зской конференции "Исследование и совершенствование тракторных конструкций", М.. 1983.

5. Евсюков ¡0.В., Авербах Е.М. Методические особенности ускоренных стендовых испытаний на надежность воцдных радиаторов "-рак-торов и их составных частей.- Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Методы и технические средства обеспечения надежности сельскохозяйственной техники", Ы.. 1988, с.47.

6. Евсюков Ю.В., Авербах Е.М. Товыш^чие долговечности водяных радиаторов сельскохозяйствен: ж тракторов.- Тезисы докладов Всесоюзной научно-'зхнической конференции. "Совершенствование тракторных конструкций и узлов", М., 1987.

. 7. Евсюков Б.В., Авербал Е.М. Стена для испытаний радиаторов. Информационный, листок Одесского ЦНТ № 22-75, 1985 , 4с.

8.- Евсюков Ю.В.'. Автбвх Е. 1«.', Панкратов Н.М., Унификация подвесок для повышения надежности радиаторов тракторов.- Сборник докладов и тп^исов Всесоюзных совещаний по стандартизации и унификации в машиностроении. М., ВНИИНМАШ, 1989, с.217-220.

9. Еврсков Ю.В,, Панкратов Н.И., Авербах Е.М., Ветлугин И.В. Водяные радиаторы, типичные открчы и предельнее состояние.-ЦНИИТЭИтракторосельхозмап. Экспресс-информация. 'Серия "Тракторы и. двигатели". Выпуск II, М., 1987.