Совершенствование методов и средств ускоренной оценки усталостной долговечности металлоконструкций тракторов и других мобильных машин тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

МОСКОВСШ ABTOiffiXAE.iECK-iil ИНСТИТУТ-'

На права:; рукописи

5ЛЙНБЕРГ МИХАИЛ СОЛОМОНОВИЧ

уда 539.43:621.01

f

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ и средств ускор: ной 0ЦЕ1Ш УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЛГОСТй МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ТРАКТОРОВ И ДР1ГЙХ МОБИЛЬНЫ/ машин

I

Споцаальность 01.02.0i - д:;:!з;л- лч :: прочность ussin,

зриборов к зштсратури

Агторсфора^ диссертации на соискаикз учёной стопок! кандидата технических псу;:

Нзучние руководители: • дох-ор техническая ,

наук, профессор r?CGD A.C.

кандидат гехначескях наук, зтерзай научный сотрудаак Панкратов K.M.

Москва - 1992

Работе 3i:::oj:::eH3 и ¡'.осг.сзскои ьвтс:л gг?''zчес;:о:шити-.уго'я нгучпо-прогзйодстасЕном объедгненпл йо тракторо-

• строеяяд - НПО "НЖГ

Научнке рзт.ово, :тсjzí - дог.топ технических псу::, профессор Ij'cen Л.С. - кгн^изт техжчесгах uayit. сгоренй игучииЯ сотру дплк Папкрйтсв Е.М.

..0фЕЦК8ЛЬВИе ^тсоионти - ДОКТОР теХЕВЧаЫЖ наук, профессор

Ссвоздка В.А. - дзпдидат технических -наук, старик!: научшй сотг'щкк Борисов Ю.С.

яэдусее предприятие- - ПО "Влодаирскай трячторнай завод"

Задета диссертация состоится "30 " 199¿г.

в " 14- " !:асоа на заседании спс лагазировзнного сонета

• К 063.49.04 в Московском автомеханическое ¿шетазуте (М/"И) по адресу: I05B39, Комета, Е-23, ул.Б.Семеновская,28.

С ддссрптзцгей kosho ознакомиться в библиотеке МАМИ. Отзыв h¿¡ автореферат диссертация в 2-х экземплярах, : зерЕННих гербовой печагьз, просим поправлять по указах.-

• кому1выше адресу учёному секретари спддаагшзарованас: о совета.

Автореферат разослан" ЙОЯбРД 1922. г.

Ученый секрета; специализированного совета, кандидат технических BbjX.

Ю. А.Завьялов

/■ктуальность тет.-н. Одной из актуальных проблем мацпшоствоенил является .обеспеченно долговечности его ::рогукц:;::. Решение данной 'проблем! имеет зесьма важное значение, я частности, применительно к метоллоконструкциям типа рам, корпусов трансмиссий, балок осей, ' кабин тракторов и других мобильных маиин, работоспособность •• металлоемкость г торых определяют надежность к массу машин в целом. Решение ухазаггоя задач;: связано с необходимостью сойер знствования' Китодоз я средств усксретоЯ оценки усталостной долговечности конструкций, пс 'вергакгелхся в эксплуатации случайный процессам нагру-жендл. Создание и развитие таких метоноз неразрывно связано с широта! использованием вычислительной техники, I. .тематических методов вюлсльпиЯ я моделирования. Это дозволяет повысить точность оценок, увеличить производительность труда, сократить сроки доводки :: внедрение изделия машиностроения. ' ' Целью работн является создание комплекса расчетно-окслеримен-тзльных методик. поззолявгах с единых позиций, -на основе изучения закономерностей процессов наг руления металлоконструкций тракторов и других мобильных производить оценивало ;:х устало стой долговечности и планирование их ускоренных испытаний, совместив достоинства использования схематизации случайных процессов этодом пол-циклов с. преимуществами применения теории 'случайных функци... Метолн исследорпни.т. В работе использованы методы теории вероятностей и мат е.'¿а 1чс^..оГ; статистики, теорг : с.1:, лайнкх функций и дифферощиального исчисления, аппроксииа' ".1 зависимостей,тензо т-ричсских измерений :: вероятностных представлений о сопротивлении усталости.

Научна.г новизна работа состоит в следующем: I. Получено аналитическое выр-удние для закона распределения амплитуд случайного процесса, схематизированного методом полных циклов.

• 2. Выведены сооткопедая иля расчета усталостной долговечности с использованием полученного 'распределения амплитуд схеиатнзирован-ного процесса.

3. Разработана методика оценивания усталостной долговечности с использованием информации о случайных процессах кзгруыисш применительно к полученным расчетшы соотношения:.:.

4. дознана I тои:ка оп?::;.г.:лац;:и к Еыбора рззашоь ускореглых . испытаний металлоконстоукцлй с применением преилижнной методики

оценивания усталостной долговечности.

0бъекты_ксслец2вания - эл-менты зталлоконструкциЯ несущих систем и. кабин тракторов 1Л'3-80/82. Т-25Л у. Т-250.

Поактическая_ценность. 'Разработаны и пне арены /етодики оцош1-вагля усталости, л долговечности,а такг.е оптимизации и планирования ускоренных испытаний металлоконструкций м' Сильных катан. Создано ая-горк мическое,математическое, программное 5: техническое обзепече ле автоматизированных систем для обработки цанних о. эксплуатационной . нагруженности металлоконструкций и управления технологическими процессами их ¿тенаовых испытаний; обоснован релкн полигонных испытания трактора Т-25А. Обобщена информация об эк' глуатацконной нагру-■ >..„нности и долговечности рамы трактора Т-250, обоснован режим ее стендовых испытаний. .

' Р2ялиза^я_пе.2улм^тов_пабптн. Автоматизированные системы управления технологиче скими процессами стендовых испытаний металло .конструкций тракторов (АСУ ТП СИМТ) и обработки данных о режимах, динамической нагруженное™ метаг гоконструкций тракторов внедрены в Оде ком филиале НАТИ. Методика полигонных испытаний тракторов класда О,6.(на примере трактора Т-25) внедрена на ПО "ВТЗ".

л.

Апробация работы. .Результаты работы докл-. лвались на следующих Всесоюзных конференциях: "исследование, испытания и-повышение технического уровня тракторных металлоконструкций" (Кэсквь, ^31 г.), "Гасчет и упрг яенке. надежностью больпих механических скстс " (Тер-нояоль, 1986 г.), "Совершенствование тракторных конструкций и узлоз" (!,Ьсква. 19В7 г.), "Эффективные пути повьнэгаш качества, и оксплуата-ционноЯ надежности масин :: приборов средствами стандартизации и уки-ф["сац:ш" (¡Махачкала, 1987 г.), "Всесоюзное совещание по стандартизации к унификации в ма:и"чостреенпи" (¿¡осква, 1933 г.), а также на кафедрах "Сопротивление материалов" .Маковского автомеханического института (1091 г.) и псковского института яняенеров сельскохозяйственно о производства (1991 г.).

Публикации. Основк е содержанке дкссертац:::: опубяпкоьч.чо в 8 почат ^х работах. •

Структура обтаем тки..угн. ^с^ертация состоит из введения, четырех глав, вывсов и приложении. Содор"с:т 1СС страниц мазинопнс;..'-го текст , 21 рисунка, 1С таблиц, список литературы из 133 кадкеио-ват!Я, в том число 22 - на иностранных языках.

ч

. Содержание работы.

введении обоснованч актуальность :: цел:> исследования. ■ Первая глпгп лосвясена ^нализу :.:е?одоп оценивания усталое1: э." долговечн" зтн металлоконструкций мобильких мапин, в развитие которых основополагаютгй б тац внесли: С.В.Сервисен 3. В.Болотин, Б.П.' -Ъхаев, Ц.С.отепнов, М.Э.Гарф, л.С.Гусзз, В.Л.Райхер, С.С.Дмитр"чен-ко, Р.-В.Кугель, Н.В.Олейга; . В.Т.Троиуэкко, Х.Е.Кордоискпй, Б.В.Бойцов, Диме нт борг, Э. Я.Филатов, 0.2.Трофимов, З.ЛЛ'узъме'^о, А.С. оожко, В.ВсйбулЛ, М.Мзйнер, С.Райс, Д*..'!аЯлс, П.Вирд'с.ет, А.кс-хата, Я.Схайвс и др. Отмечена заглость работ в-области теории надежности, математической статистики и теории случайных функция, выполненных В. И. Тихоновым, В. С.Пугачевым, Б. Р.Левиным, И. ¡{.Беляевым, Д*. Раисой, Р.Биром, Дк.Ковалевски, Дя.Бэнцатом и др.

Проанализированы закономерности, положенные в основу расчот::э-экспериш. лльных способов оценивания усталостной долговечности,рассмотрены средства определения необходимых при расчеч-е параметров и варианты используемых соотношений- Показаны сравнительные достоинства к недостатк применения непосредственной схематизации реализаций случайных процессов нг"руу.ен;:я и методов схематизации с применением теории случайных функций. Методы ^посредственной схематизации позволяют проводить обра тку без каккх-ли Со предварительных допущений о .свойствах исследуемых процессов. Применение'мет-нов теории случайных функций дает 'возможность поврать достоверность схематизации за с"°.т учета регулярных помех и шумов и лее полного определения функции распределения амплитуд схематизированного проц сса в области их больших значений.

Показана важность формализации при noi-.щи средств теории случайных функций наиболее широко при. .няемого метода схематизации -метода полных циклов. Описаны экспериментальные и теоретические под-•ходы, осуществлявшиеся с целью решения этой задачи, в том числе приближенное, решение А.С.Гусева на оснс е принятых допущений о структуре процессов нагружения и особенностях процедур; схе*:атизацш1.

Проанализированы существующие способы обработки случайных процессов, позволяющие при различных способах представления' экспериментальных данных определять параметры этих процессов и, в случае их стационарности, исключать ялияние помех и шумов, возникающих в процессе per "¡трации. Рассмотрены вопросы применения результатов оценивания усталостной долговечности ь^таллоконструкций при планировании их ускоренных испытаний. Обусловлена важность автоматизации процесса их -стендовых испытаний.

на основании проведенного анадиза сформулированы задачи ссле-дованиг•

- с учетом п4 нятьа допущений получить точное решение уравне-киЯ, свлзывавпих парами.ры случайного процесс- нагружения при его

6.

схематизации метопом полных циклов;

- разработать и знаярнть комплекс техгачеыак и'программных средств, псзволпотих производить регистрации и обработку случайных процессов на'груллшя с учетом возможности наличия помех и

- разработать и внедрить комаястсс технических и програтэтас средств упрг-леиия испытатями металлоконструкция тракторов на сопротивление усталости на вибрационных стендах; '

- разработать методику расчета усталостной долговечности с использованием ^элу'ченных результатов ¡г осучестэ;:т/> их эксперимента;:* ну о проверку;

- разработать иэтодкку оптимизации и выбора реязггов ускоренных 'рочностных испытания..

Во птог ой глппи на основе теории случайных ..ушсциЛ рассмотрена закачу фор.\:ал::зак^: квтоь. полных циклов. В процессе решения данной-задачи сделано несколько допущений о свойствах типовых процессов погружения и ззкр!^ мерностях процедуры схематизации, на базе которых ^поизвед^л уг.'роегчнц?, вывод следующей систеки нел*".:оЯ1&к дифференциальных уравке'ниЯ, связьхлвдкх параметра схематизируемого процесса:

([1Х(61К(6)]'= - К3(ег)птсг-. (1)

( . [г.(5)У - - к(5) П(0)$ с начальный: условии...л

(п(С) « Па ; {¡С(С) - 1С. ^

¡с (о)

где 71(0)- средняя частота пересечений провесом своего срейлего ;нулевого) уровня, соответствующая коигнту исключения из заданного случайного процесса промелу'очных циклов с амплитудами ..э уро. .¡я (Т включитель-о; Т13(р)= !С(0}Т1(0} - средняя частота экстремумов схематизируемого процесса, соотэзтс*вз лап тому ке условии; К (б) -коэффициент слскноста структуры схематизируемого процесса, представлявший собой отношен- з среднего числа ка ремушв к среднему числу пересечений ^левого ¿'розня.

. . - ' • ' 7-Выражение для плотности распределения амплитуд с..^матиэи1 )ван-

ш

ного пр ^есса

имеет Вид:

К3(О) 71 (О)

<3\

(2)

В результате решения системы уравнений (I) получены следующие

соотношения для заЕ зимостей '1(6) и 1С (О) : ^ 2 Ш) ехр[Се({-пС0))] = ;

Ш ехр[й({-С(о))] = ехр(^); С (о) = 1 - к"СО),

П(0) « л(б)/яе и • ф) = Ш/С,

где

Графики зависимостей 71 (0) и !С(0) , наряду с приближенными, полученными А. С.Гусевым, приведены на ре Л.

Выражение для функции определяется соотношениями:

/Га)----** •

3 >

.Со =

(3/

- г

Соответствующая интегральная функция распределения 1~(0) • ет вид:

име-

i-c.fi §'= С.П-Ш-С.

1Л - /- лг'

■ График функции для значения параметра ■ 3 наряду с

ан огичными графиками, полученными при схематизации случайного процесса другим методами* фиведен на р с. 2. В- случае регулярного процесса (Кв« Т) пол-'ченное распределение (3) приводит к распределению Радея.

ш

л

/

0 4

— —V..

Ряс; I. Изкенэкпо параметров случайного пчоцесся нагр^жения п процессе схематазацяи: 1-точное репенич; ¡^-приближенное решение.

Рис. 2. Функции платности распределения амплитуд процессов, схематиэиров'анных; I-Методом выбросов, 2-методом размахов 0 З-четодом полных циклов < очное рсше!г,;о), 4-мвтсггыг пелквя полных циклов (приближенное ргпешга).

Показано, что в области больших кспряжени; рассматриваемый метод схематизации дает промежуточные по сравнению с методами выбро -сов и размахсв значения усталостной долговечности.

На оснойан. л решения системы уравнений (I). позволившего определить закон распределения амплитуд схематизированного процесса (3), получено слегуизее соотношение для расчета усталостной долговечности, измеренное; в числе циклов нагру?:ения: ■ .

47 Г f*(C.n-hn -сЛГ

N" l^x I о-ап)—П' • (4) •

где JS - коэффициент учета клжней границы разрушающие напряжений • такой, что »•

Злаченая :.олговечност"-1, полученные при использ эан-.'" соотно .пения (4), сопоставлены со -значения л долговечкостей, полученными прл использовании других методов схематизации (выбросов и размахо!'1, а также г-чближенного решения система уравнений (I). Сопоставление произведено согласно выражению:

. L \ Т. = Тв(( + %) = 7,<р, =• 7%'.:,

где !д , 7р /о , - .значения долговечкостей, определяемых прк схематизации методам», выбросов, разкахов, при использовании зависимости (I) и приближенного решения, соответственно.

Графики -оэффициентоз ipo , < % в зависимости от параметра /С0 приведены на рис, 3. Сравнительной анализ величин этих коэффициентов показывает, что отличия достигают.50-6Q5S для приближенного решения,.IOO-I2C7 для метода выбросоь и сотен и тысяч про- • центов для метода размахов, иллюстрируя одновременно положение о том, что отличие в результатах схемь жзации разными методами возрастает с увеличением сложности структуры схематизируемого процесса. Доказано также, что з зисимость имеет горизонтальную асимп-

1. г ¿¡с. I 2 зй 1 г з ь

Лю. 3. Сопоставление полговечностеЯ при схематизации случайного процесса различными метопами:

I - -3, П ~ »4, Ш - «5. " /-ей-.-.', • 4

тоту при неограниченном росте параметра ,

Полученные результаты ».спользовакы при расчетах усталостной долговечности рам большегрузных тракторных прицепов (образец I), . ка ш тракторог лТЗ-8о/82 (образец 2) и рамы трактора Т-250 !образец 3) (см. табл. I). Ззездочхаш з табл. I отмочены оценки ресурса, и мешке намного большие (примерно на 3-4 порядка) значения,чем

нормативное (ТОООО часов). • '

Таблица I

Результаты расчета усталостной долговечности металлоконст- • рукций по моменту появления макро*" четаны с и.лользованием различных методов хематазации случайных процессов нагру зния

11

i № опы"!об-

11/11 ца

г-----

■I Î

I !

О

г— i

| 71,

! Значение долговечности (часов), '_________

{ метопу [формуле , прибл. Г методу •¡вибросоЗ] (I) ¡фор уде ' раз мл хо в

I I 1,15 1,06 3,85 2Я,4 24,8 25,1 34,7

2 I ' 1,37 I.SI 2,99 . 248,5 : 293,7 . . 301,0 662,9

3 I 1,49 2,38 5,70 405,0 505,4 526,9 1638,9

4 ■ I ■ 2,32- O.SÛ 2,2ô . 12,7 18,2 17,9 • 160,7

5 ■ т ^ 1,37 3,42 2,60 4150,0 5156,6 5230,5 18105,6

6 ' 2 ' 2,32 1,67 8 05 167,0 241,5 238,9 2918,5

• '7 2 2,17 2,T3 '10,6С 364,0 : 525,9 • 521,0 7552,г

8 2 1,76 1,73 13^70 114,7 150,5 154,5 700,6

9. . 2 1,93 т.94 10,30 243,0 335.3 340,9 2596,2

i0 2 ' 1,95 1,40 9,81 67,8 91,8 92,9 539,2

II 3 1,65 1,73 6, J 243,2 319,5 342,5, 1579,4

12 3 5,91 2,25 2,10 2127,2 3779,5 27*т,1 У.

13 3 4,44 ' 2,44 а,40 1821,2 3100,4 2745,4 X

14 3 . J.» 1,33 1.40 388.1 714,4 484,6 н

15 3 2,ed , 2,04 4,10 735,1 .1113,5 1121,7 20244,2

Третья глава посвящс а разработке методик расчета усталостной

долговечности и выбора режима стендовых испытаний траьа'орных 1.^-тал-локонст^ кций. 1<!етодихи осно'ваны на расчетном соотносетш (4) и охватывают этапы регистрации и обработки случайных процессов нагруже- . ния, . оценивания усталостной долговечности (по моменту возникновения макротрещин:..' , оптимизации и выбора режима ускоренных испытаний исследуемых конструкц-т на полигонах и стендах.

В связи с трудоемкостью р счетов усталсстной долговечности соответствующая методика предлагает ряд зриантов их осуществления: поостых (приближенных), требу тонх таблиц либо ручных вычислений, и точных, требуощих применения ¿ВМ. Дял случая использования вычислительной- техники разработаны соответствуют., а-горитмическое и программное обеспечение.

Порядок расчета усталостной долговечности (для глучая одноос -ного напряженного состояния) в соответст^.и с разработанной методикой включает следующие этапы.

I. Производится регистрация и обработка показаний, соотсутствующего тензопреобразователя (тензопреобразователей) в отсутствии полезного. сигнала, когда исследуема, конструкция находится в «-нагруженном состоянии. В результате обработки вычисляется функция плотности распределения и корреляционная функция

км сигнала

помехи.

' Z'. Осуществляется регистрация и обработка показаний того же преобразователя (п^обрг.эователей) в присутствии полезного сигнала, после » го определяются йункция плотности, распределения к

корреляционная функция Ко('с) с... .¡сн'полезного сигнала с помехой.

3. Выполняется проверка стационарности обеих зарегистрированных -реализаций. Дальнейшее использог чие предлагаемой методики в случае, еслй обнаруженную нестационарнрсть одного из зареп.этриро-. ванн'процессов не удается устранить наладкой аппаратуры, или пуэм повторной регис рации, недопустимо и требует индивидуального подхода.

•1. С учетом ста.лстической независимости полезного сигнала и

к

пума рассчитывается Г/нкция плотности распрешзлеиля полезного сигнала 'f(O) : со ' ■ ,

= \i(z^n(x)dx ,

— со

по. которой это распределение проверяется на нормальность. В случае, есл;. полезный сигнал не являете i Гауссовским, допустима лишь процедура непосредственно ft схематизации введенного иушарного соткала, определяющая дальнейший порядок расчетов известными алгоритмами.

5. Определяется корреляционная функция полезного сигнала КМ:

Любым из известных сп^спбов по известному выражении дл* K(z) рассчитываются требуемые параметры случайного процесса нагружения S ,

К, п Т10.

6. Производится расчет величины усталостно, долговечности по моменту появления макротреяипы. При этом:

- если процесс нагружения узкополосный, можно вг-.пользе латься формулой Болотина-Майлса. ' , 1 .

если-имеется возможно ть нспользог ния выч?»слительной техники, можно воеп"чьзоваться разработанной программой для ЭВМ CM-I420;

- если необходим быстрый расчет, можно воспользоваться форму-

м т t;sa?

где J - протч будированная функция;

- если требуется проведение ручных вычислений (таблицы функции ^ отсутствует), о в зависимости от требуеш. . точности, ре-зу-ьтата расчета, можно использовать одну из предложенных аппрокси-мационных зависимостьй. • • ■

В целях автоматизации процедур ввода, обработки, хранения данных о цгкамической нагружекностк металлоконструкций мобильных машин оазработана и впеДрена автоматизированная систёмь, реализуют» ~, в частнг лти, алгоритмы описак ой методики.

Комплексная проверка данной методики осуществлена при исследовании зксплуатациотг - режимом нагружения кабин тракторов ¡Л"3-80/82. В трбл. 2 приведены результаты, относящиеся к трем ч'ензопреобразо-вателям, распол ,<еннрм в нагруженных зонах кабины, где 7" т расчетное значение долговечности, - фактическая долговечность и (Г -относительная ошибка расчета.

Таблица 2

№№ п/п __г --- Г 1' [ 1 час ! I час | %

I 2133,0 2025,0 -5,3

2 2250,4 2740,0 17,9

о 1293,6 1490,0 13,2

Приведенные данные подтверждают достаточную достоверность предложенной методики.

• Информация об эксплуатационной погруженности металлоконструкций является базой для оптимизации и расчета параметров режимов их ускоренных испытаний. Б качестве критерия подобия режимов нагруже-ния в эксплуатации и при испытаниях, позволяющего осуществить оптимизацию режима испытаний, используетсн призк к минимума функционала

где N - число тензопреобразователей. установленных на исследуемом объекте; - оценки цикловых повреждаетоте^ в зонах установки тензопреобразователей на данном ре.-.мме испытаний; V; - оценки ц .«говых повреждаемостей в зонах установки тек-зоп^образователей в •условиях моделируемого эксплуатационного режима.

При этом з соответствии о разработанное методикой, значиния цикловой повреждаемости рассчитывается " соответствии с соотношением (I).

Методика апробирована при проведении исследований трактора Т-25А с Целью оптимизации режима его полигонных испытаний.При этом проанализировано II режимов нагружения трактора на полигоне,отличающиеся висом навесного или прицепного орудия и скоростью движения.

Применительно к параметра** полигона Ш "ВТЗ" испытания должна проводиться с имитатором плуга ПН-ЭОР в транспортном положении со скоростью 8,т км/час, а з случае, когда моделируемая структура трак-тороисг.лльзования включает транспортные сперащш, в программу испытаний необходимо дополнительно включить движение по этому же полигону на той же передаче с прицепо. 1ПТС-2.

Методика выбора режима ускоренных стендозых испытаний рассчитана на блочное наг.;ужение исслепуеь^ос конструкций и позволяет рассчитать параметры нагружения. При этом применение данной методики связано с принятием ряда чоп/дений.

1. впитывается разрушающее воздействие всех нагрузок.

2. Процесс нагружен"я считается центрированным (статическая составляющая отсутствует).

3. Реальный ди- лазон воздействующих на конструкцию нагрузок (по результатам схематизации) разбивается ~э чис^у ступеней формируемого блока : I .¡одиапазоны. Считается, что каждая с.упень вносит разрушающие действие, эквивалентное соответствующему поддиапазону реальных нагрузок.

4. Величиной амплитуды ступени блока, эквивалентной г де..лгуе-мому поддиапазону, называется такое значгчие напряжения, которое оказывает на испытываемую конструкцию такое же разрушающее действие, как и реальный процесс нагружения, схематизация которого тем же методом привела бы к процессу, в котором значения амплитуд находятся только в области модг1ируемого поддиапазона, форма закона распределения в этой области совпадает с . эалькой (рис. 1).

С использованием соотношения (I) выведены зависимости для расчета эквивалентного напряжения Оэ в ди. лазоне н^рузок ( О» , *

йгс. 4. Выбор эквивалента ?о значения напряжения в диапазоне [(5, ,б3] и относительной длительности -гупени нагружетш Т

ъ

относительной дли"- льности соответствующей ступени блока нагружв-

|П!Я V •• п. '

( (Сп-к^-С,)1,!'".

{ О'СЖ п '

1-П, . . '

Г Г 2*

Од " [ Г 1С>

л» — /-п3

1 - Свп.

40, 11 С0п1-

/-С.я,

СсПг-&1П3 -Се .

Для решения приведенной систему разработана программа для ЭВМ СМ-1120 на алгоритмическом языке С, с псчощг'2 которой реализуются алгоритш оптикпзац;'и и выбора режимов ускоренных испытан;;.'.

В четвертой главе писан комплекс исследоЕ шй рамы тиактора Т-250, включающий анализ эксплуатационной н£ -руж_нности, а также планирование и проведение стендовых испытаний.

Анализ результатов тензоисслецовайий показал слепукяее.

1. Наиболее нагруженным является режим крутых и петлевых поворотов, при котором .'этическая составля ющая напряжения в некоторых ■ зонсх рамы достигает 42 МПа, о пянамическе - 58 .'Ша.

2. Случайные прг '.ессы нагружения рамы широкополосные, со значительными величинами коэс^циент;. сложности структуры. при движении по грунтовой дороге значение этого коэффициента постигает 2,68: при движении по полю поперек борозд - 3,36; при выполнении круги/ поворотов - 31,3.

3. Наиболее нагруженными узлами рамы являются зоны У1, I и Ь опор, а также кронштейн натяжного звена.

На основе информации о нагружекности И разработанной методики получены оценки долге-ечности основных узлов . амы.

Слепующим "агом исследований я. ЛЛоеь планирование стендовых ис-няакий рамы. Схемы нагружен;..! на стенде выбирались так, чтобы вое-

произвести эксплуатационную нагру;..енность трех наиболее нагруженных узлов рамы на самых тяжелых эксплуатационных режимах ее работы.После проведения окспертного отбора тензопрообразователей, по по!саза -ниям которых прсводилось сравнение схем нагружетш, осуществлена про' зцура оптимизации путем перебора всех сравниваемых схем. Их варианты получали путем смени расположения и жесткости креплении опор •амц : стенде, перемещения вибратора и установки дополнительных грузов.

Для каждого варианта схемы по результатам ..эучения распреглле-ния нагрузок рассчитывался функциот ~ (5), минимум которого являлся критерием оптимальности выо'ираемой схемы погружения. Д,-;я выбора схемы, соответствующей реглму движения трактора по разбитой грунтоьой дороге, рассмотрено II вариантов для дзух других - 23 и 7 вариантов соответственно (табл. 3).

Таблица 3

-' Результаты оптимизации схемы нагружения I? I при стендовых испытаниях раьш! тра'-тора Т-250

? Характер ;тика варианта '»^нк.Т

схемы | ^ нагружения . Г ЧтЖ

Ч Исходная схема . 0,906

2 Л!.:свидирована поддерживающая стойка в пе-

■ редней части раш Т,060

2 Увеличена жесткость боковых опор и установлена подкладка под упорную стойку 0,893

4 Балка вибратора перенесена в зону 1У опори 0,732

5 Увеличен? жесткость крепления имитатора

ведущего моста .(ликвидирован задний шарнир) 0,346

6 Увеличена скорость вибратора 1,089

7 Доыерживающая стойка перенесен из зоны

I опоры в зону Ь опоры 0,533

8 Увеиг'^на ск рость вибратора 0,'.20

»

Продолл:зниэ табл. 3

9 Груз вибратора увеличен на С кг 0,526

10 Установлен дополнительный груз в навесной части

раны, ликвидирована гшдерживающая стойка 0,647

11 Груз вибратора увеличен на 4 кг 0,281

Затем, г соответствии с используемой методикой, длп каждой из выбрат.~1Х схем сформирован блок нагружена. В качестве примера в табл. 5 прнв1. .ена структура блока награждения пр^ испытаниях зоны У1 опоры.

Таблица 5

Уровни и длитель.юсти воздействия нагрузок, входящих в лок нагружония при испытаниях памы Т-250 в зоне У1 опоры

(5~ГГмПа"[~32~"[ 38~~["34~~|~44~~[~56Г"["35""|"45~["59 Г~цГ^гсло в УЗЕ^ 5оо У хН^боХ^^оз-^ У ^ ¿23

Дття пров^авния стендовых .испытаний рам Т-250 использовалась автоматиз;;рованная пстема управления (АСУ), разработанная и внедренная в 0$ НА'ГИ. Система обеспечивает автоматизированное управление одно- и цвуч ^мпонентными стендам, обеспечивая ре шзацига блочного режима' нагружения, контроль за состоянием стендов и их аварийную защиту, а также сбор, хранение и выпод в виде документов информации о ведуи.лсся испытаниях.

В результате проведения стендовых испытаний рамы установлено, что узлом, ограничивающим усталостную долговечность рам;, является

зо..а шестой опоры, что совпадает с предварительно сделанными оцан-• * '

ками.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТ!' И 21'

В Ы В О Д Ь

I, РаэработанныД комплекс расчетно-эксперимен?альных методик и оредств их реализации позволяет провести весь цикл исследований металлоконструкций '«.уакторог и других мобильных машин, включающий анализ эксплуа' "•цнонной погруженности, оц ливан..е усталостной долговечности, планирование, оптимизацию ре».::мов. а также проведение их ус^орегеых испытаний под управлением автоматизированной системы управления.

2 Распре деление амплитуд в Гау^совских .,,тацион"рных процес -сах, схематизированных при помощи метода полных циклов, яв.;пэтся двухпараметрическиа. и описывается параметрическс1 зависимостью (3).

3. Разработана методика, создано математическое и программное обеспечение для анализа случайны., процессов нагружения и расчета уст. юс'тной долговэчюсти металлоконструкций. Ь„тодика предназначена для использовании в случае опгоосного наряженного состояния и сиеспечивает выполнение расчетов для различна вариантов нагружения. Показано, *'то в случае стационарности иссппуемь». случайных процессов возможно учесть и отфильтровать.шумы г помехи, присутствующие в процессе регистрации реализаций этих процессов. Для этого используется корреляционно™ фильтр, ую» позволяющая определить кор-реляДи-'-ную функцию исследуемого сигнала до известным корреляционным функциям смеси сигнала с помехой и помехи,

4. Сопоставление результатов расчетов, проведенных с использованием разработанной методики, с гксперименталь.мми оценками, п. лученными б процессе эксплуатационных испытаний кабин трактора

¡.ТО-80/82, показало, что расхождение' значений усталостной долговеч-ност составило (-18...+51«, "то подтверждает оправданность практического применения методики.

5. Разработанная методика пл. ирования спшовых и полигонных испытаний и соот тству дее математическое и программное обеспече-

une позволяют оптимизировать режим uarpj .ешя и рассчитывать его пораметры. '

6. Обоснованы режимы ускоренных испытанна несущей сисемы тракторов Т-25Л -рименительно к параметрам полигона ПО ЬГЗ. Если требуе-

«

мая с ^утстура трактороиспользове "ия но включает транспортных опора-ичП, то испытания должны проводиться с имитатору.» плуга ПН-ЗОР в транспортном положении со скоростью 8,1 км/нас. В противном случае в nporpa>wy испытаний слезет включить движение по этому же треку с той же скоростью с прицепом 1ПТС-2.

7. Исследованы характеристики процессов нагружения оамы трактора Т-250 в типовых условиях эксплуатации. Установлено, что напряжения в раме представляют собой случаьнгз широкополосные процессы* примерно трет! из которых нормальг1, со следующими статистическими характеристиками :

- средние значения процессов до 42' Ша;

- средние квацратические отклонения'5...46 Ша;

• - эффективные частоты 0,4. .".11,4 Гц; " _ ,

. - значения коэффициента сложности структуры 1,25...31,3.

С. Разработанная и внедренная' в Одесско.. филиале НАТО автоматизированная система yi.давления технологическими процессами стендовых испытан"й металлоконструкций тракторов и других мобк .ышх машин обеспечивает проведение испытаний одновременна на 8 стендах. Система автоматически поддергивает режим на каждом из стенду с погрешностью, не превышающей 2«.

Сформированы представительные лпект^и для блочного нагружения при ускоренных'стендовых испытаниях рам трактора Т-250. Испытания подтвердили вывод»,"полученные в результате анализа эксплуатационной нагруженности с том, что долговечность „сследуемой конструкции ры.а ограничу ается нес; тай способностью лонжер-чоэ в зоне У1 oiijpu. Разработаны рекомендации по повышению усталостной долг-рэч-• ности рамы, включающие как конструкт! кые, так v техкологичвск.е

мероприятия.

Народнохозяйственный экономический эффект от шюцрекш автоматизированной систеш управления технологическими процессами стсндо-вых испытаний мэталюконструкции тракторов составил 414593 рублой.

Основное содерианио диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Гусев A.C., Фойнберг U.C. Штод постепенного исключения промежуточных циклов в расчетах оесурса конструкций при случайны;', процессах нагружетш сложной структуры.- Машиноведение. АН СССР, 1987, Й2. с.74-80.

2. ФлПнберг М.С. Расчет ресурса конструкций с использованном метопа постепенного исключения промежуточных циклов случай! а :: процессов нагружения.- В сб.: Расчст и управление надежностью больших механических систем. Информационные материалы "I Всесоюзной школы.-Сверяловск-Терногтоль, 1986. с. 157-158.

•' 3. Фойнберг М.С. Расчет усталостного ресурса металлоконструкций при воздействии случайных процессов нагрулеиия с о:. :ой структуры.- В сб.: Тез.докл.У-й научно-технической конй. полоних ученых и специалистов.- Ереван: иза-во АН АрмССР, 1986, с.84.

<1.- байнберГ И.С.. Методические аспекты расчета усталостного ро-суроа металлоконструкций, подвергающихся случайным пооцессам нагружения сложной структуры,- Б сб. : Совершенство ванне тракторных конструкций и узлов: тез.докл.Всесоюзной научно-технич.конф.- й., 1987,. с.56-38.

5. Гинпенч^ллер К.Г., Кирток О.В., 0динец С.С., Фпйнбе}.- М.С. ■ Применение аналогового измерителя для первичной статистической обработки экспериментальной информации'при прочностных испытаниях.-В сб. : Прут НПО "НАТИ". Научные основы автоматизированных систем проектирования и исследования тракторов.- М. : ШНТИ НАТИ, 1983, с.77-80.

6. Гиниентуллер М,Г.. Поляков Л.П.. Оайнборг М.С. Повышенно надежности раэветвнтеля свтп с объектом A7I4-I.- Приборы.» системы управления. 1985. №10. с. 14.

7. Лртемов В.Л., Гиниентуллер ¡Î.T., Голованова Л.И., Файнберг М.С. Автоматизированная система управления технологическим процессом стендовых испытание металлоконструкций тракторов.- В сб.'.Сбор-инк докладов и тезисов Всесоюзных совещаний по стандартизации и уиификш1"!! в машиностроении.- М. : ВК1МН1Ш1, 1989, с.206-209. '

8. Панкратов Н.М., Файнберг U.C. Методически особенности раи-.зта усталостной долговечности тракторных металлоконструкций на стадиях проектирования и доводки.- В сб.: Сборник докладов и тезисов Всесоюзных совещаний по стандартизации и унификации в машино-

г -роении.- М.: БНИИНШШ. 1989, с.124-128.