книги из ГПНТБ / Гриневич, Г. П. Вилочные погрузчики

ыВыражения для условий прочности, приведенных напряжений и запасов прочности при нестационарном режиме переменных напряжений

бт

Рис. 102. Кривые, характеризующие расчет усталост­ ной прочности при нестационарных режимах нагружений:

Расчет на усталость при нестационарных режимах нагружений основывается на сопоставлении фактической нагруженности с проч­ ностью, определенной при установившихся нестатистических режи­ мах переменных напряжений с постоянной амплитудой, либо про­ граммированных для установления соответствующих условий нако­ пления усталостных напряжений. На рис. 102 сравнивается кривая усталости с кривой накопленных частот за определенный срок службы, которая характеризует цикличность нестационарного ре­ жима нагружений, когда амплитуда циклов изменяется непрерывно. На такой кривой по оси сга откладывается максимальное напряже­ ние цикла, а по оси N — общее за срок службы число повторений циклов с максимальными амплитудами напряжений данной вели­ чины. Суммирование осуществляется в заштрихованной области.

Средняя повторяемость (плотность распределения амплитуд напряжений) и накопленная частота циклов относятся друг к другу как плотность вероятности к интегральной вероятности. Исполь­ зование при расчете кривой плотности распределения амплитуд равноценно по смыслу замене действительного нестационарного режима нагружений эквивалентным нестатистическим режимом.

§ 3. Действующие нагрузки в механизмах

Разнообразие работы и режимов использования вилочных по­ грузчиков не позволяет определить спектры нагрузок, свойствен­ ные любым эксплуатационным режимам. Такое определение весьма трудоемко как на стадии тензометрирования, так и на стадии ста­ тистического анализа напряженности конструкции. Существенное сокращение трудоемкости исследований при приемлемой точности результатов достигается некоторыми упрощениями и методи­ ческими примерами, основанными на результатах проведенных

194

выявления степени загрузки регистрация напряженности в выше­ названных узлах проводилась при грузоподъемности 25, 50 и 100%.

Обработка кривых производилась с помощью корреляцион­ ных таблиц, позволяющих получить двухпараметрическое опре­ деление характера изменения нагрузок. Был применен метод счета максимумов и минимумов кривой, взятой с осциллограмм про­ цесса нагружения. Полученные в корреляционной таблице рас­ пределения позволили получить гистограммы экстремальных зна­ чений и размахов нагрузок, действующих на механизмы погруз­ чиков. При заполнении таблицы, разделенной в соответствии с принятыми масштабами обработки осциллограмм на разряды, учитывались минимальные значения, лежащие слева от данного максимума. Каждая точка в квадрате таблицы (рис. 104) обозна­ чает событие, когда вслед за максимумом, попадающим в разряд е,., встречается минимум, попадающий в разряд п,-. Суммированием точек в каждом квадрате получается числовая корреляционная таблица. Вариационные ряды значений максимумов и минимумов

Рис. 104. Корреляционная таблица обработки записи крутящего момента на полуоси электропогрузчика ЭП-201 грузоподъемностью 2 тс при работе в экс­ плуатационном цикле

196

определяются суммированием цифр в таблице по горизонтали и вертикали. Просуммировав те же цифры по диагонали, получаем распределение размахов.

Метод учета экстремальных значений на кривой более под­ робно рассматривался в работах [4, 5].

Полученные в корреляционной таблице вариационные ряды

Эмпирические графики распределения исследуемых параметров, даже при сравнительно большом количестве замеров, могут иметь некоторые отклонения в плотности распределения нагрузок от их фактического распределения. Чаще всего отклонения наблю­ даются в интервалах предельных максимальных нагрузок с малой вероятностью. Для выравнивания опытных данных по характери­ стикам эмпирических распределений целесообразно рассчитывать и строить теоретические кривые распределения.

Описание опытных данных теоретическими законами распре­ деления позволяет использовать аппарат теории вероятностей для совмещения интересующих интервалов независимых и малозави­ симых нагрузок, что очень важно для разработки методики рас­ чета деталей погрузчиков как на статистическую прочность по максимальным напряжениям, так и на усталость. Подбор кривых осуществляется с использованием методов математической стати­ стики, для чего подсчитаваются моменты распределения. При выборе типа кривых, помимо внешнего вида гистограмм, важную роль играет физическая сущность явления, к которому подбирается математическое выражение функции плотности распределения.

197

Как упоминалось ранее, распределение нагрузок в механиз­ мах погрузчиков зависит от случайных факторов. Распределе­ ние случайных величин в большинстве случаев подчиняется нор­ мальному закону, что подтверждает вид гистрограмм максимумов и минимумов. Размахи хорошо описываются экспоненциальным законом, широко используемым в теории дискретных случайных процессов с непрерывным временем.

По кривым нагрузок на осциллограммах можно представить процесс как непрерывный, с дискретным изменением средней ве­ личины амплитуд в каждом цикле.

Выборочная проверка гипотез о законах распределения по результатам обработки осциллограмм по критерию согласия Пир­ сона х 2 показала, что уровень значимости находится в пределах 0,2—0,3 и выше. Следовательно, вероятность того, что законы подобраны правильно, равна 0,2—0,3, и поэтому гипотезы о рас­ пределении нагрузок можно считать приемлемыми.

В результате исследований определено число колебаний на­ грузки и функции ее распределения в основных механизмах по­ грузчиков. Сопоставление нагруженности механизмов в режиме длительных испытаний в условных циклах с их нагруженностью в наиболее специфических эксплуатационных циклах показало, что спектры нагрузок практически не отличаются.

Для удобства использования при расчетах целесообразно функции плотности распределения амплитуд нагрузки и спектры строить в относительных величинах, т. е. когда по оси абсцисс

Было установлено, что статистические параметры распределений нагрузок, выраженные через коэффициент нагрузки Кн (средние Кн и средние квадратичные отклонения а), при работе погрузчиков с номинальным грузом оказывались близки для различных типов погрузчиков (табл. 23).

Кривые плотности распределения амплитуд нагрузки (/Сн)а> рекомендуемые для расчета долговечности механизмов погруз­ чиков, показаны на рис. 106.

Полученные в результате экспериментальных исследований функции плотности распределения амплитуд нагрузки показывают, что наибольшая опасность разрушения деталей по усталостной

198

сг р у з о м .

прочности возникает в механизмах ведущего моста; управляемый мост и грузоподъемник работают в более благоприятных усло­ виях.

Число изменений амплитуд нагрузки зависит в первую очередь от скорости передвижения погрузчика, от вида и состояния до-

Рис. 106. Кривые плотности распределения амплитуд нагрузки по размахам (1) и по максимумам (2):

199

I

рожного покрытия и от технологической схемы производства подъемно-транспортных работ. Определить влияние каждого из факторов довольно сложно; опыт показывает, что в ряде случаев можно принимать средние статистические величины, полученные из эксперимента. Наиболее правильным представляется установ­ ление зависимости числа изменений амплитуд нагрузки от ско­ рости времени ведущих колес, определяющей скорость погрузчика (табл. 24).

Изменения амплитуд нагрузки в механизмах погрузчиков про­ исходят лишь при их работе, поэтому в расчетах на долговечность суммарное число циклов изменения нагрузки или напряжений определяется произведением времени работы механизма на число изменений напряжений в единицу времени.

Суммарное число циклов изменения амплитуд напряжений детали погрузчика за весь срок ее службы может быть выра­ жено зависимостью

200

веденной (эквивалентной) нагрузки, которые используются для расчета элементов конструкций погрузчиков по усталостной проч­

Рекомендуемые значения Кн (табл. 26) рассчитаны для числа циклов J V 0 = 107 . В тех случаях, когда N0 отличается от приня­ того за базовое, можно высчитать коэффициент (Kl)' по формуле

( « с у м ) а для различных механизмов показаны графиками на рис. 107.

201

Величина коэффициента зависит особенно от относительной дли­

"о

Статистический метод исследования нагрузочных режимов заключается в определении объективных закономерностей изме­ нения нагрузок. Задача получения кривых средней повторяемости

202