Моделювання робочого устаткування малогабаритного навантажувача з метою удосконалення конструкції

Шмагайло В.А., бакалавр

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

Харківський національний автомобільно - дорожній університет

На кафедрі БДМ ХНАДУ було розроблено двомодульну машину з технологічним модулем "грейферний навантажувач" на базі Т16МГ. Пошукові експерименти показали, що з точки зору кінематичних властивостей конструкція робочого обладнання вимагає удосконалення, у визначених робочих режимах робоче устаткування не витримує всього діапазону зовнішніх навантажень. Наприклад, в ході досліджень з'ясувалося, що шарнір кріплення п'яти стріли не витримав пошукових експериментів і вийшов з ладу. Осцилограма процесу підйому і опускання показані на рис. 1.

Рисунок 1 – Осцилограми процесу підйому і опускання стріли

Таким чином, виникла задача проведення кінематичного і силового аналізу з метою оптимізації конструкції навантажувача.

За допомогою пакетів тривимірного технічного моделювання SolidWorks і Mechanical Desktop було розроблено модель робочого

устаткування, яка повною мірою співпадає з реально існуючою конструкцією машини.

Рисунок 2 – Процес зборки моделі в SolidWorks

Рисунок 3 – Використання методу кінцевих елементов для аналізу навантаженості устаткування

Рисунок 4 – Визначення зон навантаження при виконанні операції копання ґрунту

Рисунок 5 – Визначення зон навантаження при виконанні операції копання ґрунту

Рішенням задачі з застосуванням методу кінцевих елементів є одержання полів переміщень і напруг. Відповідно на досліджувану модель було прикладене зовнішнє навантаження в широкому силовому діапазоні.

Виявилося, що при прикладенні зовнішнього навантаження корпус випробує значні напруги. Максимальне значення величини напруги спостерігається в місці, де з’єднується уголок зі щокою. Пік значення приходиться на самому краї і досягає величини 110,5 МПа. Потім зони напруг переходять у смуги, охоплюючи всю поверхню установки втулки і значення напруги коливається від 84,7 МПа до 7,5 МПа по радіусі установки втулки.

При дослідженні зовнішнього навантаження стріли під час копання максимальне значення величини напруги спостерігається на крайній частині верхньої втулки в місці установки балки. Пік значення досягає величини 164,6 МПа. Зони напруг переходять у смуги і значення напруги коливається від 77,2 МПа до 11,7 МПа по радіусі установки втулки.

Порівняльний аналіз розрахункових даних, виконаних на ЕОМ, і даних, отриманих експериментально - дослідницьким шляхом показують, що розрахункова модель в основному збігається з реальною і навантаження,прикладені до моделі, збігаються з навантаженнями, отриманними дослідницьким способом. Похибка складає не більш 20%. Наприклад, навантаження ніжної тяги у результаті проведених експериментів дорівнює 34 кН , а у результаті розрахунків ми отримали 41МПа.

Висновки

В пакетах Mechanical Desktop і SolidWorks було розроблено тривимірну модель шарніра кріплення стріли, яка дозволяє проводити перевірочні розрахунки на міцність із зміною кінематики робочого устаткування.

В результаті проведених досліджень кінематики і розрахунків на міцність виявилося, що при переміщенні точки кріплення стріли вгору на 200 мм нагруженість вузла знижується 10….15%.