Введение к работе
Актуальность проблемы. На настоящий момент доля перевозок пассажиров транспортом повышенной пассажировместимости в России (автобусы, троллейбусы) составляет 60 %, что предопределяет повышенные требования к надёжности несущих конструкций. С этих позиций в большинстве зарубежных тендеров на поставки новых моделей автобусов и троллейбусов жёстко обговаривают безремонтный пробег несущей системы машины. Поэтому технические решения при разработке новой модели должны приниматься по критерию более полного соответствия конструкции требованиям потребителей.
Это требует решения научных и технических задач, в частности создания методических основ разработки, прогнозирования ресурса несущей системы на стадии проектирования с применением высоких информационных технологий. Это связано с тем, что в эксплуатации к наиболее тяжёлым последствиям приводят разрушения элементов несущей системы, поэтому её проектированию необходимо уделить повышенное внимание. И в то же время в отечественном автомобилестроении с введением ГОСТ Р и, соответственно, с отменой обязательного проведения по ГОСТ экспериментальных прочностных исследований, последние чаще всего не проводят. Однако опыт эксплуатации автобусов и троллейбусов показывает, что разрушения элементов конструкций имеют место.
Поэтому разработка метода оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) и квазистатической прочности несущих систем транспортных машин, позволяющего на стадии начального проектирования выявить в конструкции места, разрушение которых в эксплуатации наиболее вероятно, является актуальной задачей.
Цель работы: разработка метода оценки НДС и квазистатической прочности, позволяющего с использованием современных программных комплексов выявить наиболее нагруженные места в конструкции на начальной стадии проектирования, внести необходимые коррективы, обеспечивающие сокращение затрат и времени на проектирование.
Объект исследования: троллейбус «ЗиУ 682Г», троллейбус «Тролза-5275-2», троллейбус «Тролза-5275-5», автобус «Икарус».
Методы исследования: вероятностные методы анализа нагруженности и оценки ресурса; методы электротензометрии; метод конечных элементов.
Научная новизна:
-
Предложена новая методика разработки несущих систем транспортных машин на стадии проектирования.
-
Созданы конечно-элементные модели для расчёта напряжённо-деформированного состояния несущих систем и доказано их соответствие поставленным задачам исследования.
-
Предложено оценивать напряжённое состояние сечений элементов конструкций по эквивалентным напряжениям с учётом реальных значений касательных напряжений.
Практическая ценность. Разработана методика проектирования узлов и конструкций, сокращающая время создания новых, более совершенных моделей троллейбусов и автобусов. Она позволяет определить наиболее вероятные места разрушения конструкции и уже на ранней стадии проектирования уделить наибольшее внимание этим сечениям в проектируемых машинах, а также принять соответствующие конструктивные решения по обеспечению их долговечности уже на стадии проектирования.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на:
Международной научно-практической конференции, посвящённой 70-летию Саратовского государственного технического университета, выпуск 3 (Саратов 1999);
5 Международной научно-технической конференции «Точность и надёжность технических и транспортных систем». (Пенза, 1999);
VIII Международной технической конференции «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков». (Пенза, 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, получен патент.
На защиту выносятся:
результаты систематизации и обработки данных по типичным разрушениям несущих систем автобусов и троллейбусов в эксплуатации;
статистические закономерности параметров распределения эксплуатационного ресурса различных типов разрушений и установление их сечений в конструкции;
новые расчётные модели несущих систем автобусов и троллейбусов;
оценка напряжённо-деформированного состояния несущих систем автобусов и троллейбусов, выполненная МКЭ для различных вариантов загрузки машины;
результаты сравнительного анализа напряжённо-деформированного состояния элементов несущих систем пассажирских транспортных средств, полученных расчётным путём и экспериментально;
методика проектирования несущих систем машин на ранней стадии разработки конструкции.
Объём и структура работы. Диссертация общим объёмом 193 страницы состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованной литературы и 6 приложений; содержит 70 рисунков и 14 таблиц.
