Введение к работе
Актуальность темы. В основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 года и на период до 2000 года особое внимание уделяется комплексной механизации труда на всех фазах лесозаготовительного производства. Так, на од-, ной из наиболее трудоемких операций - обрезке сучьев, предусматривается к 1995 году достигнуть уровня механизации порядка 80. Однако повышение эффективности сучкорезных машин (СМ.), в частности типа ЛП-30Г и ЛП-ЗЗА, существенно сдерживается невысоким уровнем их надежности и технологичности, а также значительной металлоемкостью их технологического оборудования (Т.О.). По данным ЦНИИМэ, достигнутый уровень надежности в 1,5-2,3 раза ниже значений расчетных показателей. Так, годовая выработка от расчетной за 1986 г. составила для ЛП-30Б-56#, а для ЛП-33 - 39,6&. Масса Т.О. самоходных СМ. составляет от 31% до 42$ от массы всей машины. Перечисленные недостатки присущи в определенной степени и другой лесозаготовительной технике, что объясняется слабым применением современных методов проектирования, основанных .. на учете, вероятнее твой природы функционирования металлоконструкции Щ/К) и яшрокоы использовании точных численных методов для определения напряженно-деформируемого состояния (ВДС) конструкций и реализуемых на различных классах ЭВМ.
Способы снижения массы и обеспечения надежности мУК противоречивы и многовариантны, поэтому для получения наиболее эффективных значений проектных параметров необходидагиспользовать научно-обоснованные метода оптимального проектирования (О.П.). Поиск оптимальных решений, обеспечивающих минимальную массу Т.О. при заданной надежности, может быть выполнен о использованием расчетных методов, учитывающих специфику конструкции Т.О. и условий функционирования СМ.
Цель работы.. Разработка совокупности теоретико-экспериментальных методов для оценки нагруженности и оптимального проектирования элементов металлоконструкции технологичеокого оборудования, обеспечиьапдей снижение металлоемкости при заданном уровне надежности.
Научная новизна, I, Сформулирована последовательность гео-
ретико-эксперимеятальных исследовании, обеспечивающих анализ расчетных случаев нагружения, а также получение их статистических характеристик. 2. Разработана и обоснована иерархическая процедура определения НДС М/К стрелы СМ. с использованием метода конечных элементов-(МКЭ), а также тип, семейство и порядок конечных элементов, обеспечивающих получение полной картины напряженного состояния с выявлением зон концентрации напряжений. 3. Разработана методика комплекса экспериментальных стендовых с использованием текзочувствигельных покрытий и эксплуатационных на двух типах СМ. исследований, позволяющих получить необходимую информацию для целей О.П., а также подтвердить результаты машинного расчета ВДС 4. Разарабогана методика и получены результаты вероятностно-статистической оптимизации с использованием коэффициента прочностной передаточной функции, а также проведен анализ его чувствительности к статистическим характеристикам геометрических параметров, типу расчетного случая, характеристикам материалов и требуемому уровню надежности. . Разработаны .. и обоснованы практические рекомендации по модернизации М/К стрелы, обеспечивающие снижение её массы при заданном уровне надежности.
Практическая ценность работы. Предложенная методика О.П. элементов Т.О. СМ. и математические модели в виде алгоритмов, реализуемых в программах, могут быть использованы в качестве модулей САПР сучкорезных машин. Их применение позволило улучшить качество и сократить сроки выполнения проектов. Результаты экспериментальных исследований-могут использоваться при проектировании аналогичных маашн и М/К, для устранения неблагоприятных .приемов нагружения С.й. Данные по'демпфированию могут быть использованы, .для снижения динамической нагруженности СМ. Анализ чувствительности прочностной передаточной.функции и оптимальных решений может быть использован для модернизации М/К стрелы. Полученные рекомендации дают возможность детально изучить ВДС элементов М/К с выявлением опасных зон, сократить расход металлопроката при изготовлений.машин, повысить уровень их,надежности.
Реализация работы. Результаты исследований и обоснованные кояструкторско-технологические рекомендации использованы на Свердловском заводе лесного машиностроения при создании и совер-'
5 венствования СМ. лП-ЗЗА и ЛІ-ЗЗБ.
Апробация работы.Результаты исследований и, разработанные на ах основе, рекомендации отражены в научно-исследовательской работе "Исследование и внедрение метода вибрационной стабилизации сЕарных конструкций вместо термообработки (Jfc гос.per.01.88. 00.18.589, 1988 г.), а также докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях КарШШШа С г.Петрозаводск, 1988 г.) СКШїО (г.Свердловск, 1988 г.), НПО "Сплава" (г.Рига, 1968 г.) и на семинарах кафедры технологии лесного машиностроения .и ремонта в I987-I9S0 гг.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Общий объем работы 265 е., из нкх 179 с. машинописного текста, 99 рис., 45 табл., приложения 28 с, список литературы 139 наименований.