Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Метод определения долговечности элементов ходовой части гусеничных машин

Диссертация: Метод определения долговечности элементов ходовой части гусеничных машин
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

К задачам диагностики техники практически не решаемых без дефектации относятся усталостные разрушения деталей и узлов. При возможности диагностирования усталостной долговечности элементов 5 становится возможным предупредительная замена элемента с критическими параметрами, что позволит поддерживать работоспособность техники на приемлемом уровне и избежать выхода из строя единицы техники в самый… Читать ещё >

Метод определения долговечности элементов ходовой части гусеничных машин (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Анализ методов оценки нагруженности и усталостной долговечности элементов ходовой части гусеничных машин. Постановка задач исследования
    • 1. 1. Методы оценки нагруженности элементов ходовой части гусеничных машин
    • 1. 2. Методы оценки долговечности при многоцикловых усталостных повреждениях
      • 1. 2. 1. Определение предела выносливости деталей
      • 1. 2. 2. Случай сложных напряженных состояний
      • 1. 2. 3. Влияние коэффициента асимметрии цикла на усталостную долговечность
      • 1. 2. 4. Определение показателя кривой усталости
      • 1. 2. 5. Методы схематизации случайных процессов
      • 1. 2. 6. Расчет усталостной долговечности
    • 1. 3. Задачи исследования
  • Глава 2. Метод определения долговечности при многоцикловых усталостных повреждениях деталей без предварительной схематизации процессов нагружения
    • 2. 1. Общее описание метода
    • 2. 2. Расчеты усталостных повреждений деталей в типовых режимах нагружения
  • Выводы к главе 2
  • Глава 3. Экспериментальные исследования усталостной долговечности
    • 3. 1. Экспериментальное определение предела выносливости и показателя степени усталостной долговечности образцов
    • 3. 2. Определение усталостной долговечности испытываемых образцов

Эффективность выполнения задач техникой зависит от ее текущего состояния. С развитием современной электроники и значительного увеличения возможностей хранения и обработки информации становится возможным переход от планово-предупредительной системы обеспечения надежности к системе обслуживания по текущему состоянию. При этом появляется возможность с использованием средств диагностики определять повреждение тех или иных узлов, агрегатов, деталей и, тем самым, предупреждать отказ.

Существующие на данный момент методики позволяют проводить диагностику по широкому ряду параметров. Номенклатура датчиковой аппаратуры, преобразовательных и исполнительных устройств на современной технике растет год от года, при этом расширяются и возможности диагностики.

Однако существует ряд задач диагностики, которые в настоящее время решаются лишь при разборке и проведении дефектационных работ требующих высокой квалификации персонала и специального оборудования. Обнаружить же подобные дефекты в процессе эксплуатации техники практически невозможно и, чаще всего, происходит внезапный выход из строя дефектного элемента. Выход из строя конкретного элемента может либо понизить эффективность использования образца техники, либо целиком вывести его из строя. Так, например, для гусеничной техники и многоосных колесных шасси, выход из строя одного узла подвески приведет к снижению средней скорости, ухудшению характеристик плавности хода. Поломка же ответственных элементов моторно-трансмиссионной группы, скорее всего, приведет к полному выходу из строя единицы техники.

К задачам диагностики техники практически не решаемых без дефектации относятся усталостные разрушения деталей и узлов. При возможности диагностирования усталостной долговечности элементов 5 становится возможным предупредительная замена элемента с критическими параметрами, что позволит поддерживать работоспособность техники на приемлемом уровне и избежать выхода из строя единицы техники в самый неподходящий момент. Поскольку многоцелевые гусеничные и колесные машины работают в широком спектре дорожных условий, различных климатических и географических зонах, при разной квалификации персонала, работающего на технике, то нагрузки имеют случайный характер, зависящий от многих факторов.

Целью работы является повышение эффективности гусеничных машин путем определения долговечности при многоцикловых усталостных повреждениях деталей. Использование разрабатываемого метода позволит определять долговечность по расчетным усталостным повреждениям на основании данных о нагруженности и выносливости деталей не только на стадии проектирования, но и в процессе эксплуатации техники при наличии на образце техники информационно-управляющей и диагностирующей системы с соответствующим датчиковым оборудованием.

На стадии проектирования возможно провести предварительные расчеты и определить усталостную долговечность проектируемых элементов до начала их производства на основании данных об их нагруженности, полученных по результатам имитационного моделирования движения гусеничной машины (ГМ) по пути.

В настоящее время системы позволяющие производить диагностику в процессе эксплуатации все чаще используются также и на военной колесной и гусеничной технике, где требования к функционированию более жесткие, чем для техники гражданского назначения. В качестве примера можно привести следующие системы, стоящие на вооружении и проектируемые:

— бортовая информационно-управляющая система «Мста-СМ» шасси комплекса 2КЗ1;

— бортовая информационно-управляющая система «БИУС-У» предназначенная для работы на транспортных средствах- 6.

— универсальная автомобильная бортовая информационно-управляющая «БИУС-А»;

— бортовая информационно-управляющая система БТР-90 «Росток».

В большинстве подобные системы масштабируемы, позволяют производить обновление программного обеспечения для расширения функций, и предназначены для сбора, обработки, хранения информации, управления основными узлами, агрегатами и диагностирования текущего технического состояния техники с выдачей соответствующих рекомендаций, что позволяет применять их и при прогнозировании усталостных повреждений.

В первой главе диссертации даны обзоры существующих методов оценки нагруженности деталей и методов определения долговечности при многоцикловых усталостных повреждениях, также приведены различные подходы к расчету основных параметров и характеристик, необходимых для прогнозирования усталостных повреждений деталей.

По результатам проведенного анализа сформулированы задачи исследования, решению которых посвящены остальные главы диссертации. Основная часть параметров, которые необходимы для расчета на усталость, определяется по выражениям и зависимостям, приведенным в первой главе. Сами методы, с использованием которых определяется усталостная долговечность, не позволяют оценивать усталостную долговечность в процессе эксплуатации и накладывают значительные ограничения на возможность подобных расчетов. Во второй главе диссертации представлен метод определения усталостной долговечности, позволяющий производить расчеты без предварительной схематизации процесса нагружения, что дает возможность использовать данный метод в течение всего срока службы с возможностью определения остаточного ресурса.

Разработанный метод определения и его теоретическая проверка приведены во второй главе были подтверждены экспериментально. Описание 7 проведенного эксперимента и сравнение его результатов с расчетами представлены в главе 3.

Четвертая глава посвящена определению нагруженности и усталостной долговечности элементов ходовых частей гусеничных машин.

Научная новизна В результате теоретических исследований и проведенного эксперимента разработан метод определения долговечности при многоцикловых усталостных повреждениях деталей, использование которого позволяет оценивать и прогнозировать многоцикловую усталостную долговечность элементов ходовой части гусеничных машин при проектировании и в процессе эксплуатации На защиту выносятся;

— метод определения долговечности при многоцикловых усталостных повреждениях деталей позволяющий производить расчеты без предварительной схематизации процесса нагружения с учетом вида нагружения и напряженно-деформированного состояния;

— результаты экспериментальных исследований многоцикловой долговечности натурных образцов.

— метод определения нагруженности и долговечности при многоцикловых усталостных повреждениях элементов ходовой части ГМ на этапе проектирования. 8.

Основные результаты и выводы по работе.

1. Разработанный метод позволяет определять долговечность при многоцикловых усталостных повреждениях без предварительной схематизации процессов нагружения при различной асимметрии циклов.

2. Сравнение расчетов по предложенной зависимости с известными теоретическими зависимостями (соотношения пределов выносливости тл! о. ь выражения Гафа-Поларда и Одинга), показывает их качественное соответствие. Метод позволяет проводить оценку в случае сложного напряженного состояния, что практически невозможно сделать существующими на сегодняшний момент методами.

3. Результаты расчетов на усталостную долговечность при одноступенчатых испытаниях (по Веллеру) согласуются с экспериментальными данными. Относительное расхождение результатов по всем видам одноступенчатых испытаний не превосходит: по предлагаемой методике — 5%, при схематизации по методу «дождя» — 5,4%, при схематизации по методу «полных циклов» — 5,1%, при схематизации по методу максимумов — 5,1%.

4. Сравнение полученных при случайном нагружении экспериментальных данных с расчетными показали лучшую сходимость по сравнению с существующими методами оценки. Относительное расхождение результатов не превосходит: по предлагаемому методу — 25,1% в безопасную сторону, при схематизации по методу максимумов — 30,4% в безопасную сторону, при схематизации по методу «дождя» и методу «полных циклов» -30,2%) и 31,1% соответственно, но в опасную сторону. Что позволяет проводить гарантированные расчеты с использованием предлагаемого метода.

5. В результате математического моделирования установлено, что «пробега» (моделирования) протяженностью 5 км достаточно для получения данных по нагруженности для разных дорожных условий и режимов.

145 движения. Предложенный метод возможно использовать для оценки усталостных повреждений в составе программного обеспечения бортовых информационно-управляющих систем, при проведении технического обслуживания «по состоянию», не только деталей ходовых систем, но и ряда деталей входящих в различные элементы и узлы (двигатель, трансмиссия, спец. устройства и др.) широкой номенклатуры транспортных средств при условии получения информации об их нагруженности в процессе эксплуатации.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.П., Калейчев Н. Б. Динамика гусеничной машины при установившемся движении по неровностям. Харьков: Вища школа, 1989. -112 с.
  2. A.C., Запрягаев М. М., Хавханов В. П. Армейские гусеничные машины М.: Министерство обороны СССР, 1973. — Ч. 1. Теория. — 328 с.
  3. И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин: Справочник- 4-е изд., перераб и доп. М.: Машиностроение, 1993. — 640 с.
  4. И.А., Шорр Б. Ф., Шнейдерович P.M. Расчет на прочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1966. — с. 590−609.
  5. И.А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978. -234 с.
  6. Дж., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. — 344 с.
  7. В.И., Коваль Ю. Н. Анализ неразрушающих методов оценки усталостного повреждения металлов: Обзор / АН УССР. Препр. — Киев, 1982.-35 с.
  8. Болотин В. В Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. — 312 с.
  9. Д.В. Концентрация наряжений в пластинах около отверстий и выкружек. Киев: Техника, 1969. — 220 с.
  10. Р.К. Теоретическая оценка параметров спектра нагружения трансмиссии гусеничных машин // Известия ВУЗов. Машиностроение. -1974,-№ 9.-С. 34−40.
  11. Р.К. Оценка нагруженности дисков фрикционных элементов транспортных машин // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1977. — № 4. -С. 25 -32.
  12. Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964. — 320 с.147
  13. Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей М.: Наука, 1964. -432 с.
  14. А.З. и др. Сопротивление усталости элементов конструкций. М.: Машиностроение, 1990. — 240 с.
  15. .В. Прочность и долговечность автомобиля. М.: Машиностроение, 1974. — 328 с.
  16. A.C. и др. Надежность механических систем и конструкций при случайных воздействиях. М.: МГТУ «МАМИ», 2000. — 284 с.
  17. С.П. Теория упругости. М.: Высшая школа, 1979. — 431 с.
  18. А. А., Чобиток В. А., Тельминов А. В. Теория и расчет нелинейных систем подрессоривания гусеничных машин. М.: Машиностроение, 1976. — 207 с.
  19. С.С. Создание тракторов с минимальной металлоемкостью и требуемой прочностью // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2000. — № 4. — С. 22 — 25.
  20. С.С. и др. Методы расчета на прочность тракторов и других машин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2001. — № 1. -С. 12−15.
  21. С. С. и др. Анализ применимости уравнений и исследование формы кривой усталости // Заводская лаборатория. Диагностика материалов — 2000. Т. 66, № 10. — С. 41 — 53.
  22. С.С. Методы оценки и повышения долговечности несущих систем тракторов и других машин: Автореф. дис. на соискание ученой степени докт. техн. наук. М.: МВТУ, 1970. — 36 с.
  23. B.C. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983. — 350 с.
  24. Д.В. Исследование достоверности методов оценки долговечности деталей транспортных машин // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2007. — № 10. — С. 34 — 40.148
  25. B.C. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургиздат, 1963. — 258 с.
  26. B.C., Терентьев В. Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975. — 456 с.
  27. Г. Б. Детали машин. М.: Машиностроение, 1988 — 368 с.
  28. Г. Б. Концентрация напряжений и деформаций в деталях машин. М.: Машиностроение, 1981. — 223 с.
  29. JT.M. Основы механики разрушений. М.: Наука, 1974. — 311 с.
  30. В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени / Под ред. А.П.Гусенкова- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1993. — 364 с.
  31. В.П., Дроздов Ю. Н. Прочность и износостойкость деталей машин: Учеб. пособие для машиностр. спец. вузов. М.: Высшая школа, 1991.-319с.
  32. В.П. Усталость и несущая способность узлов и деталей при стационарном и нестационарном нагружениях. М.: Машиностроение, 1968. — 134 с.
  33. В.П., Махутов H.A., Гусенков А. П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник М.: Машиностроение, 1985. — 224 с.
  34. В.П. Определение надежности механических систем по условию прочности. М.: Знание, 1978. — Вып. 1, 2. — 48 с.
  35. Д. Повреждение материалов в конструкции. Анализ, предсказание, предупреждение: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. — 624 с.
  36. В.И. Основы теории, расчета и проектирования транспортных машин. Волгоград, 1972. — 134 с.
  37. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей / Под ред. И. А. Биргера, Б. Ф. Балашова М.: Машиностроение, 1981.-222 с.149
  38. Конструкционные материалы. В 3-х т. / Под ред. А. Т. Туманова М.: Советская энциклопедия, 1966. — Т. 1. — 416 е.- Т. 2. — 407 е.- Т. 3. — 528 с.
  39. H.A. Прогнозирование надежности транспортных машин. -М.: Машиностроение, 1989. 240 с.
  40. Г. О. Прогнозирование эксплутационных свойств систем подрессоривания военных гусеничных машин: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МВТУ, 2000. — 265 с.
  41. Г. О., Зорин Д. В. Прогнозирование долговечности деталей транспортных машин // Мир транспорта. 2008. — № 1. — С. 4 — 9.
  42. B.C., Абу Айаш Юсеф, Кравчук A.B. Сопротивление деформированию и разрушению поверхностно-упрочненных деталей машин и элементов конструкций: Монография Одесса: Астропринт, 2000. — 160 с.
  43. И.П. и др. Тракторы. Проектирование, конструирование и расчет. М.: Машиностроение, 1991. — 544 с.
  44. В.Н., Науменков Н. Е. Усталость сварных конструкций. -М.: Машиностроение, 1976. 212 с.
  45. В.Н. Детали машин. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980.-464 с.
  46. A.C. Напряженность и выносливость деталей сложной конфигурации. М.: Машиностроение, 1968. — 371 с.
  47. B.C., Зайцев Е. И. Прогнозирование надежности автомобилей. Л.: Политехника, 1991. — 224 с.
  48. B.C., Котиков Ю. Г., Зайцев Е. И. Долговечность деталей шасси автомобиля / Под общ. редакцией В. С. Лукинского Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. — 231 с.150
  49. Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. М.: Мир, 1970.-443 с.
  50. H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. — 399 с.
  51. А.О., Сергеев JI.B. Теория танка. М.: Издание академии бронетанковых войск, 1962. — 585 с.
  52. П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. М.: Машиностроение, 1977. — Кн.1. Изд. 2-е, перераб. и доп.- 623 с.
  53. Р. Коэффициенты концентрации напряжений: Пер. с англ. -М.: Мир, 1977.-301 с.
  54. Г. С., Лебедев A.A. Сопротивление матриалов деформированию и разрушению при сложном напряженном состоянии. -Киев: Наукова думка, 1969. 209 с.
  55. Е.К. Прогнозирование долговечности и диагностика усталости деталей машин. Минск: Наука и техника, 1983. — 246 с.
  56. Прочность, устойчивость, колебания: Справочник- В 3-х т. / Под ред. И. А. Биргера М.: Машиностроение, 1968. — Т.1. — 831 с.
  57. Расчеты на прочность в машиностроении / С. Д. Пономарев, В. Л. Бидерман, В. М. Макушин и др. М.: Машгиз. — 1956. — Т. 1. — 884 с. — 1958. — Т. 2. — 974 е.- 1959, — Т. 3. — 1118 с.
  58. Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1989. — 496 с.
  59. Д.Н., Иванов A.C., Фадеев В. З. Надежность машин. М.: Высшая школа, 1988. — 238 с.151
  60. В.А. Случайные колебания механических систем. М.: Машиностроение, 1976. -215 с.
  61. C.B. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. Учеб. Пособие для вузов. М.: Атомиздат, 1975. — 192 с.
  62. C.B., Буглов Е. Г. О вероятностных представлениях переменной нагруженности деталей машин // Вестник машиностроения. -1960. № 10. — С. 10−17- № 11.- С. 23−32.
  63. C.B. Квазистатическое и усталостное разрушение материалов и элементов конструкций: Избр. тр.- В 3 т. Киев: Наукова думка, 1985. — Т. 3.-232 с.
  64. C.B., Когаев В. П., Шнейдерович В. М. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. М.: Машиностроение, 1976. — 488 с.
  65. Валы и оси / C.B.Серенсен, С. Б. Громан, В. П. Когаев и др. М.: Машиностроение, 1970. — 319 с.
  66. A.A. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин. М.: Машиностроение, 1972. — 192 с
  67. Снегоходные машины. Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1986. -191 с.
  68. Сопротивление усталости элементов конструкций / А. З. Воробьев, Б. И. Олькин, В. Н. Стебенев и др. М.: Машиностроение, 1990. — 240 с.
  69. JI.A. Статистическая механика усталостного разрушения. -Мн.: Наука и техника, 1987. 288 с.
  70. Е.Б. Метод выбора характеристик системы подрессоривания с нецелым числом степеней свободы для быстроходной гусеничной машины: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МГТУ, 2003.- 150 с.
  71. М.Н. Статистические методы обработки механических испытаний. М: Машиностроение, 1985. — 232 с.152
  72. В.Н., Голофаст C.JI. Измерение циклических деформаций и прогнозирование долговечности деталей по показаниям датчиков деформаций интегрального типа. Новосибирск: Наука, 2004. — 206 с.
  73. В.Н. Методы экспериментальной оценки концентрации циклических деформаций и напряжений на поверхности деталей машин: Учеб. пособие. Курган: РИО КМИ, 1993. — 83 с.
  74. Теория и конструкция танка / Под ред. П. П. Исакова- М.: Машиностроение, 1985. Т. 6. Вопросы проектирования ходовой части военных гусеничных машин. — 244 с.
  75. В.Т. Усталость и неупругость металлов. Киев: Наукова думка, 1971. — 268 с.
  76. Усталостная прочность и долговечность самолетных конструкций /Перевод с английского под общей редакцией И. И. Эскина М.: Машиностроение, 1965. — 589 с.
  77. В.И. Сопротивление материалов. Учебник для ВУЗов. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. — 523 с.
  78. Я.Б. Механические свойства металлов — В 2-х ч. 3-е изд. М.: Машиностроение, 1974. — Ч. 1. — 470 е.- Ч. 2. — 360 с.
  79. A.C., Палагин Ю. И. Прикладные методы статистического моделирования. Д.: Машиностроение, 1986. — 320 с.
  80. P.M. Прочность при статическом и повторно-статическом нагружениях. М.: Машиностроение, 1968. — 343 с.
  81. H.H. Колебания, прочность и форсированные испытания грузовых автомобилей. -М.: Машиностроение, 1972. 372 с.153
  82. Dhir A., Sankar S. Analitical model for dynamic simulation of off-road Tracked Vehicles // Vehicle system dynamics. 1994 — № 24. — P. 26−49.
  83. Dhir A., Sankar S. Analitical wheel models for dynamic simulation of off-road tracked vehicles// Vehicle system dynamics. 1997 — № 27. — P. 37−63.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!