Диссертация (1173130), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Данные полученные при этомслучае нагружения обладают наибольшей сходимостью, разница полученных перемещений для точек F, H и О не превышает 8,1%.4) от 27% до 44,7% для схемы нагружения №4.Наличие разницы между результатами экспериментального исследования иданными конечно-элементного моделирования объясняется следующими факторами:1. Трудоёмкостью точного измерения малых величин деформаций. При деформации металлоконструкции равной 0,5 мм погрешность измерений 0,2 ммдаст расхождение результатов ±40%.2. Наличием погрешностей формы и положения элементов физической модели металлоконструкции тележки.3. Наличием подвижностей в болтовых соединениях физической модели ввиду разности диаметров болтов и болтовых отверстий.4.
Сложностью задания правильного набора ограничений для моделирования условий свободного опирания незакреплённой физической модели, а такжевозможное изменение параметров контакта опоры и модели при деформации последней.Исходя из перечисленного можно сделать вывод, что при получении больших деформаций и их измерении с применением более сложных и совершенных174измерительных систем, сходимость экспериментальных данных и результатов конечно-элементных расчётов может быть значительно повышена.На адекватность разработанной конечно-элементной модели также указывает качественное сходство картин распределения деформаций между элементамиметаллоконструкции, полученных расчётным и экспериментальным способом.Это сходство очень хорошо просматривается на при анализе результатов, полученных при нагружении металлоконструкции по схеме №1.
Видно, что точки B,D, F, H, находящиеся на диагонали тележки, представляющей собой цельную деталь, испытывают большие деформации, чем точки A, C, E, G, располагающиесяна диагонали составленной из двух различных деталей, присоединяемых с помощью болтов. Такое же распределение деформаций мы получаем в ходе моделирования напряжённого состояния используя разработанную конечно-элементнуюмодель.Следует отметить, что вне зависимости от величины и расположения испытательных грузов в плоскости физической модели в её центральном узле (точка O)возникают значительные перемещения. Так при нагружении тележки по схеме №3перемещение точки О, согласно результатам конечно-элементного анализа, превышает перемещение точки F, над которой находится груз.
Перемещения указанных точек согласно экспериментальным данным равны между собой и совпадаютс данными конечно-элементного анализа с погрешностью 3-5%, что ещё раз подтверждает адекватность конечно-элементной модели (рисунок 5.37 в). Теоретические расчёты показывают, что точка максимальной деформации металлоконструкции в этом случае находится на диагональном элементе D2 между точками Fи О. Следовательно, при конструировании металлоконструкций на основе УКСследует уделить особое внимание обеспечению жёсткости их центральных узлов.Учёт болтовых соединений в конечно-элементной модели приводит к изменению картины её напряжённо-деформированного состояния. Происходит значительное увеличения деформаций во всех несущих элементах металлоконструкции.Для сравнения деформации контрольных точек E, F, G, H, O у цельной конечноэлементной модели и модели с болтовыми соединениями отличаются в 2-2,5 раза.175Серьёзно отличаются и значения действующих эквивалентных напряжений (рисунок 5.38).
Так значения эквивалентных напряжений в диагональных элементахоколо центрального узла (точка O) в конечно-элементной модели с болтовыми соединениями в 3 раза превышают значения напряжений в той же области цельнойконечно-элементной модели. Максимальные действующие напряжения локализуются в несущих элементах около отверстий, что совпадает с теоретической картиной напряжённо-деформированного состояния. Однако, в целом напряжения вэлементах не превышают 170 МПа, а максимальные напряжения имеют локальный характер.
Прочность металлоконструкции обеспечена.По результатам проведённого исследования можно сделать следующие выводы:1) Металлоконструкции на основе универсальных компоновочных схем обладают высокой несущей способностью при низких значениях собственной массыи материалоёмкости. Физическая модель без возникновения значительных перемещений и пластических деформаций воспринимала нагрузку в 21,4 раза превосходящую её собственную массу.2) Результаты экспериментального исследования подтверждают адекватностьуточнённых теоретических расчётов, полученных с помощью метода конечныхэлементов и оправданность их применения при расчёте металлоконструкций на основе универсальных компоновочных схем различной конфигурации. При составлении конечно-элементной модели строго необходимо учитывать наличие разъёмныхсоединений, так как игнорирование данного факта может привести к значительному искажению картины напряжённо-деформированного состояния металлоконструкции.3) При разработке металлоконструкции следует особое внимание уделитьобеспечению жёсткости металлоконструкции в центральном узле и минимизацииместных напряжений в болтовых соединениях элементов (при их наличии).1765.10 Выводы по пятой главе1.
Разработана методика проектирования металлоконструкции грузовойтележки крана мостового типа общего назначения на основе универсальнойкомпоновочной схемы комплексной и модульной конфигурации, учитывающаявлияниеположенияэлементовметаллоконструкциинараспределениевертикальных нагрузок на ходовые колеса тележки, возможное влияниеостаточных сварочных деформаций на базовые проектные параметры элементовметаллоконструкции тележки.2 Адекватность предлагаемой методики проектирования подтверждена спомощью проведённого экспериментального исследования деформированного состояния модели металлоконструкции грузовой тележки с универсальной компоновочной схемой комплексной конфигурации. Получены характерные закономерности распределения деформаций в несущих элементах металлоконструкции наоснове УКСКК при различном расположении внешней действующей нагрузки.Практически подтверждена высокая несущая способность металлоконструкций наоснове УКС при малых значениях собственной массы.3.
Расчёты, проведенные согласно разработанной методике, показывают,что металлоконструкции на основе универсальной компоновочной схемы при соответствии условиям надёжности и работоспособности обладают сниженной массой по сравнению с существующими аналогами, что продемонстрировано на приведённом примере. Масса разработанной металлоконструкции грузовой тележки,грузоподъёмностью 20 тонн на 17% меньше средних значении масс металлоконструкций тележек для данной грузоподъёмности и на 50% меньше чем у принятого исходного образца.177ЗАКЛЮЧЕНИЕВыполненная работа и полученные результаты позволяют сделатьследующие выводы.1.
Разработаны принципиальные универсальные компоновочные схемынесущих металлоконструкций грузовых тележек кранов мостового типа общегоназначения комплексной и модульной конфигурации, позволяющие приснижении общей материалоёмкости сформировать единый подход к ихпроектированию,установленногоатакжеоборудованияобеспечитьпутёмвозможностьвариациибыстройотдельныхсменымодулей,чтоспособствует упрощению ремонта и реконструкции тележек и так же снижениюобщего времени изготовления металлоконструкции.2. Экспериментально исследовано влияние характеристик настройкисистемы управления с частотным регулированием на параметры нагруженностиметаллоконструкции грузовых тележек кранов мостового типа.
Установлено, чтоназначенная группа режимов работы не отражает реальной нагруженностисистемы управления механизмом, что может приводить к перегрузкам и еёвыходу из строя (перегрузка по току при допустимых настройках приотносительно короткой (30 мин) имитации весьма тяжелого режима работы). Вкаждом конкретном случае необходимо учитывать сочетание однозначноустановленных классов использования и нагружения механизмов. Данноеобстоятельство необходимо дополнительно регламентировать в нормативнойлитературе при подтверждении несущей способности.3.
Разработаны математические модели структурно-параметрическогосинтеза металлоконструкции грузовых тележек кранов мостового типа общегоназначения на основе универсальной компоновочной схемы комплексной имодульнойконфигурации,проектированиюучитывающиеметаллоконструкцийнормативныегрузоподъемныхтребованиямашинвкобластиобеспечения их прочности, жесткости, устойчивости и выносливости, возможныеконфигурации механизмов, расположенных на тележке, параметры настройки их178систем управления, характер взаимосвязи отдельных сегментов модульнойметаллоконструкции. Использование предложенных математических моделейпозволяетточечноопределятьнеобходимыегеометрическиепараметрыэлементов металлоконструкции в зависимости от приложенной к ним нагрузкибез завышения общей прочности, жёсткости, устойчивости, последовательнокорректируя величину соответствующих размерных показателей начиная сминимальновозможныхзначенийдляобеспечениянаименьшейматериалоёмкости.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
