Расчет рамы и кузова полуприцепа-самосвала в APM WinMachin
Полуприцеп-самосвал НЕФАЗ 9509-30
Компания НТЦ «АПМ» выполнила прочностной расчет рамы и кузова полуприцепа-самосвала НЕФАЗ 9509-30 с целью последующего увеличения его грузоподъемности и снижения металлоемкости.
Кузов полуприцепа – металлическая сварная конструкция с откидным задним бортом с верхней навеской. В транспортном состоянии кузов по всей длине опирается на лонжероны несущей сварной рамы. Разгрузка самосвала совершается назад, через откидной борт. Опрокидывание осуществляется с помощью телескопического гидроцилиндра. Угол опрокидывания – 45 градусов. Ходовая часть - трехосная пневматическая подвеска. Ходовая часть не моделировалась.
Геометрические размеры снаряженного полуприцепа: длина 9961 мм, ширина 2250 мм, высота 3450 мм. Масса снаряженного полуприцепа: 9800 кг. Масса моделируемой части полуприцепа (только кузов и рама): 6420 кг.
Расчет выполнялся по заказу ОАО «Нефтекамккий автозавод» в программном продукте APM WinMachine.
Исходные данные
Для проведения расчетов, заказчиком были переданы следующие данные:
- модель рамы и кузова полуприцепа-самосвала;
- сведения о нагрузках, действующих на полуприцеп;
- используемые материалы.
Моделирование и расчет
Элементы полуприцепа моделировались с помощью пластинчатых конечных элементов.
Полуприцеп опирается на землю через трехосную подвеску. Подвеска моделировалась жесткими связями, соединяющими оси колес и места крепления подвески к раме.
Соединение полуприцепа с тягачом осуществляется через седельно-сцепное устройство тягача.
Действующие нагрузки:
- Собственный вес конструкции;
- Вес груза;
Нагрузки от движения с ускорением:
- Ускорение разгона;
- Ускорение торможения;
- Ускорение поворота;- Движение по неровной дороге;
- Кручение рамы с кузовом;
- Режим подъема кузова с грузом.
Для оценки прочности конструкции расчет производился на различные комбинации загружений.
Проведение статического расчета производился в модуле расчета напряженно-деформированного состояния, устойчивости, собственных и вынужденных колебаний деталей и конструкций с использованием метода конечных элементов – APM Structure3D, входящего в состав системы автоматизированного расчета и проектирования конструкций для промышленного и гражданского строительства APM WinMachine.
В результате расчетов получены карты напряженного и деформированного состояния конструкции рамы и кузова при соответствующих комбинациях нагрузок.
По полученным результатам проведенных расчетов, была проведена оптимизация конструкции рамы и кузова. Даны рекомендации по усилению наиболее ослабленных элементов полуприцепа и уменьшению толщины недогруженных элементов.
Итоги выполненного проекта
Анализ результатов статического расчета показывает, что при заданных нагрузках, эквивалентные напряжения, возникающие в элементах конструкции полуприцепа при использовании указанных сечений, не превосходят расчетное сопротивление применяемых материалов (за исключением локальных зон, связанных с наличием в модели концентраторов напряжений), т.е. необходимая прочность обеспечивается.
Имеющийся запас прочности, позволил произвести оптимизацию конструкции полуприцепа, тем самым снизив массу. Металлоемкость снизилась на 781 кг, что составляет 12% от исходной модели полуприцепа. При этом в модель вводились и усиливающие элементы, локально повышающие прочностные характеристики конструкции.
Проведенная работа показала применимость программного комплекса APM WinMachine для решения сложных задач прочностного анализа автомобильного транспорта.
