Расчет опорных элементов рамы автогидроподъемника
Опорные элементы рамы автогидроподъемника
Компания НТЦ «АПМ» выполнила прочностной расчет опорных элементов рамы автогидроподъемника (АГП).
Рама автогидроподъемника – металлическая сварная конструкция с выдвижными опорными элементами (аутригерами). Вылет аутригера осуществляется с помощью гидроцилиндра, установленного внутри него. В транспортном состоянии аутригеры сложены, и рама автомашины с подъемником опирается на колеса. В рабочем состоянии вся масса АГП опирается на землю через аутригеры.
Геометрические размеры рамы АГП: длина 3935 мм, ширина 2838 мм, высота 2240 мм. Масса рамы: 1202 кг.
Расчет выполнялся по заказу ООО «НПО “АВТОМАШ» в программном продукте APM WinMachine.
Расчетная модель
Модель конструкции строилась в модуле APM Structure3D. Часть элементов рамы не моделировалась, поскольку ставится задача прочностного расчета аутригеров, а не всей рамы целиком. При этом масса недостающих элементов в дальнейшем будет учтена. Все элементы, кроме гидроцилиндров и осей, моделировались с помощью пластинчатых конечных элементов. Гидроцилиндры и оси моделировались стержневыми конечными элементами.
Рама опирается на землю через аутригеры. Каждый аутригер имеет в нижней части опорную лапу с шарниром. Шарнир позволяет лапе опираться на землю всей своей площадью.
Расчетные нагрузки:
- Собственный вес конструкции.
Для учета собственного веса металлоконструкции используется стандартная процедура задания «множителя собственного веса» в диалоговом окне «Загружения». -
Вес шасси автомашины.
Учет веса шасси обеспечивается вертикальной силой, приложенной в центре тяжести шасси. - Нагрузки от груза, перевозимого на раме.
Данный груз моделировался вертикальной силой, приложенной в центре тяжести груза. - Нагрузка от стрелы с люлькой.
Данная нагрузка на раму учитывается вертикальной силой, приложенной в центре тяжести стрелы.
Проведение расчетов
Был выполнен статический расчет конструкции в рабочем положении для нескольких положений стрелы. Получены карты напряженного и деформированного состояния конструкции при соответствующих положениях.
Проверена общая устойчивость конструкций. Расчет проведен для угла поворота стрелы 138 градусов, при котором напряжения в переднем аутригере максимальны. В результате проведенного расчета, получено наименьшее значение коэффициента запаса устойчивости аутригеров: Куст = 7. Таким образом, конструкции аутригеров устойчивы при данных нагрузках.
Определен коэффициент запаса по усталостной прочности для случаев положения стрелы над задним и передним аутригерами.
Итоги выполненного проекта
Результаты статического расчета показали, что напряжения, возникающие в опорных элементах рамы АГП, локально (на границах контакта пластин скольжения и корпуса аутригера) могут превышать предел текучести материала (сталь 09Г2С). Наиболее неблагоприятными для опор являются углы поворота стрелы над передними аутригерами (от 90 до 270 градусов).
Согласно ТЗ задний аутригер должен выдерживать нагрузку в 60% от полной массы автогидроподъемника в положении стрелы над ним. Согласно расчету, напряжения в аутригере в данном случае не превышают предела текучести материала, следовательно, прочность обеспечена.
Согласно ТЗ передний аутригер должен выдерживать нагрузку в 70% от полной массы автогидроподъемника в положении стрелы над ним. Согласно расчету, напряжения в аутригере в данном случае локально превышают предел текучести материала, но не превышают предела прочности. Можно утверждать, что прочность аутригера обеспечена, но в зоне контакта пластины скольжения с корпусом аутригера возможны пластические деформации металла.
Результаты расчета общей устойчивости аутригеров показали, что они обладают значительным запасом. Минимальный коэффициент запаса устойчивости аутригеров равен 7.
Проведенная работа показала применимость программного комплекса APM WinMachine для решения сложных задач прочностного анализа автомобильного транспорта.
