авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

Технология снижения материалоёмкости сельскохозяйственных машин с помощью систем управляемых затяжек

-- [ Страница 2 ] --

Рисунок 3 – Суммарный график для анализа меридиональных напряжений: а) график зависимости ; б) расшифровка графика а) при

Из анализа графиков (рис. 1, 3) можно сделать вывод, что при заданных значениях и , окружные и меридиональные напряжения, когда работают обе затяжки, находятся ниже предела выносливости материала .

Следовательно, масса ёмкости автокормовоза АСП–25, может быть значительно снижена, за счёт уменьшения толщины обечайки.

3. Теоретическое исследование напряжённо – деформированного

состояния однопролётной балки и управляемой

затяжки, как элементов рамных систем

сельскохозяйственных машин

В этой главе предлагается новый принцип снижения материалоёмкости металлоконструкций. Создание дополнительных внешних сил, с помощью управляемых затяжек, предполагает использование энергетического источника. Для упругих механических систем он может быть двух типов: внешний, представляющий энергетическую машину (машину – двигатель) и внутренний, использующий внутреннюю энергию упругого деформирования (упругую энергию) основной разгружаемой конструкции. Использование упругой энергии для разгрузки, не противоречит основным законам механики, и позволит создавать такие конструкции, которые за счёт изменения своей формы и жёсткости, в критические моменты могли бы “саморазгружаться” без больших отклонений от заданных технологических и эксплуатационных параметров.

Система внешних сил, приложенных к конструкции, меняется во времени и, в то же время, является системой статически приложенных сил. Их работа – потенциальной (упругой) энергии, запасённой конструкцией в процессе её деформирования. При снятии внешних сил конструкция за счёт аккумулированной энергии возвращается в исходное (недеформированное) состояние.

Подключение к деформированной основной конструкции управляемой затяжки, использующей внутреннюю энергию , может привести к остаточным деформациям материала основной конструкции и, в результате, нарушению технологических режимов работы машины или сооружения в целом.

Поэтому, очевидно, отбор части упругой энергии необходимо проводить за время деформирования между начальным и конечным положениями деформируемой основной конструкции, то есть между нулевым и конечным значениями статически прикладываемой внешней силы. Тогда, управляемая затяжка, взяв на себя часть работы внешних сил, а значит часть энергии , позволит основной конструкции запасти энергию согласно выражению:

. (5)

На основании этого уравнения необходимо проектировать управляемые затяжки, использующие для своего функционирования запасённую упругую энергию основной конструкции.



Рассмотрим элемент несущей рамы вибрационного копателя саженецев ВКС – 2, в виде двухопорной балки. Пусть эта балка 1 (рис. 4), шарнирно закреплённая на концах, нагружается статически прикладываемой в её середине силой . Шарниры вводим для упрощения проведения эксперимента.

Рисунок 4 – Эскиз балки с управляемой затяжкой

При достижении балкой в точке приложения силы промежуточного прогиба верхний пояс (пунктир) входит в соприкосновение со стержнем 2, шарнирно соединённым в точке с почти мгновенно изменяемой системой, состоящей из стержней (струн) 3 и шарниров и . При дальнейшем прогибе балки шарнир перемещается в положение , и, как следствие, в шарнирах и возникают силы, растягивающие сжатый верхний пояс балки. Затяжка и рычажная система , запасают часть энергии деформирования , а именно , а балка принимает энергию . При уменьшении силы часть энергии деформирования идёт на восстановление первоначального положения рычажной системы и управляемой затяжки, другая часть – на восстановление первоначальной формы балки 1. В результате работы системы “балка – управляемая затяжка” верхний пояс балки испытывает напряжения гораздо меньшей интенсивности, чем нижний, и учитывая, что , путём подбора плеч рычагов , и первоначального угла наклона стержней 3 к горизонтали, можно добиться уровня напряжений меньше предела выносливости материала балки.

Приведённый выше пример использования управляемой затяжки можно применить с целью снижения материалоёмкости для балок больших пролётов при невозможности установки промежуточных опор. Направляющая 5 (рис. 4) может быть закреплена на балке.

Основываясь на рис. 4 и вышеизложенного материала была смоделирована трёхмерную модель однопролётной балки в программе SolidWorks.

Включение затяжки будет происходить в тот момент, когда прогиб балки составит , а напряжения, возникающие в ней, достигают предела выносливости материала верхнего пояса.

Рисунок 5 – Трёхмерная модель однопролётной балки:

а) с управляемой затяжкой; б) без управляемой затяжки

На основании этой модели был проведён теоретический расчёт, и исследованы напряжения, возникающие в верхнем поясе балки, с использованием метода конечных элементов.

Модель балки, необходимая для первого этапа расчёта, представлена на (рис. 5,б). Толщина верхнего и нижнего поясов в данном случае была увеличена на и составляет .

Используя метод конечных элементов, была теоретически исследована система “однопролётная балка + опорная рама” (см. рис. 5,б), и определена величина возникающих напряжений, для различных этапов нагружения.

Расчёт производился на ЭВМ с использованием программы CosmosWorks.

Модель (рис. 5,б):

1. из SolidWorks была переведена в CosmosWorks и выбрано упражнение (сетка на твёрдом теле);

2. задавался материал для каждого элемента модели;

3. вводились ограничения (модель фиксировалась);

4. прикладывалась статическая вертикальная нагрузка в центральной части балки;

5. задавались пары соприкасания, то есть для тех деталей, которые вращаются и неподвижно соприкасаются, вводились дополнительные ограничения;

6. модель разбивалась на конечные элементы, т.е. создавалась сетка на твёрдом теле;

7. проводился расчётный анализ модели.

Балка рассчитывалась для пяти величин нагрузок, начиная с 200 и последующим приращением нагрузки на 120. Максимальная нагрузка, которую воспринимала балка, составляла 680. Именно при этой нагрузке предполагалось, что напряжения в балке, которая имела толщину каждого пояса по 4 и работала без управляемой затяжки, приближаются к пределу выносливости, который для стали Ст3 равен .

Результаты, полученные после расчётного анализа (пункт 7) проведённого в CosmosWorks, представлены в таблице 1.

Напряжения, возникающие в верхнем поясе однопролётной балки (шесть конечных элементов) (затяжка отключена) при нагрузках 200 и 680

Таблица 1

, КЭ 1 2 3 4 5 6
jpg">
0 0 0 0 0 0 0
200 60 -10 -30 -30 -10 60
680 200 -70 -130 -130 -70 200

Анализируя таблицу 1, можно сказать, что:

1. при максимальной нагрузке, а именно , напряжения в верхнем поясе приближаются к пределу выносливости и составляют ;

2. наиболее опасными участками является центральная часть балки и торцевые части.

Далее проводился расчётный анализ балки, представленной на (рис. 5,а) (затяжка включена).

Затяжка включалась в работу (автоматически, без помощи внешних энергетических источников) в тот момент, когда напряжения в балке составляли величину , в этом случае прогиб имел величину , и далее балка работала совместно с затяжкой.

В данном варианте балка рассчитывалась для семи величин нагрузок, начиная с 200 и последующим приращением нагрузки на 120. Максимальная нагрузка, которую воспринимала балка составляла 920. Именно при этой нагрузке предполагалось, что напряжения в балке, которая имеет толщину каждого пояса по 2 и работающей совместно с управляемой затяжкой, приближаются к пределу выносливости.

Результаты, полученные после расчётного анализа (пункт 7) проведённого в CosmosWorks, представлены в таблице 2, (расчёты проводились аналогично всем пунктам, когда балка была с отключённой затяжкой).

Напряжения, возникающие в верхнем поясе однопролётной балки (шесть конечных элементов) и затяжки (седьмой конечный элемент) (затяжка включена) при нагрузках 200, 680 и 920

Таблица 2

, КЭ 1 2 3 4 5 6 7
0 0 0 0 0 0 0 0
200 12 -5 -60 -60 -5 12 0
680 90 -12 -160 -160 -12 90 3,5
920 150 -15 -200 -200 -15 150 8,5






Pages:     | 1 |
2
| 3 |
 
Авторефераты диссертаций  >>  Авторефераты по Агроинженерным системам

Похожие работы:








наверх


 
<<  ГЛАВНАЯ   |   КОНТАКТЫ
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.