Моделювання життєвого циклу регенеровуваних автомобільних напівпричепів на етапі проектування

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»

 

УДК 621. 01% 629. 114. 3

 

БАЛАН СЕРГІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ

 

 

Спеціальність 05. 02. 02 – Машинознавство

 

 

Львів – 1999

 

Дисертацією є рукопис. 

Робота виконана в Одеському державному політехнічному університеті Міністерства освітим України. 

Науковий керівник: Максимов Валерій Григорович, кандидат технічних наук, доцент, завідувач кафедри «автомобільний транспорт» Одеський державний політехнічний університет.

Офіційні опоненти: Гащук Петро Миколайович, доктор технічних наук професор, завідувач кафіедри «Експлуатація і ремонт автомобільної техніки» Державний університет «Львівська політехніка» Библюк Нестор Іванович, доктор технічних наук професор, завідувач кафіедри «Лісові машини та дороги» Український державний лісотехнічний університет, м. Львів.

Провідна установа: Інститут машин і систем, м. Харків

Захист відбудеться 16 червня 1999 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35. 052. 06 в Державному університеті «Львівська політехніка» за адресою: 290602, м. Львів, вул. С. Бандери, 12. 

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного університету «Львівська політехніка» за адресою: м. Львів, вул. Професорська, 1. 

Автореферат розісланий 12 травня 1999 р. 

 

 

Розширення парку автомобільних напівпричепів робить надзвичайно актуальною проблему суттєвого підвищення їх надійності і вантажепідйомності при одночасному зменшенні металоємкості та підвищенні технологічності виготовлення конструкцій. Ця проблема розв’язується, в основному, на етапі проектування майбутнього виробу. 

Автомобільний напівпричіп є розвиненою технічною системою, що складається з кількох вузлів-підсистем, які взаємодіють в процесі експлуатації. При своєчасному, плановому здійсненні технічного обслуговування, заміні деталей, які швидко зношуються, працездатність напівпричепу в цілому визначається технічним станом його тримальної системи – рами, що зазнає під час експлуатації значної механічної дії, яка має явно виражений стохастичний характер. 

Життєвий цикл рами можна розглядати як переміщення деякої системи, що складається з сотен елементів, у просторі станів Z, причому таке переміщення носить дискретний характер. Кожний наступний стан Zi відрізняється від попереднього Zi-1 розривом одного або декількох чергових зв’язків деякої структури, яка спочатку відповідає стану Z0. 

Реально розрив зв’язків означає те чи інше механічне пошкодження рами, а відтак кожний новий стан визначає появу “нового” об’єкта – рами із новим розподілом пошкоджень. 

Іншою важливою особливістю напівпричепу є можливість його регенерації – відновлення після накопичення деякої кількості пошкоджень, яку інтерпретують як відмову конструкції. 

Багатозначність первинних даних, складності побудови адекватної моделі напружено-деформованого стану (НДС) вузлів напівпричепу та нестабільність в тлумаченні результатів експлуатаційних та натурних випробувань призводить до того, що проектувальники часто-густо призначають невиправдано великий запас міцності конструкції тримальної системи напівпричепу та ускладнюють технологію її виготовлення. 

Із сказаного витікає нагальна необхідність у створенні на етапі проектування адекватної динамічної стохастичної імітаційної моделі життєвого циклу рами напівпричепу та висока актуальність досліджень у цій галузі. 

Дисертація виконувалась у відповідності до завдань науково-дослідної роботи? 203-19 Одеського державного політехнічного університету “Вдосконалення науково-експериментального методу створення великогабаритних тримальних систем мобільних машин та підвищення їх надійності” (? держреєстрації 0195U0123555). 

Метою цієї роботи є підвищення якості автомобільних напівпричепів за рахунок створення та впровадження на стадії проектування універсальної імітаційної моделі технічного стану тримальної системи напівпричепу. 

Для досягнення цієї мети в роботі розв’язані такі задачі: 

розроблена система попередньої експрес-оцінки металоконструкцій типу рам на базі імітаційної моделі їх технічного стану в експлуатації; 

виконаний аналіз дислокації зон типових пошкоджень рам напівпричепів та визначені імовірності таких пошкоджень; 

створена та реалізована на ЕОМ модель НДС конструкції типу зварних рам, яка враховує накопичення та регенерацію пошкоджень в процесі їх експлуатації; 

здійснена перевірка статичної адекватності моделі по результатах стендових випробувань; 

виконане порівняльне імітаційне моделювання процесу експлуатації існуючої та запропонованої конструкцій рам напівпричепу. 

Наукова новизна одержаних результатів полягає у розвитку та поглибленні теоретичних та методологічних основ імітаційного моделювання конструкцій тримальних систем напівпричепів. Новими науковими результатами дисертаційного дослідження є: 

запропоновано моделювати процес накопичення псевдовипадкових пошкоджень в конструкції рами модуляцією потоку випадкових чисел інформацією про реальні події, які відбулися в рамі напівпричепу в умовах прискорених полігонних випробувань; 

розроблена чисельна нелінійна модель для дослідження експлуатації звареної рами напівпричепу на основі стандартного пакету, який використовує МКЕ, адаптованого до моделювання систем, що накопичують пошкодження; 

розроблений метод моделювання накопичення чинників пошкодження в конструкції рами за допомогою комп`ютерної моделі конструкцій типу зварних рам, яка містить релейні кінцеві елементи, стан яких відбиває імовірність реальних подій; 

запропонований опис динамічних стохастичних систем типу автомобільних напівпричепів, які відрізняються властивістю регенерації, за допомогою імовірнісних автоматів із дискретним часом, які дозволяють враховувати стохастичний характер виникнення пошкоджень рами, викликаний малопередбачуваними умовами виготовлення і експлуатації напівпричепа, та детермінований характер тих же пошкоджень, що виходить з особливостей їх конструкції. 

Практичне значення одержаних результатів. Застосування створеної в роботі методики експрес-оцінювання питомих витрат на експлуатацію металоконструкцій типу рам дозволило скоротити на 25% час та на 20% витрати автоматизованого проектування елементів тримальної системи напівпричепів ОдАЗ-93571. Висновки, які одержані в роботі, підтверджені в Науково-дослідному інституті-полігоні мобільної