1
УДК 629.114.4
Расчет нагрузок на несущую
систему транспортных средств
© Ю.Н. Барышников
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
В настоящее время при проектировании и доводке автомобилей широко распро-
странены расчетные методы исследования, например метод конечных элементов
(МКЭ). Однако МКЭ — всего лишь инструмент в руках исследователя. Полученный
автором опыт показал, что проблема кроется не только в выборе конечно-
элементной модели несущей конструкции, но и в создании математических моделей
самосвала. С их помощью можно рассчитывать реальные нагрузки, действующие
на отдельные узлы автомобиля в различных режимах эксплуатации, а затем ис-
пользовать полученные нагрузки для расчетов на прочность и долговечность тех
же узлов.
На основе анализа условий эксплуатации карьерных самосвалов выделены основные
расчетные случаи: наезд груженого автомобиля на неровности дороги и разгрузка
автомобиля. Разработаны математические модели, методика и программа расчета
нагрузок, действующих на несущую систему автомобиля-самосвала в указанных слу-
чаях. Программа реализует итерационный метод Ньютона в сочетании с методом
пошагового изменения параметров. Исследованы реакции на раму от направляющего
аппарата подвески при наезде на неровность и от платформы при разгрузке. Пред-
ложены пути снижения указанных нагрузок. В частности, показано, что при наезде
автомобиля на неровность применение зависимой задней подвески позволяет суще-
ственно уменьшить крутящий момент, действующий на раму, по сравнению с неза-
висимой задней подвеской. Результаты расчетов нагрузок использованы для анализа
напряженного состояния рамы карьерного самосвала. Даны рекомендации по приме-
нению различных конечно-элементных моделей рамы. Приведены сравнительные ре-
зультаты численных и натурных экспериментов.
Предложенная методика дает возможность получить достоверные результаты
и позволяет уже на ранней стадии проектирования проводить многовариантные
расчеты несущей системы автомобиля для выбора оптимального конструктивно-
го решения.
Ключевые слова:
автомобили-самосвалы, несущая система, математические мо-
дели, нагрузки, конечно-элементный анализ, численный эксперимент.
Введение.
Среди многообразия конструкций транспортных
средств особое место занимают карьерные автомобили-самосвалы.
Современный карьерный самосвал воплотил в себе последние дости-
жения науки, конструкторской мысли и технологии. Это короткобаз-
ный автомобиль с мощной сварной рамой и грузовой платформой
ковшового типа с задней разгрузкой. Сегодня карьерным автотранс-
портом перевозится почти три четверти общего объема добычи руд и
около 60 % добычи угля. Накоплен большой опыт эксплуатации ка-
рьерной техники, разработаны методы и средства обеспечения ее
надежной работы [1]. Однако главной задачей при проектировании
