Технические науки/ 4. Транспорт

Дурнопьянов Игорь Игоревич

Одесский национальный политехнический университет, Украина

Экспериментальные исследования рамы полуприцепа

В последние годы большое внимание уделяется вопросам разработки конструкций несущих систем автомобилей с позиции минимальной металлоемкости и рационального использования прочностных свойств материала элементов рамы и узлов. Чтобы обеспечить достаточный ресурс металлоконструкции несущей системы автомобиля, в частности рамы, максимально снизив ее металлоемкость без ущерба для прочности, конструкторы используют расчетные схемы и методы, которые обладают высокой степенью детализации и отражают основные особенности эксплуатации несущих конструкций

Для проведения исследований в работе использован экспериментальный метод. Натурный эксперимент имеет своей целью определение реального напряженного состояния в отдельных точках металлоконструкции рамы. Данные о напряженном состоянии металлоконструкции, полученных в результате измерений с помощью первичных преобразователей, является ценной информацией, т. к. отображают реальную картину распределения деформаций и напряжений в результате эксплуатации рамы полуприцепа.

Предметом исследования является двухосный полуприцеп-платформа, предназначенный для перевозки одного 40-футового или двух 20-футовых контейнеров типа 1AA и 1CC или одного 20 футового контейнера (полной массой 30 тонн), по территории порта с седельными тягачами: Терберг, Оттава, Мафи, МАЗ и др.

Рама полуприцепа является сварной конструкцией из низколегированной и углеродистой стали. Лонжероны выполнены из прокатного двутавра №50. Поперечины цельные (неразрезные), выполнены из прокатного профиля, сдвоенные. Опорная плита в районе шкворня выполнена из листовой стали толщиной 10 мм.

На основании многолетнего опыта эксплуатации рамы полуприцепа выявлены наиболее опасные узлы, в которых, были наклеены розетки первичных перобразователей.

Рис.1 Расположение узлов на раме

В соответствие с предположением о плосконапряженном состоянии листа металла необходимо наличие трех активных преобразователей, наклеенных под углом 45º друг к другу. Для измерения деформаций в металлоконструкции использовались первичные преобразователи КФ 5П1-5-20-Б-12 с номинальным сопротивлением 200 Ом. Всего исследовались три узла (рис. 1): стенка поперечины в месте примыкания к лонжерону (далее точка 1); нижняя полка лонжерона, где возникают максимальные напряжения (точка 2); стенка лонжерона в месте крепления задней подвески (точка 3). Соединение датчиков производилось по мостовой схеме, состоящей из рабочего, компенсационного и двух балластных тензодатчиков. На рис.2 показано расположение розетки преобразователей на металлоконструкции в третьей точке.

Сигналы с датчиков усиливаются нормализаторами и фиксируется на ПЭВМ. Замеры деформаций производились для характерного цикла работы рамы. В таблице представлены результаты конечно-элементного анализа и эксперимента при полном цикле работы рамы, при погрузке, транспортировке и снятии контейнера.

Рис.2 Монтаж розетки тензодатчиков в третьей точке

В результате проведения натурного эксперимента, данные с первичных преобразователей были записаны с помощью программы PowerGraph 3.3 на ПЭВМ (рис. 2).

Значение максимальних эквивалентных напряжений

	Эквивалентные напряжения в узлах, МПа
	т.1	т.2	т.3
начало загрузки	0,4	3	2,3
удар	6,1	20,2	11,3
конец загрузки	5,8	18	8
старт	5	21,8	7,8
правый поворот на 180°	3	14,5	4,6
остановка	4,3	16,3	6
старт	3,5	21,1	9,7
правый поворот на 180°	5	12,8	2,7
левый поворот на 180°	4,1	23,2	12,7
левый поворот на 180°	5	22,4	12,9
остановка	5,6	18	10
снятие контейнера	0,5	1	3

Рис. 3. Изменение эквивалентных напряжений при полном цикле работы рамы

Литература:

1. Гельфгат Д.Б. Экспериментальные исследования и расчет рамы автомобиля ЗИС-151/ Гельфгат Д.Б., Ошноков В.А. ― Технический отчет № 530, НАМИ, 1953. — 220 с.

2. Козак, З.Н. К расчету автомобильных рам и тормозных барабанов / З.Н. Козак // Тр. МАДИ. ― М., 1940. –– Вып. 9.— С. 41 — 52.

3. Павленко П.Д. Исследование прочности рам специальных грузовых автомобилей / Павленко П.Д. — Грузовик. — 2002. — №9. — С. 26-29.