Обеспечение эффективности функционирования зерноуборочных комбайнов за счет рационального конструирования несущих систем на стадии проектирования

• Автор: Ковалева, Анастасия Валерьевна
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Введение

1. Общий подход к решению проблемы

1.1.Проблемы надежности зерноуборочных машин

1.2.Анализ отказов несущих конструкций зерноуборочных машин

1.2.1. Причины отказов технических систем

1.2.2. Определение потребности в проектировании новых

систем.

1.2.3. Выбор цели проектирования.

1.3 Обзор методов создания и проблем прогнозирования надежности несущих конструкций 1.4Цель и задачи работы

1.5Методологические основы решения проблемы.

2. Синтез общих структур моделей

2.1. Модели функционирования общих конструкций
2.2. Динамические модели сельскохозяйственных машин
2.3.Модель эксплуатационного нагружения
2.3.1 . Возмущающие воздействия почвенного фона
2.3.2. Воздействия на зерноуборочный комбайн от рельефа почвенного фона
2.3.3. Внешние воздействия на динамические модели зерноуборочных машин
2.4. Синтез структуры несущей системы
2.4.1. Алгоритм синтеза структуры несущей конструкции в системе автоматизированного проектирования.
2.4.2. Концепция структуры решения графа цели Несущая система.
Итоги по главе
3. Система проектирования несущих конструкций.
3.1. Способы проектирования несущих систем.
3.2. Задачи оптимизации.
3.3. Особенности применения метода конечных элементов МКЭ
3.3.1. Применение МКЭ в САПР.
3.3.2. Программное обеспечение задач МКЭ прочности конструкций.
3.4. Формирование оптимальной структуры пространственных несущих систем.
3.5. Расчетный прогноз вероятности безотказной работ.
Итоги по главе
4. Моделирование конструкций.
4.1. Принципы разработки конечноэлементных моделей.
4.1.1. Идеализация объекта исследования.
4.1.2. Топология системы.
4.1.3. Соединения и закрепления.
4.2. Нагрузки.
4.2.1. Типовые режимы эксплуатации зерноуборочных
комбайнов.
4.2.2. Внешние воздействия на сельскохозяйственные
машины.
4.3. Построение конечноэлементной модели несущей конструкции на базе стержневых и пластинчатых элементов.
Итоги по главе.
5. Расчет и оптимизация несущей системы зерноуборочного комбайна Д.0.
5.1. Результат расчета.
5.1.1. Параметры конечноэлементной модели зерноуборочного комбайна Д .0.
5.1.2. Решение задачи стягивания силовых потоков в оболочке, формирующее рабочую зону комбайна.
5.1.3 Проверка решения достижения поставленной цели.
5.2. Оптимизация структуры несущих пространственных систем.
5.3. Способы обеспечения минимальной массы за счет оптимизации параметров несущей системы.
5.4. Применение тонкостенных гнутых конструкций.
5.5 Методика проектирования несущих конструкций
зерноуборочных комбайнов с минимальной металлоемкостью
5.6. Эффективность функционирования зерноуборочных комбайнов с рационально спроектированной системой.
Итоги по главе Заключение Литература
ВВЕДЕНИЕ


Такой подход не позволяет эффективно использовать расчетные методы в проектировании несущих конструкций с заданным ресурсом. Кроме того, создание конечноэлементной модели КЭМ является всегда творческим, плохо формализуемым и, следовательно, весьма трудоемким процессом. Среди современных методов численного анализа методу конечных элементов принадлежит особое место. Широкое распространение МКЭ можно объяснить как наличие большого числа общих программ для ЭВМ с высокой степенью автоматизации, генерирования сети конечных элементов, формирования и решения огромного числа алгебраических уравнений, так и благоприятной численной и графической интерпретацией полученных результатов . Одной из важнейших составляющих процесса создания машин заданной надежности и минимальной массы является оценка напряженнодеформированного состояния НДС ее силовых конструкций. Такие оценки производятся расчетными и экспериментальными методами 1, 9, . При проектировании машины особо важными являются ранние оценки прочности, жесткости и долговечности силовых конструкций. Предпочтительней всегда проведение расчетных оценок по сравнению с экспериментальными. Главным преимуществом этих оценок являются возможность проводить исследования, в том числе и поиск оптимальной структуры несущей системы, поиск оптимальных параметров силовых элементов, на самых ранних этапах проектирования, до изготовления макетов и опытных образцов, глобальность расчетных оценок, возможность сравнительной оценки множества вариантов конструкций и видов нагружений. Однако один недостаток расчетных оценок последнего времени ставил под сомнение все преимущества расчетов необходимость при каждых оценках доказывать их адекватность реальным значениям, обосновывать правомерность принятых допущений. В настоящее время эффективным методом расчетной оценки НДС таких сложных конструкций, как несущие конструкции наземных транспортных средств, технологических машин и оборудования и т. МКЭ на современных ПЭВМ и рабочих станциях. При расчете крайне нерегулярных конструкций пользователь инженерконструктор оперирует естественными параметрами геометрическими размерами элементов и их сечений, массами, жесткостными характеристиками и т. Пользователь избавлен от сложных математических выкладок, обоснований расчетных положений, допустимости упрощений системы и т. Основой оптимизационного поиска для наиболее уязвимой части сельскохозяйственной машины, определяющей надежность, следует считать качественный анализ напряженнодеформированного состояния несущей системы. При этом необходимо и достаточно провести поиск некоторой структуры, в результате которого должна быть получена оптимальная конфигурация каждого из ее элементов в пределах определенного уровня нагруженности. Отказом считается такое состояние конструкции, при котором она теряет свою работоспособность. К полной потере несущей способности конструкции приводят поломки и недопустимые деформации, к частичной ослабление резьбовых соединений. При введении понятия надежности как конструктивного параметра будем рассматривать отказы, физической сущностью которых являются излом вязкий, хрупкий, усталостный, остаточная деформация, трещина. Хрупкое разрушение происходит при возникновении ударных нагрузок, остаточных напряжений в сварных соединениях, концентраций напряжений и т. Пластические деформации возникают при перегрузках деталей и проявляются в виде нарушения формы. Усталостные трещины возникают при длительном действии динамических напряжений. В работах по надежности машин приводится классификация отказов , , ,, , , . Выделим наиболее важные для несущих конструкций признаки классификации. По характеру возникновения отказы различают на внезапные и постепенные. Внезапные отказы происходят изза нарушения условий прочности и жесткости, т. Постепенный отказ несущей конструкции наступает при полном использовании фактического ресурса за счет возникновения и развития усталостных повреждений. Ошибки конструирования в основном проявляются в течение короткого периода времени, поскольку длительная эксплуатация очень несовершенной конструкции невозможна.