CC BY
5
УДК 004.94:622
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-214-217
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВИЛ ПОГРУЗЧИКА
А.С. Кочеткова
При помощи компьютерного моделирования, которое зарекомендовало себя в качестве надежного, удобного и эффективного инструмента для проведения научных исследований, был проведен анализ напряжений и деформаций вил погрузчика, имеющего телескопическую стрелу. В работе приводятся основные конструктивные особенности подобных подъемно-транспортных машин, описываются основные достоинства и особенности применения на производственных и иных площадках. Определяются напряжения и деформации с их графическим отображением. Данное исследование выполнено с помощью программно-аналитического комплекса, основанного на методе конечных элементов и, используемого для решения широкого круга задач из разных отраслей промышленности и жизнедеятельности. В данной работе эта программа применяется для определения состояния, при котором происходит разрушение или изгиб вил погрузчика. Помимо прочего в данном программном комплексе возможно решение и других задач, и проблем, однако задачей настоящей работы является определение как ведет себя вила погрузчика при превышении ее максимально допустимых (предельных) нагрузок.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, производство, обработка информации, вилы погрузчика, специальные программы, напряжения, исследование, горная добыча, транспортные машины.
Основными составляющими функционирования любого производства являются оперативность и точность выполнения всех манипуляций, но без использования специального технического обеспечения добиться этого практически невозможно [1-61. Незаменимым помощником в рабочем процессе многих заводов и промышленных площадок являются телескопические погрузчики, позволяющие облегчить труд рабочих, сэкономить время и значительно увеличить КПД работы в целом. Телескопический погрузчик - это разновидность универсальной специальной подъемно-транспортной техники, основной особенностью конструкции которой является наличие телескопической стрелы, к которой, в свою очередь, крепятся различные дополнительные устройства. Замена навесного оборудования позволяет погрузчику трансформироваться в перевозчика, подъемное устройство и т.д.
На рынке представлено множество моделей телескопических погрузчиков, их внешние характеристики, как правило, идентичны, однако функциональные возможности могут иметь принципиальные отличия. Основа погрузчика - низкопрофильное колесное шасси, на котором помимо кабины оператора, установлены двигатель и телескопическая стрела. Стрела, являясь основным рабочим элементом, крепится в задней части погрузчика при помощи шарниров. Другими техническими особенностями телескопического погрузчика являются следующие характеристики:
- ходовая часть с полным приводом;
- наличие элементов контроля подвески;
- КПП с реверсом;
- осевой дифференциал с функцией блокировки;
- маслопогружная тормозная система;
- пневмоколесное шасси.
Место оператора обычно дополнительно защищено силовыми рамами для дополнительной защиты. Основными эксплуатационными преимуществами телескопических погрузчиков являются:
- широкий модельный ряд;
- разнообразные режимы управления;
- удобное и функциональное место оператора;
- экономичность;
- универсальность.
Телескопический погрузчик может выступать как в качестве основной техники, так и в виде вспомогательного оборудования. При выборе телескопического погрузчика в первую очередь учитывается специфика выполняемых работ. Также следует учитывать следующие характеристики.
Системный анализ, управление и обработка информации
Тип рамы. Рама может быть корытообразной или состоящей из двух несущих плит. Последняя отличается высокой надежностью и, соответственно, более высокой стоимостью.
Способ выдвижения рабочего элемента. Стрела может иметь цепной или гидравлический привод. Цепной привод нуждается в периодической регулировке и, по сравнению с гидравликой, менее прочен, но и стоимость цепного привода значительно меньше.
Трансмиссия. Гидростатическая трансмиссия отличается простотой обслуживания, гидродинамическая - более надежна и долговечна.
Погрузчики имеют большой выбор навесного оборудования, однако наиболее популярны на промышленных объектах, в том числе и горно-добывающих, вилы. Вилы в основном применяются при транспортировке грузов и других объектов, например, контейнеров с сыпучими и несыпучими горными породами и пр. При этом телескопические подъемники способны поднимать грузы на большие высоты, что приводит к необходимости к обеспечению высокой надежности и способности в выдерживании больших масс без облома вил. Поэтому актуальной задачей является исследование поведения вил погрузчика при превышении предельно допустимой массы, которую возлагают на погрузчик. Такая задача ставится в настоящей работе и исследуются напряжения и деформации в вилах погрузчика, на которые воздействует большая сила. Таким образом проходит испытание вил на выдерживаемую нагрузку. Были получены результаты компьютерного моделирования в виде изображения распределения напряжений (рисунок, а) и деформаций (рисунок, б) в вилах погрузчика.
Напряжения и деформации
Компьютерное моделирование было проведено в программе Ansys, она позволяет получить требуемые данные в подпрограмме Ansys Mechanical [7-10]. Исследовались вилы погрузчика при влиянии на них силы достаточной для того, чтобы произошло изменение первоначальной формы вил. Отметим, что число вил в исследовании составило 2 шт., при этом вертикальная их часть зафиксирована. Вилы сделаны из стали и являются сплошными, без сворных соединений или полостей.
Были определены напряжения, которые составили 800 МПа, данного значения достает зона перегиба вертикальной площадки в горизонтальную. Также повышенные напряжения присутствуют в вертикальной части вил, в месте их крепления. При этом только в зоне перехода наблюдаются деформации, в остальных частях вил деформации равны нулю. Максимальная величина деформаций составляет 0,9.
Таким образом, установлено, что наиболее ответственной частью вил является область перехода вертикальной части в горизонтальную. Возможно, имеет смысл укреплять данную зону ребрами жесткости или утолщением материала в этой зоне для того, чтобы вилы выдерживали большую нагрузку, чем без таких дополнительных укреплений конструкции.
Список литературы
1. Косилова А.Г., Сухов М.Ф. Технология производства подъемно-транспортных машин: Учебное пособие для машиностроительных вузов. 2-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1982.301 с.
2. Гаврилов, К.Л. Дорожно-строительные машины: устройство, ремонт, техническое обслуживание: учебное пособие. М.: Клинцовская гор. типография, 2011. 320 с.
3. Кузнецов Ю.А., Тарасов Е.С., Смикалин Н.С. Применение и конструкции подъемно-транспортных машин при строительстве // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 7. С. 80-84.
4. Шадрин С.В. Конструкции подъёмно-транспортных, строительных, дорожных средств и оборудования: метод. указания расчетно-граф. работы. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2015. 34 с.
5. Максименко А.Н., Антипенко Г.Л., Лягушев Г.С. Диагностика строительных, дорожных и подъемно-транспортных машин. БХВ-Петербург - М., 2011. 304 с.
6. Вайнсон А.А. Подъемно-транспортные машины строительной промышленности. Атлас конструкций; Альянс - М., 2017. 152 с.
7. Шестова К.С. Компьютерное моделирование нагружения некачественной конструкции // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 5. С. 196-199.
8. Еремеев А.А., Изотов Е.А., Шаронина Е.В. Деформирование строительной двутавровой балки с гофрированной стенкой // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 139-142.
9. Кондратова А.И. Комплексное исследование некачественных трубных изделий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 10. С. 523525.
10. Кочеткова А.С. Анализ и компьютерное моделирование подъемника при перегрузке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 2. С. 270-273.
Кочеткова Анастасия Сергеевна, студентка, tutowserg@,yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPUTER SIMULATION AND DATA PROCESSING STRESS CONDITION FORK LOADER
A.S. Kochetkova
With the help of computer simulation, which has proven itself to be a reliable, convenient and effective tool for scientific research, an analysis of the stresses and deformations of the loader forks with a telescopic boom was carried out. The paper presents the main design features of such lifting and transport machines, describes the main advantages and features of the application at production and other sites. Stresses and strains are determined with their graphic display. This study was carried out using a software-analytical complex based on the finite element method and used to solve a wide range of problems from various industries and life activities. In this work, this program is used to determine the condition in which the destruction or bending of the forklift fork occurs. Among other things, in this software package it is possible to solve other tasks and problems, however, the task of this work is to determine how the loader fork behaves when its maximum allowable (limit) loads are exceeded.
Key words: computer simulation, production, information processing, loader forks, special programs, voltages, research, mining, transport vehicles.
Kochetkova Anastasiya Sergeevna, student, tutowserg@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
