аспирант
Воронеж, Россия
сотрудник
Воронеж, Россия
УДК 630 Лесное хозяйство. Лесоводство
ГРНТИ 68.47 Лесное хозяйство
В настоящее время в лесном комплексе условия работы подъемно-транспортных машин (ПТМ):самоходных лесопогрузчиков манипуляторного типа характеризуются интенсивными технологическими нагрузками, высокими скоростями подъема и перемещения грузов, при этом не всегда обеспечиваются требуемые ресурсные характеристики. Долговечность ПТМ в основном определяется долговечностью несущей металлоконструкции. Приведен анализ различных методик оценки надежности металлоконструкций ПТМ с учетом усталостной прочности материала. Установлено, что одним из способов проектирования конструкций с минимальной массой является повышение расчетных сопротивлений материалов, однако коэффициент запаса является неудобным для оценивания готовности конструкции к эксплуатации. Необходимо создание более универсального критерия – вероятности отказа. Целью работы является разработка методики и алгоритма количественной оценки вероятности безопасной работы металлоконструкции с учетом снижения несущей способности. Для исследования показателей усталостной прочности подкрановых балок машин лесного комплекса и факторов, оказывающих на нее влияние, рассмотрен кран грузоподъемности 32/5 т. Произведен расчет на усталостную прочность металлоконструкции крана. Количество циклов нагружения при режиме работы 3К по истечении срока 5 лет составляет N=3,0∙10^5. При используемом материале сталь С255 (ГОСТ 27772-88) с временным сопротивлением R_un=380 МПа, и расчетным сопротивлением усталостиR_v, принимаемым в зависимости от временного сопротивления стали R_un, следовательно, R_v=120 МПа, усталостная прочность составила для различных временных промежутков 5-50 лет от 328,88 МПа до 167,98 МПа. Получены расчетные зависимости коэффициента безопасности от времени эксплуатации крана грузоподъемностью 32/5 т в зависимости от режима работы крана от 7,9 до 2,01. Полученные результаты могут использоваться при проектировании металлоконструкций ПТМ лесного комплекса, а также в строительстве и сельском хозяйстве.
лесные машины, металлоконструкция, динамические нагрузки, краны, манипуляторы, прочность, уста-лость, надежность
1. Лукашук О.А. Усталостный расчет металлоконструкций грузоподъемных машин /Лукашук О.А., Швецов В.В. // Сб. по материалам конференции «Инновационное развитие подъемно-транспортной техники» (26-27 мая 2022 года, г. Брянск), с.90-95. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49399814&pff=1
2. Короткий А.А. Вопросы безопасности соединений конструкций грузоподъемных кранов / А. А. Короткий, А. Н. Павленко, Э. А. Панфилова, Д. Н. Симонов // Безопасность техногенных и природных систем. - 2022. - № 1. - С. 41-47. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48060515
3. Селиверстов В.Г. Взаимосвязь усталостных и коррозионных процессов при оценке ресурса несущих металлоконструкций грузоподъемных машин / Г. В. Селиверстов, К. С. Коломиец В. Ю. Анцев, Н. В. Анцева // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2021 - Вып. 3. - С. 132-137. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=45684528
4. Селиверстов Г.В., Моисеев В.И. Оценка накопленной поврежденности по критерию роста трещины // Строительные и дорожные машины. 2020. 7. С. 31-35. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44044596
5. Солодов Н.В., Водяхин Н.В., Ищук Я.Л. Повышение несущей способности нахлесточного соединения тонколистовых деталей // Вестник БГТУим.В.Г.Шухова,2019№9.С.30-35. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41213602
6. Elkhabeery O.H., Safar S.S., Mourad S.A. Flexural strength of steel I-beams reinforced with CFRP sheets attension flange // Journal of Constructional Steel Research. 2018. Vol. 148. Pp. 572-588. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2018.05.038
7. Котесов, А. А. Методика обеспечения безотказности металлоконструкций грузоподъемных кранов в течение срока службы / А. А. Котесов, В. Е. Касьянов, А. А. Котесова // Вестник РГУПС. - 2020. - № 4. - С. 30-39. Режим доступа:https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44503577
8. Зверев И.А. Методика оценки статической прочности шарнирных соединений лесных машин с использованием программного обеспечения «ANSYS» / Зверев И.А., Трофимов А.В. // Повышение эффективности лесного комплекса : материалы Восьмой Всероссийской национальной научно-практической конференции с международным уча-стием / М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, ФГБОУ Петрозав. гос. ун-т. - Петрозаводск : Издательство ПетрГУ, 2022, с.171-174 Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44119394
9. Мыльников в.в.1, Пронин а.и.2, Кондрашкин о.б.1, Шетулов д.и., Исследование строительной стали при испытаниях на усталость по схеме консольного изгиба с вращением/ «Механическое оборудование металлургических заводов». №2(17) 2021 с.3-8 Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47961181
10. Гучинский Р.В. Неопределенности в оценке усталости конструкций при проектировании и эксплуатации / Р. В. Гучинский, С. В. Петинов // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения - 2021.- № 4 (52). - С. 35-44. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47395900.
11. Скобцов И.Г. Оценка вероятности отказа элементов конструкций лесных машин при неполной информации о нагруженности / И. Г. Скобцов, М. С. Королев, А. Д. Шабалин // Повышение эффективности лесного комплекса : материалы восьмой Всерос. нац. науч.-практ. конф. с междунар. участием. - Петрозаводск : Изд-во ПетрГУ, 2021, с.174-177. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47156156
12. Pitukhin, A. V. Optimal Design Based on Probability Approach And Fracture Mechanics / A. V. Pitukhin, I. G. Skobtsov [Electronic resource] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2019. - № 560. DOI:https://doihttps://doi.org/10.1088/1757-899X/560/1/012085
13. Тарбеев А. А. Обеспечение надежности гидроприводов лесных машин совершенствованием методов и средств их диагностирования Специальность 05.21.01 - технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства. Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Йошкар-Ола, 2019. Режим доступа: https://www.volgatech.net/upload/documents/defence-of-theses/diss_TarbeevAA.pdf.
14. Черник Д. В., Черник К. Н. 2020 // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 919 052037 DOI: http://doi.org/10.1088/1757-899X/919/5/052037.
15. Chernik D. V. Dynamic measurements of side loads on technological equipment of tracked forest loader 2019 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon) Режимдоступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43234115
16. Лагерев А.В., Лагерев И.А. Моделирование рабочих процессов в дроссельнорегулируемом гидроприводе манипуляционных систем мобильных машин при раздельном движении звеньев // Научнотехнический вестник Брянского государственного университета. 2018. №4. С. 355- 379. DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920- 2018-04-04-355-379
17. Ловейкин, В. С. Синтез оптимального динамического режима движения стрелы манипулятора, установленного на упругом основании / В. С. Ловейкин, Д. А. Мищук // Наука и техника. 2019. Т. 18, № 1. С. 55-61. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37083940.
18. Попиков П.И., Четверикова И.В., Воскобойник М.Ю., Моделирование рабочих процессов гидропривода механизма подъема манипулятора автосортиментовоза// актуальные направления научных исследований ХХI века: теория и практика. 2018. Т. 6. №7 (43). С. 76-80 Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36745449
19. Jensen K. J., Ebbesen M. K., Hansen M. R. Novel Concept for Electro-Hydrostatic Actuators for Motion Control of Hydraulic Manipulators // Energies. - 2021. - Т. 14. - №. 20. - P. 6566. DOI: https://doi.org/10.3390/en14206566.
20. Jensen K. J., Ebbesen M. K., Hansen M. R. Anti-swing control of a hydraulic loader crane with a hanging load // Mechatronics. - 2021. - Т. 77. - P. 102599. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2021.102599.
21. Agostini T. et al. Effect of energy recovery on efficiency in electro-hydrostatic closed system for differential actuator // Actuators. - 2020. - Т. 9. - №. 1. - P. 12. DOI: https://doi.org/10.3390/act9010012.
22. Glushkov S. Rybak A., Popikov P., Uskov V., Bogdanov D., Konyukhov A. Modeling of the working energy-saving processes of the hydraulic drive of the lifting mechanism of a forestry manipulator // Forestry Engineering Journal. 2021. Т. 11. № 4 (44). P. 88-99. DOI:https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2021.4/8
