Ю.Н. Барышников
2
Традиционно доводку конструкции автомобилей проводят на ис-
пытательном стенде или на полигоне [2]. Благодаря такому подходу
можно получить неплохие результаты, но требуется создать опытные
образцы автомобилей. Что касается карьерных самосвалов, то высо-
кая стоимость и уникальность каждой новой модели не позволяют
проводить подобные широкомасштабные эксперименты. Поэтому
при проектировании и доводке автомобилей данного класса на пер-
вый план выходят расчетные исследования.
В настоящее время расчет подобных конструкций базируется
на применении метода конечных элементов (МКЭ) [3]. Однако
МКЭ — всего лишь инструмент в руках исследователя. В то же
время разработка конечно-элементной модели (КЭМ) конструк-
ции, определение реальных нагрузок и анализ полученных резуль-
татов — огромный научный труд.
На протяжении многих лет автор исследовал различные матема-
тические модели карьерных самосвалов [4, 5]. Полученный опыт по-
казал, что проблема кроется не только в выборе КЭМ несущей кон-
струкции, но и в создании математических моделей самого самосва-
ла. С помощью таких моделей можно рассчитывать реальные
нагрузки, действующие на отдельные узлы автомобиля в различных
режимах эксплуатации, а затем, используя их, исследовать прочность
и долговечность этих узлов.
В результате анализа условий эксплуатации карьерных самосва-
лов выделены основные расчетные случаи. Среди них наиболее
опасный — наезд груженого автомобиля на неровности дороги.
Изучение трещин в рамах подтверждает предположение о том, что
они возникают в зонах стыка поперечин с лонжеронами и вызваны
кососимметричными нагрузками.
Установлено, что на постоянных дорогах неровности не превы-
шают 100 мм, а на временных (в местах погрузки и разгрузки) могут
достигать 300 мм. Поскольку скорость движения самосвалов в послед-
нем случае — не более 5 км/ч, то можно считать нагрузки квазистати-
ческими и рассматривать статические модели карьерных самосвалов.
На рис. 1 представлены расчетные схемы двух карьерных само-
свалов с семью степенями свободы. Каждая модель строилась как со-
вокупность абсолютно твердых тел, связанных между собой в узлах
1
,
2
—
23
направляющим устройством подвески и упругими элемен-
тами (поз.
1
,
2
—
8
в кружках).
Упругие элементы подвески и шины изображены в виде пружин с
реальными нелинейными характеристиками (рис. 2). Кривая характе-
ристик задней подвески и задних шин аналогична. Показаны значения
для порожнего и груженого самосвалов.
