Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Кузьменко Анатолий Владимирович. Обеспечение эффективности и оптимальной безотказности элементов конструкций сельскохозяйственных машин при статических и переменных нагрузках : диссертация... канд. техн. наук : 05.20.01 Ростов-на-Дону, 2007 197 с. РГБ ОД, 61:07-5/2573

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

v' Введение 5

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 11

  1. Анализ методов обеспечения надежной работы машины 11

  2. Специфика нагружения сельскохозяйственных машин 19

  3. Использование метода конечных элементов при анализе напряженно-деформированного состояния элементов конструкций машин 22

  4. Анализ методов определения минимальной прочности 26

  5. Анализ использования запаса прочности 30

  6. Выводы, цель и задачи исследования 32

2. МОДЕЛИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ОПТИМИЗАЦИИ
ВЕРОЯТНОСТИ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ И ГАММА-ПРОЦЕНТНОГО
РЕСУРСА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕН
НЫХ МАШИН 35

2.1. Модель обеспечения эффективности и оптимальной безотказности

при статическом нагружении элементов конструкций сельхозмашин.. 35

2.2. Модель обеспечения эффективности и определения оптимального

гамма-процентного усталостного ресурса элементов конструкций
сельхозмашин при динамических нагружениях 39

2.3. Метод определения распределения совокупности конечного объема

по выборке 42

2.4. Метод определения параметров распределения действующих

напряжений с использование закона Вейбулла с тремя параметрами
(метод зеркального преобразования вариационного ряда) 45

2.5. Аналитический метод определения параметров распределения

Вейбулла для совокупности конечного объема действующих
напряжений в элементах конструкций машин 52

2.6. Алгоритм обеспечения эффективности и определения оптимальной

вероятности безотказной работы по экстремальным значениям

прочности и нагруженности 65

2.7. Алгоритм обеспечения эффективности и определения оптимального

гамма-процентного усталостного ресурса элементов конструкций 71

2.8. Выводы 77

3. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ПРОЧНОСТИ, НАГРУЖЕННОСТИ И РЕСУРСА ЭЛЕМЕНТОВ
КОНСТРУКЦИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН 79

3.1. Анализ минимальных прочности и ресурса элементов конструкций
машин 79

3.2. Определение действующих напряжений в элементах конструкций
сельскохозяйственных машин 84

  1. Характерные особенности определения действующих напряжений в элементах конструкций сельскохозяйственных машин 84

  2. Определение средневзвешенных напряжений в элементах конструкций машин при переменных нагрузках 89

3.3. Расчетный метод определения действующих напряжений с помощью
МКЭ 94

  1. Расчет напряженно-деформированного состояния с помощью расчетного комплекса SCAD 94

  2. Расчет напряженно-деформированного состояния с помощью расчетного комплекса ANSYS 103

  1. Анализ выборочных параметров закона Вейбулла для совокупностей различного объема машин 104

  2. Определение плотности распределения отказов для машины 109

3.6. Выводы 113

4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ... 116

4.1. Оптимизация вероятности безотказной работы сцепки при

статических нагрузках 116

4.1.1. Методика обеспечения эффективности и оптимизации вероятности

безотказной работы сцепки 116

4.1.2. Статический расчет рамы прицепной широкозахватной сцепки

> СПШ2 119

  1. Оптимизация значений вероятности безотказной работы рамы сцепки 125

  2. Определение экономического эффекта от оптимизации вероятности безотказной работы рамы сцепки 131

4.2. Обеспечение гамма-процентного усталостного ресурса корпуса
подшипника 134

4.2.1. Методика обеспечения эффективности и определения оптимального
гамма-процентного ресурса корпуса подшипника 134

  1. Расчет гамма-процентного усталостного ресурса корпуса подшипника 137

  2. Оптимизация значений вероятности безотказной работы корпуса подшипника 147

4.3. Выводы 149

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 151

ЛИТЕРАТУРА 154

ПРИЛОЖЕНИЯ 167

Введение к работе:

Проблема повышения эффективности сельскохозяйственного производства неотделима от темпов обновления сельскохозяйственной техники. Известно, что ряд сельскохозяйственных машин и оборудования в процессе работы имеют частые отказы и подвергаются быстрому износу. Очевидно, что такого рода события приводят не только к снижению производительности этих машин, но и к увеличению затрат труда и средств на их ремонты и техническое обслуживание, к повышению расходов топлива и горюче-смазочных материалов. Затраты средств, при этом, на поддержание работоспособности отдельных машин и их ремонты, нередко настолько значительны, что замена на новые экономически оказывается вполне оправданной [78]. Для сельского хозяйства весьма важной является задача определения оптимальных сроков использования машин. Оптимальность в данном случае означает экономически наиболее выгодный период эксплуатации и замены сельскохозяйственной техники.

Обеспечение эффективности и безотказной работы

сельскохозяйственной техники ведет к сокращению затрат на ремонт и техническое обслуживание, затрат связанных с простоем техники и других расходов, уменьшается потребность в запасных частях. И как результат дает возможность сократить себестоимость произведенной продукции и увеличить прибыль.

Значительные экспериментальные и теоретические работы по разработке методов обеспечения безотказной работы машины выполнили Беленький Д.М., Биргер И.А., Бойцов Б.В., Болотин В.В., Далальянц А.Г., Дмитриченко С.С., Жаров В.П., Когаев В.П., Коновалов Л.В., Коршунов А.И., Косилов О.Н., Кузьменко В.А., Марковец М.П., Полушкин А.А., РадинВ.В., Серенсен СВ., Степнов М.Н., Трощенко В.Т., Труфяков В.И., Хозяев И.А. и другие.

Вместе с тем, как показал анализ проведенных исследований, существует необходимость дальнейшего совершенствования методов обеспечения безотказной работы машин, так как в перечисленных методах не учитываются особенности имеющие место при совокупности конечного объема, приводящие к завышению полученных данных.

Целью данной работы является разработка методов обеспечения эффективности и повышения безотказной работы элементов конструкций сельскохозяйственных машин. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

разработать модели с использованием вероятностно-статистических методов для обеспечения эффективности, оптимизации вероятности безотказной работы и гамма-процентного ресурса элементов конструкций сельскохозяйственных машин;

на основе моделей установить закономерности изменения параметров нагруженности, прочности и ресурса, опасное сечение с помощью метода конечных элементов, моделировать ресурс и вероятность отказа по параметрам прочности и нагруженности, аналитически переходить от выборочных значений параметров распределения Вейбулла к значениям совокупности конечного объема;

предложить методы аналитического определения распределения совокупности конечного объема по выборке (прочность, нагруженность, ресурс); установить характерные особенности нагружения элементов конструкций сельскохозяйственных машин;

разработать методики, комплекс алгоритмов и прикладных программ для оценки эффективности и безотказной работы сельхозмашин;

произвести оценку предлагаемых методов на примере конкретных сельскохозяйственных машин.

В первой главе проводится анализ методов расчета статической прочности и методов определения усталостного ресурса, а также различных

подходов к определению параметров прочности и нагруженное элементов конструкций машин.

Вторая глава посвящена описанию разработанных моделей обеспечения эффективности и оптимизации вероятности безотказной работы и гамма-процентного ресурса элементов конструкции сельскохозяйственных машин. Произведено описание разработанных методов аналитического определения распределения совокупности конечного объема по выборке (прочность, нагруженность, ресурс). Также рассматриваются составленные на основе данных моделей алгоритмы.

В третьей главе проанализирована возможность использовании параметра сдвига трехпараметрического закона Вейбулла вместо первого значения вариационного ряда (крайнего члена выборки). Также возможность использования метода конечных элементов при определении напряженно-деформированного состояния в опасном сечении элемента конструкции. Установлены характерные особенности определения действующих напряжений в элементах конструкций сельскохозяйственных машин. Предложен вариант замены реального распределения амплитуд напряжений, для каждого однотипного элемента конструкции, одним средневзвешенным значением. Проведен анализ выборочных параметров закона Вейбулла для совокупностей различного объема Nc=10 - 10 машин. Выполнено вероятностное исследование потока отказов машины.

В четвертой главе представлены методики обеспечения эффективности и оптимизации вероятности безотказной работы рамы сцепки и определения оптимального гамма-процентного ресурса корпуса подшипника. Произведен расчет гамма-процентного ресурса и оптимизация значений вероятности безотказной работы, корпуса подшипника РСМ - 100.70.05.629А. Также выполнен статический расчет рамы прицепной широкозахватной сцепки СПШ 2 в опасных сечениях. Определена оптимальная вероятность безотказной работы конструкции, предложен вариант изготовления рамы

сцепки позволяющий снизить затраты при производстве и получить определенный экономический эффект.

В заключении сделаны выводы о проделанной работе.

Научная новизна выполненной работы состоит в следующем:

разработана модель обеспечения эффективности и определения оптимального гамма-процентного усталостного ресурса элементов конструкций сельхозмашин при динамических нагружениях, позволяющая рассчитать и оптимизировать вероятность безотказной работы элемента конструкции для заданного ресурса;

предложена модель обеспечения эффективности и оптимальной безотказности при статическом нагружении элементов конструкций сельхозмашин, позволяющая на этапе проектирования определить оптимальный вариант изготовления элемента конструкции и сократить затраты на производство и эксплуатацию;

с использованием теории распределения крайних членов выборки разработаны аналитические методы определения параметров распределения Вейбулла для совокупности конечного объема действующих напряжений, прочности и ресурса;

-для определения параметров нагруженности предложен метод определения параметров распределения действующих напряжений с использование закона Вейбулла с тремя параметрами (метод зеркального преобразования вариационного ряда).

Практическая значимость выполненных аналитических и экспериментальных исследований заключается в следующем:

- на основе моделей разработаны методики и комплекс прикладных
программ, необходимых для выполнения оптимизационных расчетов
вероятности безотказной работы и гамма-процентного ресурса элементов
конструкций сельскохозяйственных машин;

^ - предложенные методики продемонстрированы на примере рамы

сцепки СПШ 2 и корпуса подшипника РСМ - 100.70.05.629А. Более высокая точность предлагаемых методов подтверждена оценками надежности элементов конструкций, полученными традиционными методами.

-установлена зависимость использования параметра сдвига трехпараметрического закона Вейбулла, вместо первого значения вариационного ряда (крайнего члена выборки);

- установлены характерные особенности определения действующих
) напряжений в элементах конструкций сельскохозяйственных машин: для

культиваторной сцепки обосновано псевдостатическое нагружение, а для корпуса подшипника переменное нагружение, наиболее точно описываемые законом Вейбулла с тремя параметрами или распределением Фишера-Типпета;

- предложен вариант замены реального распределения амплитуд
9 напряжений, для каждого однотипного элемента конструкции

сельскохозяйственной машины, одним средневзвешенным значением, что позволит значительно уменьшить размах действующих напряжений и сделать более точную оценку ресурса элементов конструкции;

проведен анализ выборочных параметров закона Вейбулла для совокупностей различного объема Nc= 10 -10 машин;

выполнено вероятностное исследование потока отказов машины, позволяющее определить на начальных этапах проектирования оптимальный срок ее эксплуатации.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях в Ростовском государственном строительном университете в 2003 - 2006 гг.; на четвертом Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике, на объединенном научном семинаре по средствам механизации сельского хозяйства РГАСХМ (г. Ростов-на-Дону, 2007 г.).

По материалам диссертационной работы опубликовано 16 статей.

Методика обеспечения эффективности и определения оптимального гамма-процентного ресурса корпуса подшипника внедрена в ОАО «Аксайкардандеталь».

Методика обеспечения эффективности и оптимизации вероятности безотказной работы сцепки внедрена в ЗАО «Красный Аксай».

Подобные работы
Ковалева Анастасия Валерьевна
Обеспечение эффективности функционирования зерноуборочных комбайнов за счет рационального конструирования несущих систем на стадии проектирования
Полушкин Олег Олегович
Обеспечение качества балансировки и эффективности функционирования нежестских ротационных агрегатов сельскохозяйственных машин
Галиев Ильгиз Гакифович
Повышение эффективности эксплуатации тракторов путем обеспечения их работоспособности для различных условий аграрного производства (На примере хозяйств республики Татарстан)
Третьяков Геннадий Михайлович
Повышение эффективности функционирования транспортно-складских систем обеспечения комбикормовых предприятий сырьем
Вологжанин Виктор Николаевич
Повышение эффективности использования зерноуборочного комплекса путем энергосбережения и обеспечения качества технологических процессов в условиях Кировской области
Черных Иван Алексеевич
Обеспечение эффективности функционирования систем электроснабжения металлургических производств посредством безотказности электроизоляционных элементов распределительных сетей
Задкова Елена Александровна
Повышение эффективности функционирования релейной защиты и автоматики с целью обеспечения устойчивости нагрузки предприятий непрерывного производства
Уманская Ольга Леонидовна
Совершенствование вибрационных сепарирующих машин с кинематически жестким приводом путем оптимизации параметров элементов несущей конструкции
Жаров Игорь Станиславович
Упругие элементы больших перемещений с распределенными нагрузками для машин и приборов
Вълкова Детелинка Цветанова
Динамические нагрузки бурильно-крановой машины при взаимодействии с препятствием

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net