Наукові основи забезпечення раціональних параметрів несучих систем технологічних платформ промислового транспорту за критерієм металомісткості

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність роботи. Вітчизняний та зарубіжний досвід свідчить, що значне місце у транспортному обслуговуванні технологічних ліній заводів чорної металургії займають транспортні засоби на пневмоколісному та залізничному ході: це технологічні платформи для транспортування слябів, зливків, виливниць.

Технологічні платформи бувають самохідні та пристосовані для експлуатації у складі поїздів; їх об'єднує загальна компоновка, але по силовому набору несучих систем їх можна поділити на два типи: дискретні та монолітні.

Технологічні платформи з дискретною несучою системою мають певно окреслені елементи поздовжньо-поперечного силового набору, складаються зварюванням або клепанням і являють собою плоско-просторові рамні системи. Монолітні несучі системи являють собою цільнолиті або зварені плити, підсилені регулярним набором поздовжніх і поперечних ребер жорсткості.

Самохідні технологічні платформи на пневмоколісному ході, гнучкі у своєму застосуванні, створюють умови для зменшення площ, поліпшення планування підприємств, зменшення капіталовкладень, експлуатаційних витрат. Технологічні платформи у складі поїздів на залізничому ході, прості і доступні, у межах існуючих підприємств є незамінимими транспортними засобами.

Ці два типи платформ не виключають, а доповнюють один одного. Разом з тим за деяких причин проектування технологічних платформ не відповідає сучасному рівню, конструкції їх значно переобтяжені. Металомісткість вітчизняних конструкцій на 20-30% більша, ніж аналогічних зарубіжних. Відповідно до цього постає необхідність розробки науково-методологічних основ вибору параметрів технологічних платформ, які б враховували особливості дискретних та монолітних несучих систем, обумовлювали створення раціональних конструкцій, конкурентоспроможних, на рівні кращих світових зразків. І це складає важливу науково-технічну проблему, тому тема дисертаційної роботи є актуальною для промислового транспорту.

Мета і задачі дослідження. Мета полягає у розробці наукових основ забезпечення раціональних параметрів несучих систем технологічних платформ промислового транспорту на пневмоколісному та залізничному ході за критерієм металомісткості на базі вивчення та розкриття механізмів взаємодії силових елементів, які забезпечують умови для впровадження конструкцій з раціональною металомісткістю. Для досягнення цієї мети необхідно вирішити наступні задачі:

-розробити метод оцінки металомісткості дискретних несучих систем технологічних платформ на пневмоколісному ході на стадії проектування в залежності від типу підвіски, типу профілів та кількості елементів поздовжньо-поперечного силового набору;

-розробити математичну модель формування зовнішніх навантажень, сприйняття та передачі внутрішніх зусиль, які діють на дискретні несучі системи самохідних технологічних платформ на пневмоколісному ході з урахуванням пружного підвішування двигуна з прилеглими агрегатами та стабілізатора поперечної стійкості як пружного елемента динамічної системи;

-довести, що знехтування другорядними внутрішніми силовими факторами у монолітних несучих системах технологічних платформ на залізничному ході призводить до рівноміцних плоско-просторових рамних систем;

-розвинути теплофізичні моделі розрахунку та визначення параметрів теплоізоляції настилів технологічних платформ при транспортуванні високотемпературних вантажів;

-експериментально визначити напружено-деформований стан дискретних та монолітних несучих систем технологічних платформ на пневмоколісному та залізничному ході;

-розробити нові методологічні основи забезпечення раціональних параметрів дискретних та монолітних несучих систем технологічних платформ промислового транспорту на пневмоколісному та залізничному ході за критерієм мінімальної металомісткості.

1. Аналітичний огляд стану наукової проблеми

Технологічні платформи на пневмоколісному та залізничному ході мають дискретні чи монолітні несучі системи.Самохідні технологічні платформи на пневмоколісному ході практично не мають аналогів серед вітчизняних машин і останнім часом починають впроваджуватись у промисловості. Великий внесок у теорію та практику проектування таких платформ зробили Лебедєв Г.Є., Колесник І.А., Вовк А.П., Корленштейн М.Е., Лепетова Г.Л., Пащенко В.М., Стеганцов В.Я.

Технологічні платформи на залізничому ході з монолітними несучими системами мають використання на внутрішньозаводських технологічних лініях. Проектування таких несучих систем пов'язане з труднощами розрахунку підкріплених плит. Спроби розв'язання цих задач в одномірній постановці методами опору матеріалів дають незадовільні результати. Тому слід розглядати вирішення задач навантаженості технологічних платформ у просторовій постановці. У галузі проектування та досліджень технологічних платформ на залізничному ході відомі роботи Анісімова П.С., Блохіна Є.П., Блохіна С.Є., Богомаза Г.І., Бороненка Ю.П., Бубнова В.М., Голубенка О.Л., Дановича В.Д., Іоліса А.І., Каурова В.В., Коротенка М.Л., Лазаряна В.А., Лєєпи І.І., Матюхіна О.В., Манашкіна Л.А., Могили В.І., Мямліна С.В., Нечаєва Г.І., Осеніна Ю.І., Радченка М.О., Редька С.Ф., Салова В.О., Скалозуба В.Л., Соколова М.М., Співака В.І., Третякова О.В., Ульшина В.О., Ушкалова В.Ф., Черкашина Ю.М., разом з тим при розробці нових проектів домінує конструктивний підхід при обмеженості динамічних розрахунків.

На основі наведеного стану проблеми автором сформульовані мета і задачі дослідження.

2. Наукові основи оцінки несучих систем технологічних платформ промислового транспорту з раціональною металомісткістю

У тому числі визначені залежності між типом профілів, кількістю елементів поздовжньо-поперечного силового набору та металомісткістю несучих систем; здійснений вибір параметрів несучих систем технологічних платформ для динамічних навантажень, у тому числі визначені залежності між коефіцієнтами динамічності та параметрами силових елементів, які визначають металомісткість несучих систем; визначені залежності між типом підвіски платформ на пневмоколісному ході та коефіцієнтами динамічності; вибрані параметри стабілізаторів поперечної стійкості платформ за динамічним критерієм.

При наїзді на локальні нерівності самохідних технологічних платформ на пневмоколісному ході їх несучі системи витримують навантаження, котре залежить від типу профілів силових елементів. Для дослідження цього питання розглянута несуча система технологічної платформи на пневмоколісному ході з жорсткою підвіскою, де поздовжній силовій набір має два варіанти - з відкритим та закритим профілями. Поздовжні силові елементи різних типів мають рівні моменти опору вигину, однакову висоту поперечних перетинів, постійну товщину стінок. Для однозначності відкритий профіль розглядається у вигляді двотавра, закритий - у вигляді прямокутного тонкостінного перетину.

З умови рівності максимальних дотичних напружень отримана товщина стінки рівноміцного закритого профіля:

(1)

де - товщина стінки рівноміцного закритого профіля, м;

- товщина відкритого профіля, м;

S - довжина контуру поперечного перетину, м;

l - половина довжини рами, м;

Сш - коефіцієнт радіальної жорсткості шини, Н/м;

Вш - колія, м;

G - модуль пружності другого роду, Па.

Для оцінки конструкцій за металомісткістю отримано відношення площ поперечних перетинів рівноміцних профілів:

(2)

де - відношення площ поперечних перетинів закритого та відкритого профілів відповідно.

Результати розрахунку по формулі (2) наведені у табл. 1, де використані наступні числові дані: = 110-2 м, 210-2 м, 310-2 м; S = 0,6 м, 1,0 м, 1,4 м; l = 3 м; Сш = 1,8106 Н/м, Вш = 2,4 м; G = 0,8105 ПМа.

Таблиця 1. Відношення лінійних мас конструкцій з закритих та відкритих профілів

s, м	, м	110-2	210-2	310-2
0,6	115,0	23,8	8,4
1,0	44,4	10,1	4,0
1,4	23,3	5,5	2,2

Металомісткість дискретних несучих систем технологічних платформ оцінюється по загальній площі поперечних перетинів силових елементів. Розглянуто силовий набір, який складається з п поздовжніх елементів - балок прямокутного перетину. З умови міцності при вигині отримані розміри перетинів:

 (3)

де b - ширина поперечного перетину, м;

Ми - розрахунковий згинаючий момент, Нм;

а - відношення висоти поперечного перетину до ширини;

п - кількість поздовжніх силових елементів;

[] - допустиме напруження при вигині, Па.

(4)

де h - висота поперечного перетину, м.

Після введення позначення загальна площа поперечних перетинів дорівнює

(5)

Безрозмірна величина, котра характеризує загальну площу поперечних перетинів силового набору:

(6)

Металомісткість несучих систем технологічних платформ пов'язана з динамікою навантаження, котра у межах поставлених задач характеризується коефіцієнтом динамічності. Силові елементи несучих систем в основному працюють на вигин, тоді потрібна площа прямокутних поперечних перетинів визначається з умови міцності при вигині:

 (7)

де F - потрібна площа прямокутника поперечного перетину, м2;

= b/h - відношення ширини до висоти поперечного перетину;

Кд - коефіцієнт динамічності.

Відношення лінійних мас двох силових елементів, які працюють в умовах різної динаміки, дорівнює відношенню площ поперечних перетинів:

(8)

де q1 та q2 - лінійні маси силових елементів, кг/м.

У тому випадку, коли = 1, що відповідає квазистатичному навантаженню, відношення (8) отримує більш простий вигляд:

(9)

Для різних профілів, у тому числі прокатних:

(10)

де Wи1 та Wи2 - моменти опору вигину, які відповідають умові міцності при коефіцієнтах динамічності Кд1 та Кд2, м3.

Для порівнювальної оцінки жорсткої та пружної підвісок розглянуто збурений рух самохідної технологічної платформи на пневмоколісному ході. При жорсткій підвісці (Сп >> Сш) тільки шини є пружними елементами.

Рівняння збуреного руху виведені у формі рівняння Лагранжа другого роду, які при умові подвоєних коліс на кожній опорі мають наступний вигляд:

(11)

де тс - загальна маса платформи, кг; у - вертикальне переміщення центру маси конструкції, м; Сш - радіальна жорсткість однієї шини, Н/м; h0 - амплітудне значення апроксимуючої функції нерівностей, м; - швидкість руху, м/с; l0 - довжина синусоїди, яка апроксимує функцію нерівностей, м; t - час, с.

(12)

де Jc - загальний момент інерції платформи відносно поперечної горизонтальної осі, яка проходить через центр маси, кгм2;

- кут повороту рами у поздовжній площині, рад.

З рівнянь (11) та (12) отримані власні кругові частоти по узагальнених координатах у та відповідно:

(13)

При умові Jc = mcl2 y = = , і розв'язок рівнянь (11) та (12) має наступний вигляд:

(14)

(15)

де - фазовий кут вимушених коливань, рад.

Коефіцієнт динамічності реалізується в опорах підвищенням навантажень при русі платформи і для жорсткої підвіски дорівнює:

(16)

де уп - повний прогин шини, м;

у0 - статичний прогин шини, м.

Для кількісної оцінки динамічної навантаженості реальної платформи прийняті наступні вихідні дані: тс = 110103 кг; Jc = 990103 кгм2; Сш = 1,81103 кН/м; l = 3 м; = 10 км/год= 2,78 м/с, 20 км/год = 5,56 м/с, 30 км/год = 8,34 м/с, 40 км/год = 1,11 м/с, 50 км/год = 13,9 м/с; l0 = 1,0 м, 2,0 м; у0 = 65103 м.

Для розрахунку коефіцієнтів динамічності розроблено спеціальну комп'ютерну програму.

При дослідженні самохідної технологічної платформи з пружною підвіскою для однозначності прийнято, що пружні елементи передньої та задньої підвісок реалізуються чотирма пневмо-гідравлічними циліндрами на кожний міст. Рівняння збуреного руху виведені у формі рівняння Лагранжа другого роду:

(17)

Розв'язання частотного рівняння системи (17) дає наступні власні кругові частоти платформи: 1 = 8,82 с-1; 2 = 9,30 с-1; 3 = 4 = 52,0 с-1. Розв'язання системи (17) основанe на алгоритмі Рунге-Кутта, модернізованому Фельбергом. Для виконання розрахунків за цією математичною моделлю також розроблено спеціальну комп'ютерну програму. Отримане розв'язання покладене в основу визначення коефіцієнтів динамічності:

(18)

Виключаючи резонансні зони, можна стверджувати, що пружна підвіска суттєво знижує динаміку навантаження і створює умови для істотного зменшення металомісткості несучих систем технологічних платформ.

Для усунення черезмірних бокових кренів, а також розшатування технологічних платформ у поперечній площині прислужують стабілізатори поперечної стійкості. Вибір параметрів стабілізаторів базується на включенні їх у розрахункову схему як пружних елементів з наступним отриманням заданих власних динамічних характеристик.

Рівняння збуреного руху технологічної платформи отримані у формі рівняння Лагранжа другого роду. Це диференціальні рівняння, які утворюють дві незалежні системи:

(19)

(20)

де у - вертикальне переміщення підресореної маси, м;

у1 - вертикальне переміщення непідресореної маси, м;

- кут повороту підресореної маси у поперечній площині, рад;

1 - кут повороту непідресореної маси у поперечній площині, рад;

Jnx - момент інерції підресореної маси відносно поздовжньої осі, кгм2;

Jнx - момент інерції непідресореної маси відносно поздовжньої осі, кгм2;

Вш - колія транспортного засобу, м;

Вс - характерний розмір стабілізатора поперечної стійкості, м;

Сс - коефіцієнт еквівалентної жорсткості стабілізатора поперечної стійкості, Н/м.

У загальному випадку:

(21)

де Е - модуль пружності першого роду, Па;

l1, l2 - характерні розміри стабілізатора, м;

v - коефіцієнт Пуассона;

Jи - момент інерції поперечного перетину стабілізатора, м4;

Jk - еквівалентний полярний момент інерції поперечного перетину стабілізатора, м4.

У випадку круглого поперечного перетину:

(22)

де d - діаметр поперечного перетину стабілізатора, м.

Після введення позначень: частотне рівняння системи (20) набуває наступного вигляду:

(23)

Добуток входить у вигляді параметра в рівняння (23), активно впливає на власні динамічні характеристики системи у поперечних коливаннях і має назву жорсткісного фактору стабілізатора поперечної стійкості. За критерій працездатності технологічних платформ при кутових коливаннях у поперечній площині розшатуванні приймається непопадання частот асиметричних зовнішніх збурень у 10-відсоткову полосу навколо j-ї власної частоти:

(24)

де і - кругова частина зовнішніх збурень, с-1;

j - j-а власна кругова частота, с-1.

Розв'язання рівняння (23) сумісно з умовами (24) визначає раціональні значення жорсткісного фактору .

Дорезонансна зона:

(25)

(26)

Зарезонансна зона:

(27)

(28)

По раціональних значеннях жорсткісного фактору визначається еквівалентна жорсткість, вибираються конструктивні параметри стабілізаторів поперечної стійкості технологічних платформ.

3. Наукове обґрунтування раціональних за металомісткістю несучих систем технологічних платформ на пневмоколісному ході

У тому числі розроблена математична модель формування зовнішніх навантажень на несучі системи самохідних технологічних платформ на пневмоколісному ході з урахуванням пружного підвіщування двигуна, виконане обґрунтування параметрів несучих систем технологічних платформ-напівпричепів на пневмоколісому ході.

Характерним режимом роботи самохідних технологічних платформ на пневмоколісному ході є рух з вантажом по нерівній дорозі. Рама як плоско-просторова несуча система розподіляється на дві одномірні системи у вигляді двоопорних статично визначимих балок, параметри яких визначаються з умови міцності при вигині:

(29)

де Wи - момент опору вигинові поперечного перетину поздовжньої балки, м3;

kд1 - коефіцієнт динамічності, що належить першому розрахунковому випадку;

Ми - згинаючий момент у небезпечному перетині поздовжньої балки, Нм.

При русі технологічних платформ на поворотах, вздовж крутих відкосів на них діють значні бокові навантаження. Найбільша бокова сила має місце у момент перекидання платформи. Цей розрахунковий випадок покладено в основу проектування силових елементів, які передають бокові навантаження від підвіски до рами несучої системи. Ці силові елементи консольно кріпляться до рами, працюють на вигин, параметри їх визначаються з умови міцності при вигині:

(30)

де Wи - момент опору вигинові консольних силових елементів у поперечній площині, м3;

g - прискорення вільного падіння, м/с2;

Lk - колія платформи, м;

Lc - довжина консольного силового елемента, м;

п - кількість консольних силових елементів, які передають бокові навантаження;

Н0 - висота центру маси навантаженої технологічної платформи, м.

При блокованому диференціалі ведучого моста реалізується третій розрахунковий випадок: подолання перешкоди з місця наїздом однією колісною опорою при передачі сили тяги діагонально розташованою другою колісною опорою. Розрахункові навантаження мають наступний вигляд:

(31)

де Fxp - розрахункова поздовжня сила, яка діє на одну колісну опору, Н;

Кд3 - коефіцієнт динамічності, що належить третьому розрахунковому випадку;

f - коефіцієнт зчеплення коліс з дорогою.

(32)

де Fzp - розрахункова поперечна сила, яка діє на одну колісну опору, Н;

lk - ширина рами, м;

l - довжина рами, м.

Цей розрахунковий випадок покладений в основу вибору параметрів поздовжніх і поперечних силових елементів рами проти складання її у своїй площині:

(33)

де Wy - момент опору поперечних перетинів рами у її площині, м3.

Для виявлення зовнішніх навантажень на самохідні технологічні платформи на пневмоколісному ході розглядаються коливання несучих систем платформи, рівняння збуреного руху виводяться у формі рівняння Лагранжа другого роду.

Коливання у поздовжній площині:

(34)

(35)

(36)

де х - поздовжнє переміщення центру маси двигунної установки у збуреному русі, м;

тk - маса конструкції без двигунної установки, кг;

тд - маса двигунної установки, кг;

Jk - момент інерції конструкції без двигунної установки відносно поперечної осі, кгм2;

Jд - момент інерції двигунної установки відносно поперечної осі, кгм2;

hc - висота розташування центру маси конструкції без двигунної установки, м;

hд - висота розташування центру маси двигунної установки, м;

Сэ - коефіцієнт еквівалентної радіальної жорсткості однієї колісної опори, Н/м;

Сх - коефіцієнт поздовжньої жорсткості вузлів кріплення двигунної установки, Н/м;

h1, h2 - підйоми передніх та задніх коліс на нерівностях дороги, м.

Рівняння (34) незалежне, його розв'язання:

(37)

де - початкові умови, м, м/с.

(38)

де 1 - власна кутова частота, с-1.

Рівняння (35) та (36) утворюють систему:

(39)

де:

Розв'язання системи (39):

(40)

де:

Відповідне системі (39) частотне рівняння:

(41)

Це біквадратне рівняння, його розв'язання має наступний вигляд:

(42)

де 2, 3 - власні кругові частоти несучої системи, с-1.

Коливання у поздовжній площині:

(43)

(44)

(45)

де Jk - момент інерції конструкції без двигунної установки відносно поздовжньої осі, кгм2;

Jд - момент інерції двигунної установки відносно поздовжньої осі, кгм2;

h3, h4 - підйоми правих та лівих коліс на нерівностях дороги, м;

Сz - коефіцієнт поперечної жорсткості вузлів кріплення двигунної установки, Н/м.

Рівняння (43) не залежить від рівнянь (44) та (45), до того ж співпадає з рівнянням (34). Тому є можливість скористатися розв'язком (37) та формулою (38). Рівняння (44) та (45) утворюють систему:

(46)

де:

Розв'язання системи (46):

(47)

де:



Відповідне системі (46) частотне рівняння:

(48)

Це біквадратне рівняння, його розв'язання має наступний вигляд:

(49)

де 4, 5 - власні кругові частоти несучої системи, с-1.

Коливання у площині руху технологічної платформи:

(50)

(51)

де Jky - момент інерції конструкції без двигунної установки відносно нормалі до площини руху, котра проходить через центр маси конструкції, кгм2;

Jду - момент інерції двигунної установки відносно нормалі до площини руху, котра проходить через власний центр маси, кгм2;

п - кількість коліс в опорі;

Сшz - коефіцієнт поперечної жорсткості однієї шини, Н/м;

С - коефіцієнт крутильної жорсткості системи підвішування двигунної установки, Нм.

Рівняння (50) та (51) утворюють систему:

(52)

де:

Розв'язання системи (52):

(53)

де:

Відповідне системі (52) частотне рівняння:

(54)

Це біквадратне рівняння, його розв'язання має наступний вигляд:

(55)

де 6, 7 - власні кругові частоти несучої системи, с-1.

Отримані розв'язання диференціальних рівнянь збуреного руху використовуються для визначення зовнішніх навантажень та розрахунків на міцність основних силових елементів несучих систем. Зусилля у підвісці при наявності поздовжніх збурень розраховуються за формулою, отриманою за допомогою виразів (37) та (40):

(56)

де N - зусилля у підвісці, Н;

ус - статичний прогин підвіски, м.

Зусилля у підвісці при наявності поперечних збурень розраховуються за формулою, отриманою за допомогою виразів (37) та (47):

(57)

На раму кріплення двигуна, коробки передач, іншого устаткування діють поздовжні та поперечні навантаження, котрі визначаються за допомогою виразів (40) та (47):

(58)

де Nдх - поздовжнє зусилля, яке діє на двигунну установку, Н.

(59)

де Nдz - поперечне зусилля, яке діє на двигунну установку, Н.

Якщо рама кріплення двигуна, коробки передач, іншого устаткування вписується у розрахункову схему чотирьох консольно закріплених штанг, то ці силові елементи є під впливом складного вигину і повинні задовольняти наступній умові міцності:

(60)

де - розрахункове напруження, Па;

Wz,Wx - моменти опору штанг у поздовжній та поперечній площинах відповідно, м3;

lд - довжина штанги, м.

Основним джерелом коливань несучих систем технологічних платформ є нерівності доріг. Вимушені коливання характеризуються коефіцієнтом динамічності. Приймаючи розрахунковий kд, рівний 1.5, враховуючи наявність резонансних зон, для кожної власної частоти і є можливість отримати по два рівняння:

(61)

де - - межа швидкості руху в дорезонансній зоні, м/с.

(62)

де + - межа швидкості руху в зарезонансній зоні, м/с.

Після розв'язання рівнянь (61) та (62) отримані наступні значення швидкостей:

(63)(64)

З виразів (63) та (64) виходить, що при ? -, ? + коефіцієнт динамічності по відповідних узагальнених координатах не буде перевищувати 1.5. У даному разі отримано 7 власних частот несучої системи, і загальні умови для швидкості руху має наступний вигляд:

(65)

де +max - найбільше значення швидкості з числа отриманих за формулою (64) при і = 1,... , 7;

-min - найменше значення швидкості з числа отриманих за формулою (63) при і = 1,... , 7.

Рівняння (61) та (62) можуть бути використані для впливу на власні динамічні характеристики несучих систем технологічних платформ при розробці нових конструкцій, коли по відомих зовнішніх характеристиках руху належить визначити певні власні частоти.

На прикладі автослябовоза МР-445 на базі тягача БілАЗ-548 розроблена математична модель формування зовнішніх навантажень на платформи-напівпричепи, виведені диференціальні рівняння збуреного руху платформи у формі рівняння Лагранжа другого роду для випадків пружної та жорсткої підвісок. Для середньостатистичних характеристик технологічних доріг металургійних заводів і характеристик режимів експлуатації отримані аналітичні вирази розрахункових навантажень, коефіцієнтів динамічності. Коефіцієнт динамічності для пружної підвіски у транспортному режимі при швидкості руху 30 км/год дорівнює 1,5, для жорсткої підвіски у транспортному режимі при швидкості руху 30 км/год дорівнює 3,2. Беручи до уваги отримані раніше залежності між коефіцієнтами динамічності, які визначають розрахункові навантаження, та металомісткістю конструкцій, робиться висновок про перевагу пружної підвіски для технологічних платформ-напівпричепів на пневмоколісному ході.

Введений та розглянутий розрахунковий випадок, який пов'язаний з навантаженням пакета слябів кліщами. В основу визначення розрахункового навантаження покладені диференціальні рівняння коливань конструкції напівпричепа з пружною підвіскою, які отримані у формі рівняння Лагранжа другого роду.

Розв'язана задача вибору конструктивно-силових схем несучих систем платформ-напівпричепів, обґрунтування параметрів основних силових елементів поздовжньо-поперечного силового набору. Задача зводиться до розрахунку на міцність перехресних стрижневих систем з комбінованими опорами.

Несучі системи платформ-напівпричепів, призначених для транспортування слябів різних типорозмірів, нерівномірно включаються в роботу. Для виправлення цього становища рекомендується використання тимчасових силових елементів, котрі в залежності від розмірів та розкладки слябів мають різні параметри і певним чином установлюються. Розв'язана задача вибору параметрів другорядних поперечних балок для рівномірного включення в роботу всіх поздовжніх силових елементів несучих систем технологічних платформ при транспортуванні довгих слябів.

Висновки

пневмоколісний металомісткість технологічний теплоізоляція

В результаті теоретичних та експериментальних досліджень, проведених у дисертаційній роботі, одержано розв'язання актуальної наукової проблеми, яка полягає у розробці наукових основ забезпечення раціональних параметрів дискретних та монолітних несучих систем технологічних платформ промислового транспорту на пневмоколісному та залізничному ході за критерієм мінімальної металомісткості. Виконані дослідження дозволяють зробити наступні висновки:

1. Вітчизняний та зарубіжний досвід свідчить, що значне місце у транспортному обслуговуванні технологічних ліній заводів чорної металургії займають технологічні платформи на пневмоколісному та залізничному ході. Самохідні технологічні платформи на пневмоколісному ході, мобільні у своєму застосуванні, створюють умови для поліпшення планування підприємств, зменшення капіталовкладень, експлуатаційних витрат. Технологічні платформи на залізничному ході у складі поїздів, прості та доступні, у межах існуючих підприємств є незамінними транспортними засобами. Ці два типи платформ не виключають, а доповнюють один одного. Разом з тим проектування платформ не відповідає сучасному рівню, конструкції їх значно переобтяжені, металомісткість вітчизняних конструкцій на 20-30% більша, ніж аналогічних зарубіжних. Тому розробка наукових основ забезпечення раціональних параметрів несучих систем технологічних платформ промислового транспорту за критерієм металомісткості складає актуальну науково-прикладну проблему.

2. Вперше розроблений метод оцінки металомісткості дискретних несучих систем технологічних платформ на пневмоколісному ході на стадії проектування в залежності від типу підвіски, типу профілів та кількості елементів поздовжньо-поперечного силового набору покладений в основу проектування та створення раціональних за металомісткістю конструкцій, які пов'язані з використанням тонкостінних відкритих профілів, поздовжніх силових елементів у кількості від одного з урахуванням конструктивних обмежень, пружної підвіски зі стабілізатором поперечної стійкості.

3. Вперше розроблена математична модель формування зовнішніх навантажень, сприйняття та передачі внутрішніх зусиль, які діють на дискретні несучі системи самохідних технологічних платформ на пневмоколісному ході, з урахуванням пружного підвішування двигуна з прилеглими агрегатами та стабілізатора поперечної стійкості як пружного елемента динамічної системи покладена в основу отримання залежностей між параметрами несучих систем, мікропрофілем дорожнього покриття та швидкістю руху, обґрунтовує принцип визначення параметрів знімних силових елементів для рівномірного завантаження несучих систем при транспортуванні штучних вантажів різних типорозмірів.

4. Вперше доведене положення, що знехтування другорядними внутрішніми силовими факторами у монолітних несучих системах технологічних платформ на залізничному ході призводить до рівноміцних плоско-просторових рамних систем, покладено в основу теорії та алгоритму розрахунку на міцність підкріплених плит на шляху стрижневих апроксимацій. Проведений аналіз та пошук нових конструктивно-силових схем несучих систем технологічних платформ обґрунтовує скорочення шляху передачі внутрішніх зусиль, однорідне навантаження та розподіл функцій окремих силових елементів, що є основою створення технологічних платформ з раціональною металомісткістю.

5. Подальший розвиток теплофізичних моделей розрахунку та визначення параметрів теплоізоляції настилів технологічних платформ при транспортуванні високотемпературних вантажів виявив, що визначення температури по товщині теплоізоляції настилу при транспортуванні слябів зводиться до задачі про односторонній нагрів необмеженої пластини при крайових умовах першого роду, визначення температури у системі «зливок-виливниця-піддон-настил» металургійних платформ зводиться до розв'язання рівнянь теплопередачі при крайових умовах четвертого роду, що добре співпадає з результатами експериментальних досліджень, коли розбіжність не перевищує 7,1%.

6. Експериментальне визначення напружено-деформованого стану несучих систем технологічних платформ на пневмоколісному та залізничному ході підтвердило адекватність розроблених математичних моделей формування зовнішніх навантажень, сприйняття та передачі внутрішніх зусиль, розглянутих та досліджених розрахункових схем, розбіжність не перевищує 14,9%.

7. Розроблені нові методологічні основи забезпечення раціональних параметрів несучих систем технологічних платформ промислового транспорту за критерієм мінімальної металомісткості забезпечує розробку та створення досконалих за металомісткістю конструкцій, досить універсальні, використані при виборі несучих систем, розробці конструкцій, проектуванні, виготовленні та дослідженні понад 30 технологічних транспортних машин на пневмоколісному та залізничному ході, що підтверджується відповідними актами впровадження.

Література

1. Бейгул О.А. Динамика и прочность самоходных платформ на пневмоколесном ходу / О.А. Бейгул - К.: Ин-т содерж. и мет. обуч. МО Украины, 1996.- 138 с.

2. Бейгул О.А. Несущая способность и расчеты на прочность металлургических платформ / О.А. Бейгул - К.: Ин-т содерж. и мет. обуч. МО Украины, 1997.- 135 с.

3. Бейгул О.А. Основы проектирования, расчеты на прочность металлургических платформ / О.А. Бейгул - К.: Ин-т содерж. и мет. обуч. МО Украины, 1997.- 277 с.

4. Технологічні та конструктивні параметри несучих систем портальних підйомно-транспортних машин / [О.О. Бейгул, Д.З. Шматко, О.М. Коробочка, Г.Л. Лепетова]. - Дніпродзержинськ: Дніпродз. держ. техн. ун-т, 2007. - 167 с.

5. Бейгул О.А. О новом методе проектирования несущих конструкций металлургических платформ / О.А. Бейгул // Металлургическая и горнорудная промышленность.- Днепропетровск, 1998.- №3(188).- С. 95-97.

6. Бейгул О.А. Связь металлоемкости несущих конструкций грузовых платформ с динамикой нагружения / О.А. Бейгул // Системні технології. -1998.- Вип. 2.- С. 97-99.

7. Бейгул О.А. Выбор количества продольных силовых элементов грузовых платформ / О.А. Бейгул // Вибрации в технике и технологиях. - 1998.- №5(9).- С. 10-11.

8. Бейгул О.А. Колебания несущей конструкции самоходной металлургической платформы с учетом упругости узлов крепления двигательной установки / О.А. Бейгул // Системні технології. - 1998. -
Вип. 4. - С. 3-8.

Размещено на Allbest.ru