Способ расчётной оценки проектировочного коэффициента запаса статической прочности на базе проведения натурных дорожных испытаний грузового автомобиля КАМАЗ 63934

Введение (постановка задачи и актуальность). Корпусные детали ведущего моста воспринимают нагрузки со стороны дороги и подрессоренных частей. Их выход из строя приводит к риску наступления аварийной ситуации, поэтому силовая структура должна тщательно проверяться, особенно в отношении прочностных свойств. Текущие требования и регламенты в отношении испытаний и расчётных исследований ведущих мостов нормируют минимальные требования к статической прочности, однако многие автопроизводители не ограничиваются минимальными требованиями.
Цель исследования – формирование способа расчётной оценки проектировочного коэффициента запаса статической прочности на базе натурных испытаний.
Методология и методы. В соответствии с целью и задачами исследования определены следующие методы: натурных испытаний, схематизации, статистической обработки информации, оценки повреждаемости и псевдоповреждаемости, методика построения кривой усталости.
Результаты и научная новизна. Результаты сформированы в виде описательной части проведённого исследования и численной оценки проектировочного коэффициента запаса статической прочности на базе натурных испытаний при использовании динамометрических колёс на примере исследования объекта КАМАЗ 63934. Научная новизна заключается в процедуре обратного расчёта величины проектировочного коэффициента запаса статической прочности.
Практическая значимость находит своё отражение в виде программы испытаний, таблиц коэффициентов перегрузки, описания процесса обработки данных для расчётной оценки проектировочного коэффициента запаса статической прочности. Полученные данные могут быть полезны и использоваться инженерами и исследователями в проектной деятельности при разработке элементов ходовой части грузовых автомобилей и при назначении требований к их долговечности.

1. Яценко Н.Н., Бурдасов Е.И., Розов Р.А., Безверхий С.Ф., Петровский Д.В., Шалдыкин В.П. Ресурсные испытания грузовых автомобилей на автополигоне. Часть 1: Развитие, условия и статистическая интерпретация результатов. Часть 2: Основы форсирования и оптимального планирования испытаний / Научно-исследовательский институт информации автомобильной промышленности, НИИНавтопром. – М., 1974.

2. Яценко Н.Н. Форсированные полигонные испытания грузовых автомобилей / 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1984. – 328 с.

3. Безверхий С.Ф., Яценко Н.Н. Основы технологии полигонных испытаний и сертификация автомобилей. – М.: Изд-во стандартов, 1996. – 566 с.

4. Дубинкин Д.М., Чичекин И.В., Левенков Я.Ю., Арутюнян Г.А. Разработка имитационной модели динамики карьерного автосамосвала для определения нагрузок, действующих на несущую систему и грузовую платформу при разгрузке и разгрузке дисперсного груза // Горная промышленность. – 2021. – № 6. – С. 117–126. EDN: AFXCCN.

5. Чичекин И.С., Карташов А.Б., Газизулин Р.Л., Киселев П.И., Вдовин Д.С. Разработка имитационной модели динамики беспилотного карьерного автосамосвала для определения нагрузок, действующих на несущую систему при движении в заданных условиях / IV Международная научно-практическая конференция с онлайн-участием: сборник материалов. – Кемерово, 2020.

6. Лата В.Н., Марков С.В., Ерёменко А.А., Елховикова А.П. Анализ прочности и долговечности деталей ходовой части на ранней стадии проектирования автомобиля // Известия МГТУ МАМИ. – 2008. – № 2 (6). – С. 59–64.

7. Pahwa G.S. Static and dynamic load synthesis for vehicle durability simulation using Adams. – Adams Durability Symposium, 2021.

8. Johannesson P., Speckert M. Guide to load analysis for durability in vehicle engineering. – Ch.: Wiley, 2014. – 458 p.

9. Zhang B. Component tests based on vehicle modeling and virtual testing // SAE Technical Paper. – No. 2017-01-0384. – 5 p.

10. Захарик А.М. [и др.] Исследование элементов конструкции картера ведущего моста большегрузного автомобиля / Современные методы проектирования машин: республиканский межведомственный сборник научных трудов: в 7 т. / под общ. ред. П.А. Витязя. – Минск: Технопринт, 2004. – Вып. 2, т. 2: Качество изделий машиностроения. Проектирование материалов и конструкций. – С. 109–113.

11. Захарик А.М. [и др.] Исследование прочностных свойств картера ведущего моста большегрузного автомобиля / Современные методы проектирования машин: республиканский межведомственный сборник научных трудов: в 7 т. / под общ. ред. П.А. Витязя. – Минск: Технопринт, 2004. – Вып. 2, т. 2: Качество изделий машиностроения. Проектирование материалов и конструкций. – С. 107–109.

12. Капуста П.П., Швец И.В. Методика оценки нагруженности несущих стальных конструкций автомобильных пневмоподвесок с использованием метода конечных элементов / Машиностроение: республиканский межведомственный сборник научных трудов: в 2 т. / Белорусский национальный технический университет; под ред. Б.М. Хрусталева. – Минск: БНТУ, 2005. – Вып. 21, Т. 2. – С. 58–64.

13. Капуста П.П., Слабко И.А., Вихренко Д.В. Методика расчётно-экспериментального прогнозирования ресурса автомобильных несущих конструкций / Современные методы проектирования машин: республиканский межведомственный сборник научных трудов: в 7 т. / под общ. ред. П.А. Витязя. – Минск: Технопринт, 2004. – Вып. 2, т. 4: Надёжность и ресурсное проектирование машин. – С. 85–88.

14. Капуста П.П., Слабко И.А., Махнач В.Г. Моделирование, испытания и прогнозирование ресурса осей автотранспортных средств / Современные методы проектирования машин. Расчёт, конструирование и технология изготовления: сборник трудов первой Международной научно-технической конференции. г. Минск, 11–13 декабря 2002 г.: в 3 т. / под общ. ред. П.А. Витязя. – Минск: Технопринт, 2002. – Вып. 1, т. 2. – С. 391–397.

15. Капуста П.П., Капуста П.П. (мл.) Метод проектного расчёта осей по критерию сопротивления усталости / Теоретическая и прикладная механика: международный научно-технический сборник / Белорусский национальный технический университет. – Минск: БНТУ, 2020. – Вып. 35. – С. 213–220.

16. Капуста П.П., Леоненко А.Г. Комплексная задача разработки перспективных ведущих мостов грузовых автомобилей с управляемыми характеристиками надёжности / Машиностроение: республиканский межведомственный сборник научных трудов / Белорусский национальный технический университет. – Минск: БНТУ, 2023. – Вып. 34. – С. 122–130.

17. Капуста П.П. [и др.] Оценка нагруженности ведущего моста автомобиля: комплексная постановка задачи / Машиностроение: республиканский межведомственный сборник научных трудов: в 2 т. / Белорусский национальный технический университет. – Минск: Технопринт, 2004. – Вып. 20, т. 2. – С. 212–219.

18. Минюкович С.М., Шмелев А.В., Рубцов А.В. Нагруженность и долговечность картера ведущего моста грузового автомобиля в условиях эксплуатации // Вестник Брестского государственного технического университета. Серия: Машиностроение. – 2006. – № 4. – С. 49–53.

19. Мохов С.П., Пищов С.Н., Голякевич С.А., Арико С.Е. Расчётная оценка прочности и усталостной долговечности картера ведущего моста универсального шасси МАЗ / Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: материалы международной научно-технической конференции, Могилёв, 18–19 апреля 2013 г.: в 2 ч. Ч. 2 / ред.: И.С. Сазонов [и др.]. – Могилёв: Белорусско-Российский университет, 2013. – С. 62–63.

20. Абрамов А.М., Ковалёв А.С. Прочностной расчёт и оптимизация формы картера моста // Известия МГТУ МАМИ. – 2010. – № 2 (10). – C. 12–14. DOI: 10.17816/2074-0530-69523.

21. ОСТ 37.001.674-2002. Картеры ведущих мостов автотранспортных средств. Методы стендовых испытаний. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. – 7 с.

22. ГОСТ Р 53804-2010. Автомобильные транспортные средства. Картеры ведущих мостов. Методы стендовых испытаний. – М.: Стандартинформ, 2011. – 18 с.

23. Traunbauer J., Schwarz G. Engineering Center Steyr GmbH & Co KG Fatigue Testing Services. URL: https://ecs.magna.com/ (дата обращения: 14.11.2024).

24. Operating instructions for the measuring wheel system. Kistler RoadDyn System 2000. Kistler. Measure. Analyze, Innovate. URL: https://www.kistler.com/INT/en/ (дата обращения: 14.11.2024).

25. Davis L., Bunker J. Heavy vehicle suspensions – testing and analysis. A literature review. State of Queensland (Department of Main Roads) & Queensland University of Technology, Australia, Queensland, Brisbane. – Brisbane, 2007. – 28 p.

26. Heißing B., Ersoy M. (Eds.) Chassis Handbook. Fundamentals, Drivind Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives / 1st Edition. – Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag; Springer Fachmedien, 2011. – 591 p. ISBN 978-3-8348-0994-0.

27. Efremov E., Grozdanic B. Toolbox for statistical analysis of load and strength in vehicle engineering. Master’s thesis in Applied Mechanics. – Göteborg: Department of Mechanics and Martitime Sciences, Chalmers University of Technology, 2018.

28. Афанасьев Б.А., Белоусов Б.Н., Жеглов Л.Ф. и др. Проектирование полноприводных колёсных машин: Учебник для вузов: В 3 т. Т.3 / Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Л.Ф. Жеглов и др.; Под ред. А.И. Полунгяна. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 432 с.: ил. ISBN 978-5-7038-3043-7 (Т.3).

29. Бокарев А.И., Кулагин В.А., Назарков И.А., Мюллер К. Результаты применения методики определения эквивалентного пробега автомобиля // Труды НАМИ. – 2022. – № 2 (289). – С. 60–72. DOI: 10.51187/0135-3152-2022-2-60-72. EDN: SSOXBC.

30. ГОСТ 25.504-82. Расчёты и испытания на прочность. Методы расчёта характеристик сопротивления усталости. – М., 1983. – 132 с.