Методика розрахунку напружено-деформованого стану елементів модернізованої рами тракторного самохідного шасі при агрегатуванні з фронтальним навантажувачем

Abstract

У статті виконаний моніторинг тракторних самохідних шасі та типів їх рам. Розглянуті перспективні схеми універсально-просапних самохідних машин із використанням різноманітних рам. Показані найбільш відомі області застосування тракторного самохідного шасі у сільському, лісному, комунальному та дорожньо-будівельному господарствах із використанням різноманітного спеціалізованого навісного та причіпного обладнання. Виконано проєктувальний розрахунок несучої здатності модернізованої рами та її напружено-деформованого стану її елементів рами при агрегатуванні з фронтальним навантажувачем. Виконані робочі та складальне креслення модернізованої рами. Описано конструкцію модернізованої рами. Показано недоліки та переваги різних типів рам. Акцентовано увагу, що для проведення аналізу напружено-деформованого стану рами навантажувача використовують складальну модель у вигляді копії збірки вузла, яка виключає всі деталі, відсутність яких не впливатиме на результати проведених розрахунків. Різні компонувальні схеми, перерозподіл нормальних реакцій по осях та специфіка силового впливу відрізняють тягову динаміку тракторного самохідного шасі від тягової динаміки трактора. Розроблена розрахункова схема навантаження рами фронтального навантажувача для дослідження з використанням інструменту "Аналіз напруження AІP" Autodesk Іnventor. Підтверджено, що умови міцності забезпечуються по всій довжині елементів рами навантажувача, що підтверджується з епюри розподілення коефіцієнту запасу міцності. Найбільші деформації виникають у лонжероні у вертикальному напрямку і складають 2,2 мм Найбільш напруженою є передня частина рами, а саме місця з'єднання кронштейнів передньої рами та вісі шарніру переднього мосту. Розглянуто компоновку тракторних самохідних шасі та її вплив на тягово-зчіпні якості та маневреність (стійкість, керованість, повороткість). Проаналізовано публікації провідних вчених у даній галузі.

This article reviews self-propelled tractor chassis and their frame types. Promising designs of universal row-crop self-propelled machines using various frames are considered. The most common areas of application for tractor self-propelled chassis in agriculture, forestry, municipal services, and road construction are presented, utilizing a variety of specialized mounted and towed equipment. Design calculations were performed for the load-bearing capacity of the modernized frame and the stress-strain state of the elements of the modernized frame of the self-propelled tractor chassis when coupled with a front loader. Working and assembly drawings of the modernized frame were prepared. The design of the modernized frame is described. The advantages and disadvantages of various frame types are presented. It is emphasized that, to analyze the stress-strain state of a loader frame, an assembly model is used in the form of a replica of the assembly, which excludes all components whose absence will not affect the results of the calculations. Different layout schemes, the redistribution of normal reactions along the axes, and the specifics of the force application distinguish the traction dynamics of a self-propelled tractor chassis from those of a tractor. A computational load diagram of the front loader frame has been developed for analysis using the “AIP Stress Analysis” tool in Autodesk Inventor. It has been confirmed that the strength requirements are met alongthe entire length of the loader frame elements, as evidenced by the safety factor distribution diagram. The greatest deformations occur in the side member in the vertical direction and amount to 2.2 mm. The most stressed part of the frame is the front section, specifically the connection points of the front frame brackets and the front axle hinge. The layout of self-propelled tractor chassis and its impact on traction and handling characteristics (stability, controllability, maneuverability) are examined. Publications by leading scientists in this field are analyzed.