DSc in Engineering
д.т.н.
PhD in Engineering
к.т.н.
PhD in Engineering
к.т.н.
PhD in Engineering
к.т.н.
The wide use of the finite element method for the strength analysis of the undercarriage elements requires a reliable method of the load's calculation. Conventional analytical method of the load's calculation does not take into account their redistribution due to the kinematics and dynamics of the elements. An alternative option is the numerical dynamic analysis with the use of the spatial dynamical models taking into account kinematics and flexibility of the undercarriage elements. The article describes a method of the strength analysis of a tracked vehicle undercarriage for the case of a track-type tractor with gross weight 72 ton. The method is based on the combination of the undercarriage multibody model for the simulation of the loads in typical operation modes and finite element models of its parts for calculation of the strain-stress and margin of safety in each load case. The undercarriage is described as a set of rigid bodies connected by springs and dampers at all interaction points between the undercarriage elements, the track-shoes, and the ground. The loads on the undercarriage are calculated by the numerical integration of the equations of motion. The time histories of the loads are used for the detection of the static strength critical load cases. Each critical load is transmitted to the finite element models of the analyzed undercarriage parts for the subsequent strength analysis. The method is demonstrated for the «tractor forward pitch during the lifting of the earthmoving blade» and «tractor moving over a single rail» load cases. The article shows the analysis of the time histories of the bogie loads. The authors discuss issues of the load transmission from the multibody model to the finite element models of the undercarriage parts and demonstrate some results of the strength analysis of the bogie.
В связи с широким применением метода конечных элементов для расчета прочности деталей ходовой системы приобретает актуальность задача достоверного определения нагрузок. Традиционный метод определения нагрузок по аналитическим упрощенным моделям не учитывает их перераспределение за счет кинематики и динамики элементов. Альтернативой является численный динамический анализ при помощи пространственных динамических моделей с учетом кинематики и упругих характеристик элементов. На примере промышленного гусеничного трактора тягового класса 75 продемонстрирована методика прочностного анализа ходовой системы гусеничной машины. В основе методики лежит совместное использование многомассовой динамической модели ходовой системы для воспроизведения нагрузок в характерных режимах нагружения и конечно-элементных моделей деталей ходовой части для определения напряженно-деформированного состояния и запасов прочности деталей в каждом расчетном случае. Ходовая система описывается в виде набора твердых тел, связанных упругодемпфирующими силовыми элементами между собой и с опорной поверхностью. Нагрузки на ходовую систему определяются путем численного решения уравнений движения. Полученные временные реализации нагрузок используются для выявления наиболее опасных с точки зрения прочности расчетных случаев. Нагрузки для каждого расчетного случая передаются в конечноэлементные модели деталей ходовой части, по которым производится оценка прочности. Методика продемонстрирована на примере характерных режимов: «вывешивание на натяжных колесах при подъеме отвала» и «переезд одиночного рельса». Продемонстрирован анализ временных реализаций нагрузок каретки. Рассмотрены особенности передачи нагрузок из динамической модели в конечно-элементные модели деталей и приведены некоторые результаты прочностного анализа каретки.