Разработка и анализ конструкции грузовой платформы

При разработке конструкции существовал ряд критериев, параметры которых нацелены на обеспечение хороших эксплуатационных и эстетических характеристик всей машины технологического транспорта как коммерчески привлекательного продукта. Остановимся на вопросах критериальной оценки весовых и эстетических параметрах грузовой платформы в комплексе с анализом ее прочностных характеристик.

Для обеспечения хороших массово-весовых и эстетических характеристик было предложено предусмотреть борта из алюминиевого профиля и отказаться от создания оригинальных элементов крепления откидных бортов кузова в пользу использования фурнитуры, предлагаемой на рынке готовой продукцией. Задачей численного анализа являлась необходимость удостовериться, как эти новации влияют на прочностные параметры конструкции. Рассмотрим исходную информацию для численного прочностного анализа, его результаты и выводы.

Исходной информацией при формировании блока исходных данных численного конечно-элементного анализа проектируемой грузовой платформы технологического транспорта служат следующие проектные конструктивные параметры (рис. 1, 2).

Рис. 1. Конструктивные особенности грузовой платформы: 1 – передний высокий
борт; 2 – листовая бакелитовая фанера; 3 – подрамник; 4 – болты крепления

Передний борт платформы (1, рис. 1) представляет собой сварную стальную конструкцию из труб, которая облицована стальным листом и приварена к несущей системе, что обеспечивает неподвижное с ней сопряжение. Передний борт ограничивает перемещение груза вперед в сторону кабины водителя.

Боковые и задние бортовые ограждения (2, 3, рис. 2) представляют собой подвижные относительно осей вращения элементы, изготовленные из алюминиевого профиля, что обеспечивает их легкое откидывание вращением при проведении погрузочно-разгрузочных операций (продольные борта имеют три осевые установочные петли, а задний борт – две установочные петли). Для обеспечения жесткой сцепки бортовых ограждений в сложенном состоянии предусмотрены торцевые замки и петли. Высота алюминиевых бортов является варьируемой величиной (396, 596 мм) и зависит от геометрических размеров профилей, из которых они изготавливаются.

Рис. 2. Расположение груза на платформе при проведении численного анализа:
1 – передний высокий борт; 2 – боковые борта из алюминиевого профиля; 3 – задний борт из алюминиевого профиля; 4 – груз 3000 кг; 5 – листовая бакелитовая фанера

Полом грузовой платформы служит бакелитовая фанера толщиной 21 мм и размером 2095×1241 мм, что составляет 2,6 м². Фанера крепится болтами (11 шт.) к несущей системе машины, а ее периметр опирается на специальный подрамник, приваренный к несущей системе. Такая конструкция пола должна обеспечить достаточную жесткость платформы при воздействии вертикальных нагрузок. Эти особенности закрепления полового покрытия к несущей системе и физические характеристики материала (E = 7000 МПа и др.) учитываются при формировании конечно-элементной расчетной модели задачи.

Проектная грузоподъемность технологической машины, а значит, и максимальная масса груза, размещаемая на грузовой платформе и действующая через фанеру на силовую раму машины, задана значением 3000 кг. Если допустить, что указанная нагрузка равномерно распределяется даже не по всему кузову, а только на его части, равной 1 м² (4, рис. 3), ее воздействие не превысит 0,029 МПа, что значительно ниже предела прочности фанеры 25 МПа.

Рассмотрим картину напряженно-деформируемого состояния, возникающего как результат отклика конструкции на воздействие максимальной проектной нагрузки в 3000 кг (рис. 3).

Рис. 3. Результаты численного статического анализа при воздействии
вертикальных рабочих нагрузок (К – концентрация напряжений)

Установлено, что максимальное напряжение от распределенной нагрузки по поверхности фанеры составляет 4 МПа. Следовательно, соотнеся это значение с пределом прочности фанеры 25 МПа, можно сделать вывод, что прочность пола платформы будет обеспечена. При этом напряжения в точках болтовых креплений со стальной рамой (4, рис. 1) составят 24 МПа, что также ниже допустимых значений предела текучести для сталей (около 235 МПа) и говорит об отсутствии разрушающих напряжений, значительном запасе прочности всей конструкции при нагрузках, значительно превышающих проектные характеристики.

Помимо статического анализа воздействия вертикальных нагрузок на бакелитовый пол алюминиевые борта грузовой платформы также были исследованы на сопротивление горизонтальному силовому воздействию, которое может быть вызвано смещением груза (рис. 2) в сторону правого борта (рис. 4).