УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАКОПЛЕННЫХ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ НЕСУЩЕЙ РАМНОЙ КОНСТРУКЦИИ МОБИЛЬНОЙ МАШИНЫ В ЭСКСПЛУАТАЦИИ

Предлагаемое устройство относится к измерительной технике, а именно к средствам определения усталостного повреждения конструкций и может быть использовано для определения необходимости ремонта несущей рамной конструкции мобильной машины по условию исчерпания ее эксплуатационной живучести.
В качестве интегральной характеристики состояния несущей рамной конструкции мобильной машины, имеющей усталостные повреждения, принята относительная величина снижения крутильной жесткости конструкции. Предельное по условиям эксплуатации значение этой характеристики является количественной оценкой критерия предельного состояния рамной конструкции, после чего она должна быть подвергнута ремонту. Применительно к тракторным самосвальным прицепам установлено, что предельное состояние несущих систем соответствует снижению их крутильной жесткости на 30-35% (Погорелый Л.В. и др. Ускоренные испытания на усталость несущих систем тракторных прицепов и кормораздатчиков // Тракторы и сельхозмашины, 1981, №10, с.31-33). Однако с применением названной характеристики возникает задача оценки жесткости рамной конструкции при эксплуатации мобильной машины.
Известен тензометрический трубчатый датчик угла закручивания рамы (Школьников М.Б. и др. Закручивание рамы грузового автомобиля и построение программы ее испытаний на усталость кручением // Автомобильная промышленность, 1972, №5, с.28-30), состоящий из дюралевой трубки, наклеенных на нее тензорезисторов, соединенных в
полумост, фланцев на концах трубки для установки между лонжеронами исследуемой рамы.
Недостатком данного датчика является необходимость очень точного расположения тензорезисторов на трубке, чтобы они реагировали только на деформацию кручения, и не воспринимали деформации от поперечной силы, изгибающих моментов в двух плоскостях и бимомента, возникающих (кроме крутящего момента) от действия кососимметричных динамических нагрузок на поперечные элементы рамы.
Наиболее близким к заявленному устройству по технической сущности и достигаемому техническому результату является датчик угла закручивания рамы мобильной машины (Филиппов В.Ю., Рассоха В.И. К вопросу оценки крутильной жесткости рамы мобильной машины в эксплуатации // Контроль. Диагностика, 2001, №11, с.14-15), содержащий тензорезистор, наклеенный на трубу, изготовленную из дюралюминия, которая жестко соединена одним концом с шарнирной муфтой, а другим - с валом, который, в свою очередь, соединен шлицевым соединением со второй муфтой. Шарнирные муфты закреплены на полках лонжерона рамы при помощи струбцин.
Оценка угла закручивания рамы мобильной машины при ее движении осуществляется по результатам измерения при помощи тензорезистора главных деформаций, возникающих в трубе под действием крутящего момента. При этом изгибающие моменты и осевые усилия, входящие в состав сложного нагружения рамы машины, не влияют на напряженно-деформированное состояние трубы вследствие ее подвижного (в осевом и поперечном направлениях) соединения с лонжеронами рамы.
Недостатком устройства является то, что по показаниям тензорезистора непосредственно не может быть принято решение вопроса о необходимости ремонта несущей рамной конструкции, что требует ряда промежуточных преобразований и расчетов, которые не могут быть осуществлены непосредственно водителем мобильной машины, а требуют участия квалифицированного инженерно-технического персонала.
Техническим результатом предлагаемого устройства для определения накопленных усталостных повреждений несущей рамной конструкции мобильной машины в эксплуатации является возможность принятия решения о необходимости ремонта несущей рамной конструкции непосредственно в результате сигнализации о достижении критических уровней снижения жесткости, характеризующих косвенно уровни накопленного усталостного повреждения конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения накопленных усталостных повреждений несущей рамной конструкции мобильной машины в эксплуатации, содержащем датчик, наклеенный на трубу, изготовленную из дюралюминия, которая жестко соединена одним концом с шарнирной муфтой, а другим - с валом, который, в свою очередь, соединен шлицевым соединением со второй муфтой, использован датчик любого вида с чувствительными элементами, разрушающимися при трех различных уровнях допустимых напряжений, при этом сигнал при разрушении соответствующего чувствительного элемента передается на световой, звуковой или иной другой индикатор, расположенный в кабине мобильной машины.
На чертеже изображена схема предложенного устройства для определения накопленных усталостных повреждений несущей рамной конструкции мобильной машины в эксплуатации.
Устройство закреплено на полках лонжерона 1 несущей рамной конструкции мобильной машины при помощи струбцин 2 через шарнирные муфты 3. С одной из шарнирных муфт 3 соединен шлицевым соединением вал 4, который жестко связан с трубой 5, изготовленной из дюралюминия. Другой конец трубы 5 жестко соединен со второй шарнирной муфтой 3. На трубу 5 наклеен датчик 6, связанный с индикатором 7, расположенным в кабине мобильной машины.
Работает устройство следующим образом.
По мере накопления усталостных повреждений жесткость несущей рамной конструкции снижается, поэтому повышаются напряжения от кручения, действующие в трубе 5 устройства. При этом изгибающие моменты и осевые усилия, входящие в состав сложного нагружения рамы мобильной машины, не влияют на напряженно-деформированное состояние трубы 5 устройства вследствие ее подвижного (в осевом и поперечном направлениях) соединения с лонжеронами рамы. При превышении достигаемыми напряжениями критического уровня для чувствительного элемента датчика 6 низшего уровня допускаемых напряжений этот элемент разрушается, и сигнал соответствующего тона (цвета и т.д.) через индикатор доносится до водителя мобильной машины. При последующей эксплуатации машины, по мере исчерпания несущей рамной конструкцией эксплуатационной живучести, разрушается чувствительный элемент фольгового тензорезистора среднего, а затем и высшего (критического) уровней фиксируемых напряжений. После этого несущая рамная конструкция мобильной машины должна быть подвержена ремонту.
Необходимость использования датчика с чувствительными элементами трех уровней допускаемых напряжений позволит исключить ситуацию, когда в результате фиксации случайных эксплуатационных перегрузок может быть принято решение о необоснованном изъятии машины из эксплуатации, и, следовательно, последует недоиспользование потенциальной долговечности машины.