Тульский государственный университет, Тула, Россия

А. В. Груничев, доцент кафедры транспортно-технологических машин и процессов (ТТМиП), канд. техн. наук, доцент, эл. почта: avgrun@yandex.ru
Э. А. Оганян, аспирант кафедры ТТМиП, эл. почта: edikoganian@gmail.com
Р. Н. Хмелев, профессор кафедры ТТМиП, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: aiah@yandex.ru

В горном производстве и металлургии многоцелевые самоходные машины находят широкое применение в качестве внутризаводских и цеховых транспортных средств (ТС). Представлены результаты исследования, посвященного обоснованию конструктивно-технологических параметров стальной рамной конструкции многоцелевой самоходной машины (внутризаводского транспортного средства) грузоподъемностью до 2 т. Проанализированы основные причины дефекта рамы, а также конструкторские просчеты при ее проектировании. Подчеркнута значимость получения рациональных характеристик прочности и жесткости рамы при минимальной массе, а также технологичности в изготовлении и ремонте. Рассмотрены особенности конструкции лонжеронных стальных рамных конструкций, требования к материалам несущих систем, а также характеристики сталей, применяемых при их изготовлении. В результате проведенных исследований несущей системы внутризаводского ТС были выявлены зоны максимальной нагрузки, потенциальные места разрушения и области, требующие дополнительного усиления. На основе этих данных проведены вычислительные эксперименты по различным вариантам усиления критических элементов рамы и исследования возможностей применения сталей других типов. Для существующей конструкции рамы внутризаводского ТС методом вычислительного эксперимента обоснованы два варианта конструктивно-технологических параметров стальной лонжеронной рамной конструкции. Первый вариант рекомендуется использовать при производстве рамы, а второй — при ее модернизации в уже изготовленной конструкции самоходной машины с целью устранения недостатков, выявленных в процессе эксплуатации ТС (при рекламации). Эффективность предлагаемых конструктивно-технологических решений подтверждена внедрением их в производство и последующим опытом эксплуатации рассматриваемых ТС.

1. Вихров А. В. Несущие системы транспортных средств специального назначения : учеб. пособие. — М. : МАДИ, 2015. — 112 с.
2. Галиев Р. М., Нуретдинов Д. И., Шакуров Д. К., Ишинбаев С. Р. Моделирование рамы грузового автомобиля в системе NX Unigraphics // Научно-технический вестник Поволжья. 2020. № 2. С. 66–68.
3. Долматов М. С., Иванов С. А., Исаев А. Г. Повышение безопасности и надежности автомобилей семейства «ГАЗель» путем модернизации рамных конструкций // Безопасность техногенных и природных систем. 2020. № 4. С. 39–44.
4. Садчиков Ю. В. Методика и средства расчетного анализа прочности и жесткости рам автомобилей повышенной проходимости : автореф. дис. … канд. техн. наук. — Казань, 2005. — 20 с.
5. Сибгатуллин К. Э. Разработка методов расчета на прочность несущих систем грузовых автомобилей с учетом пластических деформаций : автореф. дис.… канд. техн. наук. — Набережные Челны, 2009. — 20 с.
6. Dashuang Zhou, Zhengyang Kang, Xiaoping Su. Novel collaborative design method for lightweight optimization design of vehicle load-bearing parts // International Journal of Automotive Technology. 2023. Vol. 24, Iss. 5. P. 1269–1284. DOI: 10.1007/s12239-023-0103-9
7. Ловцов А. Д., Иванов Н. А. Проектирование и расчет рамы легкого колесного вездехода с использованием метода конечных элементов. II // Вестник ТОГУ. 2014. № 1 (32). С. 129–134.
8. Денк Р., Предигер В. Расчет на усталостную прочность сварных элементов рамы автомобиля при воздействии эксплуатационных нагрузок // Сборник XXVI Международной Инновационно-ориентированной конференции молодых ученых и студентов МИКМУС-2014. Труды конференции. Российская Академия наук; РФФИ; Отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления; Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, 2015. С. 103–108.

9. Антонов Н. С., Елисеев К. В. Методика оценки прочности рамы грузового автомобиля // Неделя науки СПбПУ : материалы научной конференции с международным участием. 2017. С. 95–98.
10. Натчук М. В. Исследование материалов рамы болида «Formula student» // Потенциал инновационного развития Российской Федерации в новых геополитических условиях : сборник статей Национальной (Всероссийской) научно-практической конференции. Уфа, 2021. С. 37–40.
11. Саса Д. А., Тараховский А. Ю. Особенности изготовления рамных изделий для специализированного подвижного состава путем создания компьютерного моделирования состояний объекта изделий // Современные технологии: проблемы и перспективы : сборник статей Всероссийской научно-практической конференции для аспирантов, студентов и молодых ученых. Севастополь, 2020. С. 210–213.
12. Jun He, Ben Young. Behavior and design of cold-formed steel web-stiffened channels under concentrated bearing loads // Journal of Structural Engineering. 2022. Vol. 148, Iss. 3. 04021290. DOI: 10.1061/(asce)st.1943-541x.0003252
13. Alok Prakash, Deepak Kumar, Vaibhav Singh, Yatindra Mohan Mehta et al. Numerical simulation and statistical method based approach for material selection in case of automotive chassis // International Journal of All Research Education and Scientific Methods (IJARESM). 2021. Vol. 9, Iss. 5. P. 2538–2554.
14. Patel H., Panchal K. C., Jadav C. S. Structural analysis of truck chassis frame and design optimization for weight reduction // Int. J. Eng. Adv. Technol. 2013. Vol. 2. No. 4. P. 665–668.
15. Lemes Í. J., Silveira R. A., Teles L. O., Barros R. C. et al. Numerical formulation for advanced non-linear static analysis of semi-rigid planar steel frames // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2023. Vol. 45, Iss. 358. P. 1–26. DOI: 10.1007/s40430-023-04288-6
16. Пачурин Г. В., Кудрявцев С. М., Соловьев Д. В., Наумов В. И. Кузов современного автомобиля: материалы, проектирование и производство : учебное пособие для вузов / под общ. ред. Г. В. Пачурина. — 6-е изд. стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2024. — 316 с.
17. Компания «АЛЬФАВОДОСТРОЙ»: Труба 80х40х4,0 (09Г2С) стальная прямоугольная профильная. — URL: https://awstroy.ru/balashikha/product/truba-80h40h4-0-09g2s-gost-13663-86-stalnaya-pryamougolnaya-profilnaya/ (дата обращения : 26.01.2025).
18. Компания «АЛЬФАВОДОСТРОЙ»: Труба 80х40х4,0 (ст20) стальная прямоугольная профильная. — URL: https://awstroy.ru/balashikha/product/truba-80h40h4-0-st20-gost-13663-86-stalnaya-pryamougolnayaprofilnaya/ (дата обращения : 26.01.2025).
19. Компания Метпромко: Труба профильная стальная прямоугольная 80x40x4 мм сталь 09Г2С. — URL: https://metpromko.ru/prod-trbpr2292 (дата обращения : 26.01.2025).
20. Компания Метпромко: Труба профильная стальная прямоугольная 80x40x4 мм сталь 20. — URL: https://metpromko.ru/prod-trbpr1392 (дата обращения : 26.01.2025).