Современные расчетные технологии в помощь конструкторам современных БЕЛАЗов

А.Н. Костюкович, инженер-конструктор 1-й категории, ОАО «БЕЛАЗ» управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ*ХОЛДИНГ»

ОАО «Белорусский автомобильный завод» – один из крупнейших производственных комплексов по выпуску современных транспортно-технологических машин для горнорудной и металлургической промышленности. Техника, производимая Белорусским автомобильным заводом, востребована практически во всех регионах мира. Основными потребителями продукции ОАО «БЕЛАЗ» являются горнодобывающие предприятия России, стран ближнего и дальнего зарубежья.№3 (127) 2016

Хорошо понимая, что только продукция высокого качества может помочь предприятию укрепить его позиции на мировом рынке, БЕЛАЗ постоянно совершенствует выпускаемую технику, реализуя новые конструкторские и технологические решения, улучшающие эксплуатационную привлекательность выпускаемых машин. Так, по мнению специалистов предприятия, одной из важных задач является повышение прочности и долговечности несущих конструкций самосвалов при одновременном снижении их снаряженной массы.

Это особенно актуально для самосвалов, работающих в карьерах с повышенными уклонами дорог. С одной стороны, снижение снаряженной массы уменьшает затраты на спуск или подъем порожнего самосвала и понижает коэффициент тары. С другой стороны высокие нагрузки от дороги требуют прочных несущих конструкций. Актуален вопрос снижения массы и для других технологических машин. Так, у фронтального погрузчика за технологический цикл каждую тонну рабочего оборудования необходимо поднять на высоту погрузки самосвала, и каждую тонну массы погрузчика надо четыре раза разогнать и затормозить, что требует определенных энергетических затрат.

Для решения задач по расчету прочности несущих конструкций карьерной техники БЕЛАЗ и оценки эффективности распределения в них металла в структуре управления главного конструктора научно-технического центра (УГК НТЦ) ОАО «БЕЛАЗ» имеется группа расчетов.

Основная задача коллектива – помочь конструкторам создать рациональную с точки зрения прочности и легковесную машину. С применением современных сред компьютерного моделирования сотрудники группы рассчитывают нагрузки, действующие на узлы, выявляют наиболее нагруженные зоны несущих конструкций, предлагают конструкторам УГК НТЦ ОАО «БЕЛАЗ» мероприятия по снижению концентрации напряжений и увода зон возникновения максимальных напряжений от сварных швов.Рис. 1 Картеры моста самосвала БЕЛАЗ`7558

Рис. 1 Картеры моста самосвала БЕЛАЗ-7558

Так, с применением современного расчетного комплекса ANSYS был разработан картер заднего моста для карьерных самосвалов класса БЕЛАЗ-7558 (рис. 1). Разработав рациональную трубу картера с новыми фланцами крепления РМК, специалисты бюро мотор-колес исключили из конструкции дополнительные усиливающие элементы без снижения прочности.

Для самосвалов серии БЕЛАЗ-7513 сотрудниками бюро подвесок был разработан новый рычаг пониженной металлоемкости, достаточная прочность которого подтверждена расчетом методом конечных элементов (рис. 2).Рис. 2 Старый и новый рычаги подвески самосвала БЕЛАЗ-7513

Рис. 2 Старый и новый рычаги подвески самосвала БЕЛАЗ-7513

Огромный вклад современные расчетные технологии внесли в разработку карьерного самосвала БЕЛАЗ-75710 грузоподъемностью 450 т. Уже на этапе компоновки для всех несущих узлов (рама, мосты, поворотные устройства) были рассчитаны и проанализированы картины напряженных состояний (рис. 3), даны рекомендации в бюро по совершенствованию конструкций с последующим подтверждением расчетами эффективности предложений.Рис. 3 Модель рамы самосвала БЕЛАЗ-75710

Рис. 3 Модель рамы самосвала БЕЛАЗ-75710

При создании самосвала БЕЛАЗ-75710 группа расчетов проявила себя еще в одном аспекте: оценке статической поперечной устойчивости. Уже на первых этапах компоновки машины, компьютерным моделированием поведения самосвала в повороте была выявлена повышенная склонность самосвала к боковому крену, с повышенными нагрузками, возникающими в цилиндрах подвески (рис. 4). Указанный недостаток был устранен установкой стоек стабилизаторов особой конструкции, требуемые характеристики которых были также определены расчетом. Эффективность решения была подтверждена экспериментами. Получен патент на полезную модель.Рис. 4 Стойка стабилизатора и места ее установки на самосвале

Рис. 4 Стойка стабилизатора и места ее установки на самосвале

В работе над фронтальным погрузчиком БЕЛАЗ-78250 применение современных методов компьютерного моделирования позволило конструкторам УГК НТЦ ОАО «БЕЛАЗ» значительно снизить массу рабочего оборудования при снижении уровня максимальных напряжений в конструкции (рис. 5).Рис. 5 Модель стрелы погрузчика (результаты расчета в ANSYS)

Рис. 5 Модель стрелы погрузчика (результаты расчета в ANSYS)

Таким образом, группа расчетов – это важное подразделение в структуре управления главного конструктора с высококвалифицированным персоналом, укомплектованное современными техническими средствами и программными комплексами для расчетов методом конечных элементов и динамического анализа механических систем. Работа группы позволяет моделировать работу узлов и систем, уже на ранних этапах проектирования, выявлять места недостаточной прочности, предлагать изменения конструкций и, как результат, помогать специалистам УГК НТЦ ОАО «БЕЛАЗ» создавать легкие и прочные машины, внося свой вклад в надежность современной белорусской карьерной техники.

Ключевые слова: Белаз, новый погрузчик, проектирование, инновоции, моделирование

Журнал "Горная Промышленность"№3 (127) 2016, стр.26