Лонжероны КрАЗ
Расчет позволил выбрать наиболее рациональную схему упрощенных расчетов на прочность лонжеронов автомобилей КрАЗ. По этой схеме лонжероны рамы рассчитывают отдельно на стесненное кручение и изгиб. Лонжерон при расчетах на стесненное кручение рассматривается как много-опорная статически неопределимая система с опорами, расположенными в местах присоединения поперечин.
В качестве внешних крутящих моментов берутся моменты от смещенных по отношению к центру изгиба лонжерона весов кабины, топливного бака, аккумуляторных батарей и т. п.
Напряжения в лонжеронах в местах установки кронштейнов кабины, топливного бака и т. д. определяют, применяя метод расчета тонкостенных стержней как системы расчлененных пластин. Лонжерон рамы КрАЗ условно заменяется тремя шарнирно сочлененными между собой пластинами. Внешняя нагрузка от кронштейнов в виде сил будет вызывать наибольшие напряжения в вертикальной пластине.
Горизонтальные пластины в направлении оси имеют значительно большую жесткость и поэтому могут быть приняты абсолютно жесткими.
Результаты упрощенного расчета лонжеронов рамы КрАЗ незначительно отличаются от точного расчета, что свидетельствует о приемлемости упрощенного расчета для многих случаев. Расчет позволил установить, что наиболее вероятны повреждения рамы автомобиля КрАЗ-256Б в тех местах, где максимальные суммарные напряжения достигают 2000 кгс/см2.
В полученных расчетных данных так же, как и в результатах тензометрировання, не учитываются так называемые начальные напряжения в конструкции рамы. Поскольку тензометрирование отдельно взятой рамы путем нагружения ее силами, эквивалентными силам от веса различных узлов и агрегатов автомобиля, представляет известные трудности, то на практике чаще всего тензометрирование рамы производят на собранном автомобиле. При измерении статических напряжений определяют по существу только приращение напряжений, вызываемое нагрузкой кузова. Но даже и в том случае, когда раму тензометрнруют при действии на нее сил не только от нагрузки кузова, но и от всех неподрессоренных масс, какая-то часть напряжений остается неучтенной. Это - остаточные напряжения, обусловленные технологией изготовления и сборки как самой рамы, так и всего автомобиля.
Для определения уровня этих напряжений и их влияния на общую напряженность рамы на КрАЗ совместно с Харьковским инженерно-экономическим институтом была проведена исследовательская работа с применением метода фотоупругих покрытий. Метод состоит в том, что после наклеивания на исследуемую деталь фотоупругого датчика производится местное изменение напряженного состояния детали путем сверления в ней отверстия диаметром 5-6 мм.
Комплекс конструкторско-технологических мероприятий, проведенных по результатам исследования напряженного состояния рам, позволил, как показывают эксплуатационные испытания, значительно увеличить их наработку на отказ. Для дальнейшего повышения надежности рам завод совместное Днепропетровским металлургическим институтом провел научно-исследовательские работы но термическому упрочнению лонжеронов. В результате был выбран оптимальный режим термического упрочнения (закалка с высоким отпуском), построена термокинетическая диаграмма стали 15ХСНД, определены показатели прокаливаемости швеллера, изучены технологические свойства термически упрочненного швеллера (прочность сварных швов, холодный загиб, возможность сверления отверстий и вырубки). Характеристики получены на образцах размером 140x400 мм, вырезанных из стенки швеллера № 30.
Улучшение стали 15ХСНД производилось по определенному оптимальному режиму. Следует учитывать, что режим термического улучшения существенно влияет на механические свойства стали. Так, например, в зависимости от температуры нагрева и отпуска предел текучести изменялся в пределах 53-87 кгс/мм2.
Эксплуатационные качества рам из термоулучшенного швеллера проверены на опытной партии автомобилей КрАЗ. Установлено, что эти рамы по сравнению с исходной конструкцией имеют более высокие показатели надежности.