Статья 9217

Название статьи

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ В ЗАДАЧАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ГРУЗОПОДЪЕМНОЙ ТЕХНИКИ 

Авторы

Французов Алексей Вячеславович, главный конструктор, Управление механизации мосметростроя (Россия, г. Москва, Варшавское шоссе, 42), afrantcuzov@mail.ru
Шаповалов Ярослав Игоревич, ведущий инженер-конструктор, Управление механизации мосметростроя (Россия, г. Москва, Варшавское шоссе, 42),  shapovalov.yaroslav@gmail.com 
Вдовин Денис Сергеевич, кандидат технических наук, доцент, кафедра СМ-10 «Колесные машины», Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (Россия, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, 5, стр. 1), vdovin@bmstu.ru

Индекс УДК

62-2

DOI

10.21685/2072-3059-2017-2-9

Аннотация

Актуальность и цели. Объектом исследования являются силовые детали грузоподъемной техники. В качестве примера силовой детали рассмотрен захват для тюбингов, монтируемых в стационарных подземных тоннелях диаметром 8,5 и 9,5 м. Предметом исследования является новый процесс проектирования силовых деталей на примере двух звеньев захвата с применением метода топологической оптимизации. Цель работы – существенно снизить массу силовых деталей без потери жесткости и прочности по сравнению с традиционными конструкциями.
Материалы и методы. Процесс проектирования силовых звеньев захвата проведен с использованием метода топологической оптимизации в качестве проектировочного расчета. Рассмотрены особенности применения метода топологической оптимизации к рассматриваемой задаче: показаны стадии построения доступного по компоновке пространства проектирования для двух звеньев захвата, описаны расчетные нагрузки, действующие на механизм. Для окончательного поверочного расчета получившихся конструкций звеньев захвата использован стандартный метод конечных элементов.
Результаты. Результаты топологической оптимизации показали оптимальные пути передачи нагрузки, которые были интерпретированы в виде чертежей и 3D-моделей конструкции силовых звеньев захвата. Результаты поверочного расчета методом конечных элементов показали достаточную прочность синтезированной конструкции захвата. Изготовлены образцы спроектированных конструкций в металле и проведены их успешные испытания.
Выводы. Результатом работы явилось снижение массы звеньев захвата в 1,5 раза по сравнению с первоначально предложенной конструкцией, основанной на аналогах, что подтверждает эффективность использования метода топологической оптимизации в процессе проектирования грузоподъемной техники.

Ключевые слова

топологическая оптимизация, метод конечных элементов, силовые детали, грузоподъемная техника, монтаж туннеля

 

 Скачать статью в формате PDF

Список литературы

1. Bendsoe, M. P. Generating optimal topologies in structural design using a homogenization method / M. P. Bendsoe, N. Kikuchi // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. – 1988. – Vol. 7.
2. Вдовин, Д. С. Технология проектирования силовых деталей на примере вилки блокировки межосевого дифференциала многоосной колесной машины / Д. С. Вдовин, Г. О. Котиев // Тракторы и сельхозмашины. – 2014. – № 8. – С. 33–36.
3. Грузоподъемные машины : учебник для вузов по специальности «Подъемнотранспортные машины и оборудование» / М. П. Александров, Л. Н. Колобов, Н. А. Лобов, Т. А. Никольская, В. С. Полковников. – М. : Машиностроение, 1986. – 400 с.
4. Справочник по кранам : в 2 т. Т. 1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций / В. И. Брауде, М. М. Гохберг, И. Е. Зягин и др. ; под общ. ред. М. М. Гохберга. – М. : Машиностроение, 1988. – 536 с.
5. Шаболин, М. Л. Снижение требований к прочности материала подрамника грузового автомобиля с независимой подвеской путем топологической оптимизации конструктивно-силовой схемы / М. Л. Шаболин, Д. С. Вдовин // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. – 2016. –№ 4 (30). – С. 90–96.

 

Дата создания: 07.11.2017 09:51
Дата обновления: 07.11.2017 13:44