Оптимізація вилки автомобільного навантажувача
Автор: Кузьмик Андрій Іванович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Одним із ключових завдань у процесі оптимізації вилки автомобільного навантажувача є вибір матеріалу для деталі та зменшення її ваги, при цьому зберігаючи необхідний запас міцності. Це сприятиме зниженню вартості виготовлення деталі, оптимізуючи використання матеріалу та скорочуючи його кількість у виробничому процесі. Предметом розгляду даної магістерської кваліфікаційної роботи є автомобільні навантажувачі, їх фізичні та геометричні характеристики, а також вивчення руху механізму підйому вантажу та опорів, які виникають в цьому процесі. Важливо відзначити, що розглянуті рішення в межах роботи можуть мати практичне застосування в різних сферах промисловості, де використовуються автомобільні навантажувачі. Об’єкт дослідження: вилка автомобільного навантажувача. Предмет дослідження: геометричні, фізичні та силові параметри вилки автомобільного навантажувача. Мета дослідження: дослідження впливу різних матеріалів на фізичні параметри вилки автомобільного навантажувача. Вибір оптимального матеріалу для виготовлення деталі. Оптимізація маси деталі. У першому розділі роботи проведено докладне вивчення структурних аспектів та класифікації сучасних автомобільних навантажувачів, зосереджуючись на їхній будові, систематизації та еволюції. Здійснено класифікацію цих машин за типом захватного механізму, що визначається в залежності від методу захоплення насипних матеріалів: знизу, з боку або зверху. Виявлено, що вилкові навантажувачі є автономними пристроями для підняття та переміщення вантажів, обладнаними вертикальним телескопічним вантажопідйомним пристроєм та відповідними до нього вантажними вилами. У другому розділі роботи здійснено детальний аналіз опорів, які виникають при підйомі вантажу під час експлуатації автомобільного навантажувача. Проведено розрахунок, спрямований на визначення сумарних опорів, які враховують вигин і розтягування вантажних вил. Після здійснення перевірки допустимих напружень встановлено, що вилами можна ефективно переносити навантаження. В третьому розділі створено тривимірну модель вилкового навантажувача у середовищі SolidWorks, що відображає його комплексну конструкцію. З використанням інструментів SolidWorks Simulation та SolidWorks Motion проведено аналіз напруження та деформації вилки навантажувача. Проведено п’ять експериментальних досліджень з використанням різних металевих сплавів, побудовано графіки мінімальних значень коефіцієнтів запасу міцності для кожного сплаву. На основі результатів досліджень обрано оптимальний матеріал для вилки та проведено статичне дослідження для подальшої оптимізації деталі. Мінімальне значення запасу міцності склало 8.315. Оптимізацією досягнуто зниження ваги деталі з 109 кг до 94.2 кг, із мінімальним запасом міцності на рівні 8.2. У четвертому розділі магістерської роботи проведено детальне планування виконання проекту та проведено розрахунки, такі як витрати на його реалізацію, експлуатаційні витрати для ухваленого проектного рішення, а також визначено ціну споживання проектного рішення. Згідно з проведеними розрахунками, передбачається, що термін розробки та впровадження проектного рішення складатиме 91 день, а витрати на його розробку та впровадження становитимуть 42673,06 грн. Планується використовувати дане проектне рішення протягом 5 років. Річні експлуатаційні витрати на проектне рішення складатимуть 38905 грн./рік. Денна ціна споживання проектного рішення для організації-розробника становитиме 144,57 грн., а для організації-покупця - 146,69 грн. Ключові слова: автомобільний навантажувач, вилка навантажувача, напруження, деформація, навантаження, оптимізація.