162 прочтения

Разработка и применение технологии мультидисциплинарного кросс-отраслевого компьютерного инжиниринга для проектирования и создания элементов кузова трактора

 

Полное название проекта: «Создание конкурентоспособной продукции нового поколения для современного машиностроения – разработка и применение технологии мультидисциплинарного кросс-отраслевого компьютерного инжиниринга для проектирования и создания элементов конструкций кузова трактора – кабины, обвесов и панелей».

Источник финансирования: ФЦП Министерства образования и науки Российской Федерации «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы». Программное мероприятие: 1.3 Проведение прикладных научных исследований и разработок (ПНИЭР), направленных на создание продукции и технологий. Приоритетное направление: Транспортные и космические системы. Соглашение с Министерством образования и науки РФ № 14.578.21.0206 от 03.10.2016 г. на период 2016–2018 гг. Уникальный идентификатор проекта: RFMEFI57816X0206.

Получатель субсидии: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» (СПбПУ). Индустриальный партнер: ООО «Завод Спецтехники». Исполнитель ПНИЭР: СПбПУ, Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (ИЦ «ЦКИ») СПбПУ. Соисполнитель проекта: ГК «Композитные решения».

 

Цели и задачи проекта

1. Разработка методики цифрового проектирования кабин и навесных элементов (обвесов, панелей) кузова специальной техники, отвечающих требованиям и стандартам отрасли по безопасности для человека, эргономике, экологичности, на базе современных методов мультидисциплинарного кросс-отраслевого компьютерного инжиниринга.

2. Апробация разработанной методики в процессе создания двух модификаций кабины трактора (с реверсивным постом управления и без него) и конструкции навесных элементов кузова: дверей, крышки капота, облицовки радиатора, крыльев.

 

Ожидаемые результаты работы в целом

  • Методика цифрового проектирования кабин и навесных элементов (обвесов, панелей) кузова специальной техники, отвечающих требованиям и стандартам отрасли по безопасности для человека, эргономике, экологичности, на базе современных методов мультидисциплинарного кросс-отраслевого компьютерного инжиниринга.
  • Виртуальные расчеты кабины и навесных элементов кузова на пассивную безопасность, виброкомфорт, прочность, микроклимат, обзорность и эргономику (в составе трактора).
  • Программы и методики виртуальных и натурных испытаний кабины и навесных элементов кузова трактора.
  • Скорректированные по результатам виртуальных и натурных испытаний математические модели кабины и навесных элементов кузова.
  • Эскизная конструкторская документация на кабину и детали навесных элементов кузова, а также на технологическую оснастку для их изготовления.
  • Образцы кабин с реверсивным постом и без него, а также деталей навесных элементов кузова.
  • Результаты натурных испытаний кабин и навесных элементов кузова.

 

Результаты

Разработаны математические модели материалов, используемых при проектировании кабины и навесных элементов трактора. Совместно с партнером – ГК «Композитные решения» разработаны математические модели композитных материалов для деталей экстерьера.

  • Разработаны программы и методики проведения виртуальных испытаний конструкции кабины и навесных элементов кузова трактора, включающие оценку пассивной безопасности силового защитного каркаса кабины, микроклимата кабины, эргономики и обзорности рабочего места.

  • Проведена топологическая оптимизация конструкций кабин и навесных элементов в соответствии с матрицами целевых показателей на проектирование. Конструкции кабин оптимизировалась по требованиям виброакустического комфорта и пассивной безопасности (ROPS и FOPS).

  • Разработаны математические модели конструкции навесных элементов (дверей, крышки капота, облицовки радиатора, крыльев) и кабины трактора (для двух модификаций: с реверсивным постом управления и без него), включающие сварной силовой защитный каркас, остекление, панели экстерьера, рабочее место оператора и принадлежности кабины. Математические модели кабины скорректированы на основе результатов топологической оптимизации.
Математическая модель компоновки рабочего места оператора Математическая модель кабины трактора

Математическая модель компоновки рабочего места оператора.

Математическая модель кабины трактора.

 Разработаны программные комплексы виртуальных испытаний конструкций кабин и навесных элементов специальной техники по пассивной безопасности, виброакустическому комфорту и статической прочности. На их основе проведены виртуальные испытания силового защитного каркаса кабины трактора по требованиям ROPS и FOPS, выполнен анализ эргономики и обзорности рабочего места оператора, произведена оценка микроклимата кабины, а также выполнены расчеты на прочность навесных элементов.

Виртуальный краш-тест ROPS Анализ микроклимата кабины Анализ эргономики рабочего места оператора

Виртуальный краш-тест ROPS.

Анализ микроклимата кабины.

Анализ эргономики рабочего места оператора.

Разработана эскизная конструкторская документация для двух модификаций кабины (с реверсивным постом управления и без него), включающая сборочные чертежи, чертежи деталей, спецификации в полном соответствии с требованиями ЕСКД.

Основные потребители результатов работы – производители сельскохозяйственных и лесохозяйственных тракторов.

Область применения результатов – тракторостроение и производство коммунально-строительных машин.