Совершенствование системы виброзащиты операторов промышленных тракторов

Юлия Олеговна Пронина, Игорь Яковлевич Березин, Павел Александрович Тараненко, Алексей Александрович Абызов

Аннотация


При создании новых моделей промышленных тракторов контроль выполнения нормативных требований по виброзащите операторов проводится на стадии сертификационных испытаний. На этом этапе доводочные мероприятия связаны со значительными временными и материальными затратами. В статье обоснована возможность применения расчетно-экспериментальной методики, позволяющей на этапе проектных работ определять уровень и частотный состав потенциально опасных источников вибрации, создавать компьютерные модели системы «источник – корпус – кабина – виброзащитное кресло – оператор» и путем параметрического прогнозирования разрабатывать предложения по выполнению нормативных требований.

В качестве примера рассмотрена задача о вибрации в низкочастотном диапазоне
2–14 Гц, вызванной процессом перекатывания опорных катков по гусеничной цепи, лежащей на податливом грунтовом основании. На основе анализа результатов натурных испытаний кинематическое воздействие на корпус трактора со стороны опорных катков представлено в виде стационарных узкополосных случайных процессов. Математическая модель трактора описана комплексом дифференциальных уравнений со случайными входными процессами. Для ее реализации применены методы статистической динамики.

Представлены результаты моделирования движения трактра Т-11 с различными скоростями. Результаты приведены в виде комплекса передаточных функций, а также спект­ральных плотностей процессов изменения обобщенных координат модели и ускорений на месте водителя. Отличие результатов расчета от экспериментальных данных не превышает 15–20 %.

Проведен анализ влияния упруго-вязких характеристик виброзащитных устройств на уровень ускорений на месте оператора. Получены рекомендации по изменению этих характеристик с целью снижения вертикальных виброускорений кресла водителя.

Применение данного подхода позволяет на стадиях проектирования и испытания опытных образцов дорожно-строительной техники решать вопросы виброзащиты оператора путем отстройки системы «ходовая часть – корпус – кабина – виброзащитное кресло» от резонансных явлений.


Ключевые слова


трактор; гусеничный движитель; случайный процесс; математическая модель; спектральная плотность; вибрационная нагруженность

Полный текст:

PDF

Литература


Моделирование процесса взаимодействия гусеничного движителя промышленного трактора с грунтом / Г.П. Мицын, Б.М. Позин, И.Я. Березин, Д.В. Хрипунов // Сб. науч. трудов МАДИ. – М., 2002. – С. 217–236.

Хрипунов, Д.В. Методы оценки вибронагруженности промышленного трактора со стороны гусеничного движителя: автореф. дис. … канд. техн. наук / Д.В. Хрипунов. – Челябинск, 2002. – 22 с.

Моделирование процесса формирования вибрационного нагружения рабочего места оператора промышленного трактора / И.Я. Березин, Ю.О. Пронина, В.Н. Бондарь и др. // Тракторы и сельхозмашины. – 2016. – № 8. – С. 14–18.

Березин, И.Я. Вопросы вибрационной безопасности оператора промышленного трактора / И.Я. Березин, Ю.О. Петренко // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математика. Механика. Физика». – 2013. – Т. 5. – № 2. – С. 123–127.

Khaksar, Z. Whole Body Vibration Analysis of Tractor Operators Using Power Spectral Density / Z. Khaksar, H. Ahmadi, S.S. Mohtasebi // Journal of Mechanical Engineering and Technology. – 2013. – Vol. 1. – Iss. 1. – P. 6–12.

Transfer Functions as a Basis for the Verification of Models--Variability and Restraints / B. Hinz, G. Menzel, R. Bluthner, H. Seidel // J. Clin Biomech (Bristol, Avon). – 2001. – 16 Suppl 1. – P. 93–100.

Kitazaki, S. Resonance Behaviour of the Seated Human Body and Effects of Posture / S. Kitazaki, M.J. Griffin // Journal of biomechanics. – 1998. – Vol. 31 (1). – P.143–149.

Effect of Vibration Magnitude, Vibration Spectrum and Muscle Tension on Apparent Mass and Cross Axis Transfer Functions During Wholebody Vibration Exposure / N.J. Mansfield, P. Holmlund, R. Lundstrom et al. // J Biomech. – 2006. – Vol. 39. – P. 62–70.

Lewis, C.H. Evaluating the Vibration Isolation of Soft Seat Cushions Using an Active Anthropodynamic Dummy / C.H. Lewis, M.J. Griffin // Journal of Sound and Vibration. – 2002. – Vol. 253 (1). – P. 295–311.

Szczepaniak, J. Vibration Energy Absorption in the Whole-Body System of a Tractor Operator / J. Szczepaniak, W. Tanas, J. Kromulski // Annals of Agricultural and Environmental Medicine. – 2014. – Vol. 21. – No. 2. – P. 399–402.

СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Федеральные санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. – М.: Изд-во стандартов, 1997. – 20 с.

Mehdizadeh, S.A. Optimization of Passive Tractor Cabin Suspension System Using ES, PSO and BA / S.A. Mehdizadeh // International Journal of Agricultural Technology. – 2015. – Vol. 11 (3). – P. 595–607.

Пронина, Ю.О. Совершенствование системы виброзащиты оператора промышленного трактора при проектировании на основе моделирования процесса низкочастотного воздействия со стороны гусеничного движителя: автореф. дис. … канд. техн. наук / Ю.О. Пронина.– Челябинск, 2018. – 18 с.

Wong, J.Y. Theory of Ground Vehicles / J.Y. Wong. – 3rd ed. – John Wiley & Sons, 2001. – 528 p.

Zhang, R. Simulation on Mechanical Behavior of Cohesive soil by Distinct Element Method /

R. Zhang // Journal of Terramechanics. – 2006. – Vol. 43. – P. 303–316.

Asaf, Z. Evaluation of Link–Track Performances Using DEM / Z. Asaf, D. Rubinstein, I. Shmulevich // Journal of Terramechanics. – 2006. – Vol. 43. – P. 141–161.

Hambleton, J.P. Modeling wheel-induced rutting in soils: Indentation / J.P. Hambleton, A. Dre¬scher // Journal of Terramechanics. – 2008. – Vol. 45. – P. 201–211.

Berezin, I.I. Probabilistic Modeling of Tracked Vehicle Mover And Ground Interaction / I.I. Berezin, A.A. Abyzov // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 432–436.

Пугачев, В.С. Статистическая теория систем автоматизированного управления / В.С. Пугачев. – М.: Физматлит, 2002. – 496 с.

Светлицкий, В.А. Статистическая механика и теория надежности / В.А. Светлицкий. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 504 с.

Силаев, А.А. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин / А.А. Силаев. – М.: Машиностроение, 1972. – 192 с.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.