Совершенствование системы виброзащиты операторов промышленных тракторов.

Abstract

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 скоро- стями. 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. When developing new models of industrial tractors, compliance with the regulatory requirements for vibration protection of operators is verified at the stage of certification tests. At this stage, development procedures are associated with significant time and material costs. The article proves the possibility to use a computational and experimental technique which allows us to determine the level and frequency content of potentially dangerous vibration sources at the development stage; to develop computer models of the system “excitation source – frame – cab – antivibration seat – operator”; to develop proposals to comply with legislative requirements using parametric forecasting. As an example, the problem of vibration in the low frequency range of 2–14 Hz was considered. This vibration is caused by rolling of track rollers on the track chain, which lies on a yielding soil foundation. Basing on the analysis of field test results, the kinematic effect of track rollers on the tractor frame was represented as stationary random narrow-band processes. A mathematical model of the tractor was described by a set of differential equations with random input processes. Methods of statistical dynamics were used to implement the model. The simulation data of T-11 motion with different speeds are given. The results are presented as a set of transfer functions, as well as the spectral densities of changes in generalized model coordinates and accelerations at the driver’s seat. The difference between the calculation results and the experimental data does not exceed 15–20 %. The effect of elastic-viscous characteristics of vibration protection devices on the level of accelerations at the operator’s seat was analyzed. As a result, it was recommended that these characteristics should be changed in order to reduce the vertical vibration acceleration of the driver’s seat. This approach allows us to solve the problems of vibration protection of operators when designing and testing prototype models of road-building machinery. It is achieved by tuning out the system “track assembly – frame – cab – antivibration seat” of resonance phenomena.