НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК БРЯНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Защита от вибрации для операторов тяжелой техники важна. Воздействие вибрации вредит здоровью. Для защиты используют виброзащитные сиденья. Перспективны надежные пассивные системы с квазинулевой жесткостью. Для разработанной конструкции сиденья на основе параллелограммного механизма, пружины, троса и роликов, проведено исследование виброзащитных свойств. Разработана расчетная схема, выделены ключевые параметры, проведено их исследование на показатели виброзащиты. Статическая силовая характеристика аппроксимировалась тремя линейными сегментами с горизонтальным средним. Использовалась известная динамическая модель, описывающая вынужденные колебания массы. Перемещение основания задавалось гармонической функцией. Сравнивались виброзащитные системы с трехсегментной и с односегментной статической силовой характеристикой. Сравнение проводилось по коэффициентам передачи, по ускорениям и по перемещению подвески. Приведены в виде графиков результаты вычислительного эксперимента: амплитудно-частотные характеристики в виде коэффициентов передачи по ускорениям и перемещениям, при различных амплитудах колебаний основания, коэффициентах демпфирования и жесткости. Приведены зависимости средних значений коэффициентов передачи в исследуемом диапазоне частот. Эффективно виброгашение, когда максимальный ход подвески не выходит за пределы среднего участка статической характеристики. Наиболее эффективное виброгашение, по среднему значению коэффициента передачи по ускорениям, достигается при минимальных, а для односегментной характеристики - нулевых значениях коэффициента жесткости. Наличие крайних сегментов в характеристике существенно повышает средние значения коэффициентов передачи по ускорениям и перемещению подвески. Виброзащитные системы сидений в реальных условиях должны иметь ограничение перемещения подвески из эргономических соображений. Значения коэффициентов жесткости крайних участков статической силовой характеристики, по критерию минимизации среднего значения коэффициента передачи по ускорениям, должны минимизироваться. Для обоснования оптимальных значений коэффициентов жесткости крайних участков характеристики и коэффициентов вязкого трения целесообразно проведение дополнительных исследований при ступенчатых и стохастических воздействиях.

Задача защиты операторов наземных транспортно-технологических машин от вибраций актуальна. Для системы виброзащиты сиденья оператора использована математическая модель с одной поступательной степенью свободы. Среднеквадратичные значения вертикального ускорения виброзащищаемой массы, то есть сиденья с оператором, не должны превышать предельные значения, установленные санитарными нормами. Вибрации в диапазоне частот до 40 Гц представляют наибольшую опасность. Установлены значения параметров внешних воздействий в виде гармонических колебаний пола кабины оператора, при которых соблюдаются установленные предельные значения среднеквадратичного ускорения сиденья с оператором. Для этого разработана расчётная схема и выделены параметры гармонического воздействия на основание виброзащитной системы. Получены аналитические выражения, связывающие ускорение и амплитуду абсолютных перемещений виброзащищаемой массы с ускорением и амплитудой гармонических вынуждающих колебаний основания, а также амплитудой хода подвески. Численное суммирование гармонических колебаний основания сиденья, вызывающих предельные среднеквадратичные ускорения на различных частотах до 40 Гц, заданных санитарными нормами, позволило рассмотреть комплексные колебания сиденья при полигармонических колебаниях основания. При полигармонических воздействиях с использованием выведенных аналитических выражений, для массы сиденья с оператором сто килограмм, получены зависимости ускорений виброзащищаемой массы и основания сиденья от конструктивных параметров системы, таких как коэффициент жесткости и коэффициент вязкого трения виброзащитного механизма. Установлено, что среднеквадратичное значение абсолютных ускорений виброзащищаемой массы при комплексных перемещениях основания остается приблизительно постоянным при различных значениях коэффициента жесткости и коэффициента сопротивления системы. В то же время, полигармонические колебания основания сиденья, характеризуются большим разбросом значения среднеквадратичного ускорения. Наибольшее значение среднеквадратичного ускорения основания сиденья достигается при значениях коэффициента жесткости и коэффициента сопротивления системы, близких к нулевым.