Энергетические спектры перемещений и ускорений продольно-угловых и вертикальных колебаний динамической системы “дорога - трактор - сиденье”

Реакцией динамической системы на синусоидальное возмущение являются вынужденные колебания, представляющие собой синусоидальную функцию той же частоты, но сдвинутую по фазе на угол, равный амплитудно-фазовой частотной характеристике системы. Амплитуда вынужденных колебаний равна произведению амплитуды возмущающей функции на модуль амплитудно-фазовой характеристике [14].

Динамическую систему можно рассматривать как разомкнутую систему, находящуюся под воздействием стационарного случайного возмущения q(t). Спектр стационарной случайной функции состоит из бесконечно большого числа гармоник, отличающихся одна от другой на бесконечно малую величину. Энергетический амплитудный спектр 5 (со) случайной стационарной функции является спектром квадратов

амплитуд воздействия. Следовательно, чтобы получить энергетический амплитудный спектр вынужденных колебаний, необходимо энергетический спектр воздействия ^(со) умножить на квадрат модуля амплитудно-частотной характеристики.

Энергетический спектр продольно-угловых колебаний остова трактора определяется уравнением:

Энергетический спектр вертикальных колебаний остова трактора:

Энергетический спектр перемещения точки крепления подвески сиденья является суммарным возмущающим воздействием на подвеску сиденья трактора, так как в данном случае воздействие на подвеску сиденья передается совместно от продольно-угловых и вертикальных колебаний остова трактора.

Энергетический спектр перемещения точки крепления подвески сиденья:

Энергетический спектр перемещения сиденья:

Спектральная плотность вертикального ускорения в точке крепления подвески сиденья определяется по спектральной плотности воздействия и по квадрату модуля частотной характеристики ускорения:

Но если спектральная плотность перемещения найдена, то для определения спектральной плотности ускорений можно пользоваться следующим уравнением [78]:

Энергетический спектр ускорения сиденья:

Используя математический пакет, на ЭВМ были произведены соответствующие вычисления и построены графики энергетических спектров перемещений и ускорений продольно-угловых и вертикальных колебаний динамической системы.

На рисунке 24 показаны спектральные плотности вертикальных ускорений в точке крепления подвески сиденья при различных скоростях движения МЭС.

Как видим, при увеличении скорости движения спектральная плотность возрастает во всем диапазоне частот и сам диапазон частот значительно расширяется. При этом максимум спектральной плотности имеет большие значения. В первую очередь это связано с тем, что в тракторе ЛТЗ-60АВ с жесткой подвеской гашение колебаний осуществляется в основном за счет упругих и демпфирующих свойств шин передних и задних колес.

спектральные плотности вертикальных ускорений в точке крепления подвески сиденья

Рисунок 24 - спектральные плотности вертикальных ускорений в точке крепления подвески сиденья

При работе МЭС на транспортных операциях усилие, создаваемое на крюке трактора от сил сопротивления перекатыванию прицепа, тоже оказывает влияние на колебательный процесс динамической системы в целом.

Таким образом, для выявления влияния крюковой нагрузки на средние квадратичные значения (СКЗ) ускорений, создаваемой силами сопротивления перекатыванию прицепа определим дисперсию ускорений в точке крепления подвески сиденья при разных значениях силы на крюке трактора (/V), используя формулу [78]:

Вычислив корень из дисперсии ускорений D/t в точке крепления подвески сиденья, найдем СКЗ ускорений в этой точке в заданном частотном диапазоне. Вычисление данной зависимости было произведено с помощью математического пакета на ЭВМ, в результате чего был получен график зависимости СКЗ ускорений от крюковой нагрузки, представленный на рисунке 25.

График зависимости СКЗ ускорений в точке крепления подвески сиденья от тягового усилия на крюке трактора

Рисунок 25. График зависимости СКЗ ускорений в точке крепления подвески сиденья от тягового усилия на крюке трактора

На графике (рис. 25) видно, что при увеличении силы тяги на крюке трактора происходит небольшое снижение СКЗ ускорений. Таким образом, можно сделать вывод о том, что трактор при работе с максимально загруженным прицепом будет в меньшей степени подвержен вертикальным ускорениям, создаваемым в результате воздействия неровностей поверхности пути, чем тот же трактор при работе с не полностью загруженным прицепом или с пустым прицепом при холостых переездах.

При математическом моделировании движения МЭС по разным почвенным фонам были использованы значения крюковой нагрузки, полученные в результате тензометрирования силы тяги на крюке трактора ЛТЗ-60АВ с прицепом 2ПТС-4 и грузом 4тонны (приложение Г, таблица Г. 1).

На рисунке 26 показаны спектральные плотности вертикальных ускорений на сиденье оператора при различных скоростях движения МЭС. Откуда видно, что максимальные значения энергетических спектров значительно ниже, чем в точке крепления подвески сиденья, но по-прежнему имеют довольно большие значения. Это свидетельствует о том, что неудачно подобраны параметры подвески сиденья и что серийная подвеска сиденья в силу своей линейной характеристики не может обеспечить нормальные значения ускорений в широком амплитудно-частотном диапазоне.

Спектральные плотности вертикальных ускорений

Рисунок 26 - Спектральные плотности вертикальных ускорений

Таким образом, для снижения СКЗ ускорений на сиденье оператора МЭС необходимо использовать математические модели, позволяющие определить оптимальные значения параметров элементов подвески сиденья, которые необходимо учитывать при построении ее рациональной упругой характеристики. В свою очередь реализация рациональной характеристики подвески сиденья, полученной с учетом значений оптимальных параметров элементов ее конструкции в каком- либо техническом решении, позволит уменьшить уровни транспортной вибрации на рабочем месте операторов МЭС, тем самым снизить их утомляемость и повысить производительность в целом.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >