Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-2017

Промышленность Ижоры -->  Разработка конструкторской документации 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 [ 67 ] 68 69 70 71 72 73 74 75 76

17.1. Вибрация (см/с) органов управления трактора Т-150

Место измерения

Среднегеометрические частоты, Гц

31,5

Рычаг переключения:

рядов ........

передач .......

Педаль муфты сцепления

Штурвал ........

Пол кабины .......

1.2 1,3 0,42 0,5

0,082

0,95 0,26 0,53 0,42 0,063

0,66

0.95

0,53

0,046

0,21

0,059

0,075

0,12

0,75

0,08

0,05

Примечание. Норма вибрации составляет для частоты 31,5 Гц - 3,5 см/с; 63 Гц - 2,5 см/с; 125 Гц - 1,8 см/с; 250 Гц - 1,2 см/с; 500 Гц - 0,9 см/с.

17.3. ПОДРЕССОРИВАНИЕ СИДЕНЬЯ

При движении трактора тракторист на сиденьи испытывает колебания широкого частотного спектра, подразделяемые условно на собственно колебания и вибрации. Колебания отличаются более низкой частотой (до 15-18 Гц) и тем, что организм улавливает отдельные циклы (периоды). Вибрации - колебания более высокой частоты, воспринимаются слитно. Границы вибрационной чувствительности человеческого организма составляют 15-1500 Гц.

Колебания оказывают сложное биологическое воздействие на человека и могут вызвать ряд изменений в организме, затрагиваюших его функциональное состояние, работоспособность, здоровье.

Действие колебаний зависит от частоты, амплитуды, продолжительности воздействия и направления. Одиночные воздействия большой интенсивности могут вызвать ушибы, контузии и т. д., колебания с частотой до 5 Гц - сосудистые расстройства и укачивание. При колебаниях от 5 до 11 Гц наблюдаются резонансные колебания человеческого тела в целом и некоторых его частей (голова, желудок, печень и кишечник).

Если колебания действуют на человека длительное время, то при определенной их интенсивности в организме могут появиться болезненные и необратимые явления. Если при этом поза работающего неудобна и мышечная система нагружена, то воздействие колебаний усугубляется.

Неоднократные исследования показывают, что человека можно рассматривать как сложную многомассовую, упругодемпфированную систему, имеющую ряд резонансных режимов. Наиболее опасными являются частоты 4-5 Гц. Ощуш,ения, вызванные колебаниями, зависят также и от направления их действия. При частотах ниже 3-4 Гц Хуже переносятся продольные и поперечные колебания, а при более высоких - вертикальные. Продольные и поперечные колебания воспринимаются примерно одинаково, а вертикальные колебания, действующие на ноги, переносятся значительно лучше, чем действующие через сиденье.

Можно считать, что полоса частот собственных колебаний человеческого тела и его внутренних органов находится в пределах 3,5-5 Гц и может снижаться до 2 Гц.

Исследования среднеквадратичных значений ускорений при привычных для человека естественных условиях движения позволили найти Р. В. Ротенбергу и в. И. Сиренко предельные среднеквадратичные вертикальные Zc, продольные Хс и поперечные г/с ускорения головы водителя.

Предел комфорта (граница медленной ходьбы)

, = 0,1; лгс = 0,С

Ус = 0,06gr.

Предел удобной езды (граница обычной ходьбы)

Vc = 0,25g; c = 0,lg; Ус = 0,07§.

Предел ускорений при непродолжительном их действии (бег со скоростью 2,5 м/с)


0,01

2,0-t,0 vif,0-8,0ru,

2/>

1,мин

Рнс. 17.6. Зависимость среднеквадратичных ускорений, соответствующих границе допустимой утомляемости при вертикальных гармонических колебаниях, от продолжительности колебаний (заштрихована область пороговых ощущений при наибольшей чувствительности)

Zc = 0,4g; Хс = 0,2gr; Ус = 0,07gr.

Отсюда видно, что доминирующим видом воздействия иа человека прн его естественном движении является вертикальное ускорение.

Продольные и поперечные колебания действуют в Меньшей степени. Оценка плавности хода только по вертикальным колебаниям правомочна, если соотношения между вертикальными и горизонтальными колебаниями водителя в реальных условиях на машине и при ходьбе одного порядка.

Эти данные могут служить лишь приближенной оценкой плавности хода, поскольку не содержат рекомендации по частотному составу и по учету длительности воздействия колебаний на человека.

Проведенные исследования показали, что в зависимости от продолжительности воздействия колебаний существенно ухудшаются безошибочность действия оператора, его надежности.

Для оценки допустимости уровня колебания водителя по действующим на человека ускорениям с учетом частотного состава и продолжительности воздействия Р. В. Ротенбергом предложена методика расчета на базе экспериментальных материалов ИСО.

На рис. 17.6 приведены среднеквадратичные значения ускорений из условий допустимой утомляемости при вертикальных колебаниях в зависимости от интервалов действующих частот и продолжительности колебаний.

Чтобы найти предельно допустимое ускорение, надо значение, принятое по рис. 17.6, увеличить вдвое, а ускорение, отвечающее границе комфорта, соответствует тем же значениям, уменьшенным в 3,15 раза. При кратковременном воздействии допустимо среднеквадратичное ускорение 7,1 м/с. Для продольных и поперечных колебаний соответствующие значения составляют 0,7 от вертикальных ускорений.

При воздействии на тракториста случайных колебаний с различной продолжительностью порядок оценки возможности работы в таком режиме следующий.

1. Определяют диапазон частот случайных колебаний с соответствующими значениями среднеквадратичных ускорений и продолжительностью (табл. 17.2).

2. Подсчитывают для каждой продолжительности эквивалентное среднеквадратичное ускорение, приведенное к полосе частот4-8 Гц, наиболее неприятных для человека, по формуле

где ktii - коэффициенты приведения к полосе частот 4-8 Гц.

В зависимости от полосы частот ki имеет следующие значения:

0,85

0,71

5 6 7

0,355 0,18 0,106

26 в. я Анилович



Виброизоляция. flodpeccopOsuHUi сиденьл

17.2. Определение среднеквадратичных ускорений

Показатель

Порядковый номер полосы частот

Полоса частот, Гц .....

Среднеквадратичное ускорение при продолжительности действия колебаний, мни:

8-16

16-31,5

31,5 - 63

63-90

l ...........

3. По графику (рис. 17.6) для полосы частот4-8 Гц находят соответствующие допустимые продолжительности работ [7 ] для каждого значения гэ.п-

4. Определяют эквивалентную допустимую продолжительность работы, приведенную к одному из режимов:

[Тп]

где / - действительное время работы на п-м режиме; [Тпр 1 - допустимое время режима, к которому осуществляется приведение (любой из п режимов). Условие допустимой утомляемости водителя за заданное время

При Гэ > [Тпр] следует проверить, допустим ли вообще заданный режим колебаний по условию воздействия на здоровье человека. Для этого будем считать, что найденные приведенные ускорения являются предельно допустимыми. Тогда допустимые из условия утомляемости ускорения равны zj. . ут = 0,5 - - 2э. п- По графику (см. рис. 17.6) определим соответствующие значения времени [Тп. ут] и найдем Гэ. у,.. Если Уэ. ут< [Тпр. ут], то заданный режим колебания допустим для здоровья, но приводит к некоторому снижению производительности труда в течение рабочего дня вследствие появления утомляемости. )

Чтобы определить продолжительность работы, отвечающую комфортным условиям, следует первоначальные значения 2э. п увеличить в 3,15 раза: гэ. п. уел = = 3,15гэ. п и рассчитать Тэ.

Пример. Определить возможную продолжительность работы на тракторе Т-150К при движении по стерне на неровном участке со скоростью а = 10 м/с, если средние квадратичные ускорения на сиденьи в зависимости от полосы частот составляют (данные Улицкого Е. Я-):

Полоса частот, гц.........1-2

Ускорение, м/с*.......... 1,25

4-8 0,58

8-16 0,35

Находим эквивалентное ускорение, приведенное к третьему диапазону:

i.n-V->i+-->L+-l<4 -

= 11,252-0,62 -f 0,58*.1 -f-0,35.0,7P = 0,975 м/с*.

По графику (см. рис. 17.6) для v = 4*8 Гц устанавливаем, что работа в таком ре-> по условию допустимой утомляемости возможна в течение 7 ] = I ч.

Подрессоривание сиденья

Время работы в этом режиме, соответствующее границе допустимого условия воздействия на здоровье, определяется по г у. = 0,5- 0,975 = = 0,488 м./с*. Оно несколько более 4 ч.

Определим время работы из условий комфорта. Предположим, что г равно ускорению из условий комфорта. Следовательно, ускорение из условий утомляемости равно

*4.п.усл = 3,15г;. = 3,08м/с*.

По графику (см. рис. 17.6) определяем допустимое время работы из условий комфорта - около 10 мин.

Расчет выполнен для работы на тракторе при движении по неровному участку стерни.

Прн движении по ровному участку стерни для этого же трактора при тех же экспериментах среднеквадратичные ускорения на сиденьи были примерно в 1.5 раза ниже. Для таких значений по графику рис. 17.6 можно установить, что допустимое время работы из условий утомляемости увеличивается до [Г ] = 3ч.

Таким образом, в зависимости от соотношения ровных и неровных участков стерни время работы без утомляемости на этом тракторе в условиях проведения эксперимента колеблется в пределах от 1 до 3 ч.

Пусть продолжительность работы на ровных участках составляет = 0,75 Г (Г - общее время

работы), остальное время трактор работает на неровных участках. Тогда эквивалентное время работы, приведенное ко времени работы на ровных участках, прн допустимой утомляемости равно

э. р=н-{ +р = 0.257-4-+ -Ц,5Г.

Время работы в таком режиме должно удовлетворять условию э.р<[р]-

Принимая знак равенства, получим предельное время работы тракториста на тракторе T-150K без утомляемости в рассмотренном режиме:


Рис. 17.7. Подвеска тракторного сиденья:

/ - направляющая; 2 - упругий элемент; 13 - гаситель колебаний

= 2 ч.

1,5 1,5

Аналогично определяем допустимое время работы, если задано несколько режимов работы трактора.

Для снижения колебаний на сиденьи вводят между ним и остовом упругую подвеску. Подвеска сиденья имеет три устройства: направляющее, упругое и гасящее (рис. 17.7).

Достаточно точно колебания водителя на сиденьи моделируются одномассовой упругодемпфированной линейной системой с подвижным основанием. Подрессоривание такой системы эффективно при всех видах воздействий прн условии, если ее частота собственных колебаний составляет не более 0,7/в, где /в - средняя частота колебаний основания. Частота собственных колебаний подрессоренного сиденья определяет среднюю частоту воздействия сиденья на водителя.

Поскольку минимальная частота собственных колебаний человека /ч = 2- -ьЗ Гц, то, следовательно, частота собственных колебаний водителя на сиденье должна быть не более /с = 0,7/, = 0,7 (2+3) = (1,5-2) Гц (лучше 1 - 1,5 Гц). Отсюда следует, что целесообразность установки сиденья возникает только тогда, когда частота вынужденных колебаний не менее, чем

f . /с 1,52 /в

- = 2+3 Гц.



Основной спектр низкочастотных колебаний остова трактора формируется около частоты собственных колебаний системы подрессоривания [4].

Следовательно, подрессоренное сиденье следует устанавливать только на тракторы, частота собственных колебаний остова которых не ниже 2-3 Гц. В противном случае в установившемся режиме движения по неровностям сиденье будет лишь увеличивать колебаушя по сравнению с остовом, и плавность хода трактора будет ухудшена.

Если же подвеска трактора имеет частоту собственных низкочастотных колебаний 1,5-2 Гц, то сиденье выполняют с жестким подрессориванием, частота собственных колебаний его находится в пределах /с = 2,5-ьЗ Гц, а основной спектр ускорений, воздействующих на оператора, определяется спектром колебаний остова машины и равен 1,5-2 Гц. Сиденье в этом случае не уменьшает воздействия со стороны остова, а служит для удобства посадки тракториста и фильтрует вибрации, передающиеся от неуравновешенных масс двигателя п других источников возмущений.

Характеристики демпфирующего устройства необходимо выбирать так, чтобы приведенный к вертикальным колебаниям коэффициент апериодичности находился в пределах 1], = 0,3-0,35 [4]. Имеет значение также и место расположения сиденья относительно упругих опор трактора. Правда, здесь возможности весьма ограничены, поскольку общая компоновка машины определяет место установки сиденья.

Для нахождения количественных значений параметров колебаний тракториста на сиденье необходимо знать характеристики колебаний точки остова в месте установки сиденья, а затем использовать расчетные формулы для одномассовой системы с подвижным основанием. Параметрами системы являются жесткость и демпфирующие свойства подвески сиденья трактора и масса водителя, рассматриваемого как жесткое тело.

В результате расчетов получают характеристику колебаний на сиденье трактора - спектральную плотность ускорений. С ее помощью можно подсчитать среднеквадратичные ускорения в диапазонах частот (со; - 0)ii), соответствующих коэффициентам приведения kei:


S (ю) - спектральная плотность ускорений колебаний на сиденье.

Дальнейший расчет плавности хода ведется по изложенной выше методике.

На рис. 17.8 приведены (по данным НАТИ) статические характеристики унифицированных сидений для пропашных и пахотных тракторов, а на рис. 17.9 - графики их перемещений при свободных колебаниях с амортизатором и без него. Амплитудно-частотные характеристики приведены на рис. 17.10.

Из приведенных рисунков видно, что в подвеске сидений имеют место достаточно большие силы сухого трения покоя (около 10 кгс). Поэтому кривые затухающих колебаний не стремятся к уровню нагрузки 54 кгс, соответствующему весу груза, укрепленного на сиденье при испытаниях.

Амплитудно-частотные характеристики не имеют выраженных максимумов, что в совокупности с графиками свободных колебаний свидетельствует о достаточно большом демпфировании в подвеске.

В табл. 17.3 приведены результаты обработки приведенных экспериментальных данных.

Частоты собственных колебаний лежат в необходимом диапазоне, демпфирование в подвеске достаточно большое (гр > 0,3).

Проверка НАТИ в полевых условиях сиденья для пахотных тракторов показала следующие результаты (табл- 17.4).


¥

Рис. 17.8. Статические характеристики унифицированных сидений для тракторов:

а - пропашных; б - пахотных; / - с гасителем колебаний; 2 - без аси. теля колебаний


о 0,1 0,2 0,3 аи 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 t.c О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,Ь 0,7 0,8 0,9 t,c а.) б)

Рнс. 17.9. Графики собственных колебаний сидения с грузом массой 64 кг для трактора:

а - пропашного: б - Пахотного; / - с гасителем колебаний: 2 - без гаси, теля колебаний

.0,9 0,7 0,5

<

2 3

* /,Ги.

Рис. 17.10. Амплитудно-частотная характеристика сиденья для трактора;

9 - пропашного; б - пахотдогд



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 [ 67 ] 68 69 70 71 72 73 74 75 76

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка