автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.18, диссертация на тему:Динамические свойства виброзащитных сидений с тросовыми подвесами

о в 4

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЙШГ ОТШПЫИ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи' Рыбак Лариса Александровна

Ш 628.517.4

ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕИБРОЗАВДТНЫХ СИДЕНИЙ ■ ' -С ТРОСОВЫМИ ПОЛВЕСАШ

Слетальность СБ. 02.18 Теория механизмов и ыапин

Автор е'ферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Носква - 1992

Работа выполнена в Московском Государственном открытом университете •

Научный руководитель - доктор технических наук ,

профессор Н. И. Левитский

Официальные опповевтн - Доктор технических наук

профессор А. В. Синев кандидат технических наук доцент А. И. Турпаев

Ведущее предприятие - Лебединский горно-обогатительный комбинат

Защита диссертации состоится " " 1992г.

в /г? ч. 00 ыин. на заседании Специализированного Ученого Совета К- 063. 93.04 при Московском институте приборостроения по адресу: 107846 Москва, ул. Стромынка, 20

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан " 1992г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

доцент Ю. К. Петров

ОВДАЯ ХАРАКТШСТт РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Технический прогресс создает на производстве условия, которые отличаются интенсивностью действия неблагоприятных факторов. Вредное влияние вибрации приводит к снижению надежности, долговечности, производительности и точности машин и оборудования, оказывает непосредственное влияние на человека, снижая его функциональные возможности и работоспособность, а при длительном воздействии может ь стать причиной возникновения вибрационной болезни..

Увеличение мощностей и рабочих скоростей карьерных машин при одновременном снижении их металлоемкости влечет повышение уровня вибрации на рабочем месте оператора, значительная доля которой приходится на. низкочастотную область спектра. Низкочастотные воздействия наиболее опасна для- человека, так как именно в этой области находится основная часть резонансных частот его организма. Многочисленные исследования показывают, что рабочие места операторов большинства карьерных машин не отвечают требованиям безопасности в области низких частот, предъявляемым к общей вибрации. Поэтому разработка и исследование новых надежных и эффективных пространственных средств виброизоляции оператора является актуальной задачей

Цель работы: разработка и исследование виброзащитных сидений операторов карьерных малин с тросовкии подвесами и идентификация их упруго- демпфирующих характеристик с учетом д^амических свойств •тросового подвеса, подушки и сшшки сиденья и тела человека-оператора.

Методы исследований. Научные положения, изложенные в диссертационной работе, сформулированы на основе анализа и обобщения данных научно-технической литературы. Основные результаты работы получены с применением методов математического моделирования, итерационных методов с использованием ПЭВМ, теории колебаний твердого тела. Экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях проводились в соответствии с утвержденными методиками, с применением метрологически аттестованной вибро-пзмёрительной (отечественной и импортной) аппаратуры. Обработка

-А-

результатов испытаний проводилась с использованием методов математической статистики.

Достоверность .научных положений и рекомендаций подтверждена сходимость» теоретических и экспериментальных результатов исследований, практической эксплуатацей разработанных средств виброзащнты операторов карьерных наши.

Научная новизна. Предложено использование математических моделей с различными видами демпфирования в материале для описания поведения экспериментальной модели тросового подвеса сиденья оператора да основе анализа как частотных характеристик, так и переходных процессов а оценка адекватности полученных результатов.

Для исследования упруго-демп$ирующга свойств тросовнх подвесов использовано и модельное представление в виде систем "подвес-жесткая наоса" с внутренним трением в форме комплексного модуля.

Разработала я обоснована расчетная схема колебательной системы "виброизолироваяяое сиденье с тросовым подвесом - динамические свойства подушки ж свинки сиденья и тела человека-оператора", эквивалентные телу человека по входному механическому импедансу, в которую включены наряду с линейными элементами Смасса, пружина, демпфер) элемент» « гнстереаисным демпфированием.

Получениям частотные характеристики моделей с внутренним трением в комплексной форме позволяют рассчитать переходные процессы в системах вжброзаднты ождений с.тросовыми элементами с использованием обратного интегрального преобразования Фурье.

На основе цроаедевнкх исследований тросовых упругих элементов разработала конструкции виброзащитных сидений операторов карьерных машин, новизна "которых подтверждена *-кя положительными решениями на изобретения

здаченте и внедрение •рраукутятои таботн. Предложенные методики расчетов использовались при разработке и проектировании реальных тросовнх подвесок сидений. Конструкции подвесок сидений обеспечивают эффективную защиту операторов от действия пространственной вибрации в соответствии с требованиями санитарных норм. Подвесжя сидений просты в изготовлении, надежны в работе. Разработана рабочие чертежи, инструкции по монтажу и настройке.

Опытно- промышленные образцы сидений прошли натурные йены-

тания и внедрены на карьерных экскаваторах ЭКГ-® Лебединского горно-обогатительного комбината (г. Старый Оскол Белгородской области) и самоходных тракторных шасси на Харьковском заводе самоходных и тракторных шасси.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Всесоюзных научно-технических конференциях: "Проблемы повышения качества и надежности стальных канатов" С г. Одесса, кай 1991г.), "Машиностроение - народному хозяйству" (г. Севастополь, сентябрь 1991г.), "Технические средства океанического промышленного рыболовства" С г. Керчь, сентябрь 199Гг.

Публикации. По гене диссертации опубликовано $ печатных работ, в том числе два положительных решения на изобретения.

Объем -работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и содержит /23 машинописные страницы текса, иллюстраций, & таблиц/^ стр. яоиложений. Список литературы содержит ¿5 ^-наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дается анализ характера и источников вибрации основных видов карьерЕЙХ нашн: экскаваторов, буровых стайков, бульдозеров, автосамосвалов и особенностей вибрационной нагрузки на операторов.

Приводятся данные санитарно-гигиенической оценки рабочих мест операторов, получение'различными организациями, которые показывают, что в основном вибрация характеризуется широкополосным спектром и свидетельствуют "о ее высбк&г уровне, превышающей в бояшив-стве случаев допускаемые сашйарййма нормами. Высокие уровни вибрации формируются под вбздействием разнообразных источников случайного и перподичйМого характера. По интенсивности колебаний, частотному диапазону и'направлению действия вибрации карьерных машин существенно различаются.

Указанные характеристики определяются типом и назначением машин, ..конструктивными особенностями узлов, агрегатов и применяемых систем подрессорив аяия. В условиях эксплуатации характерной ос о-

-ЙГ-

беявсотно вибрационной вагруаки на операторов карьерных машин является ее значительное непостоянство, что вносит явную неоднозначность в гигиеническую оценку рабочих мест операторов машин даже одного и того же типа. Общим же для большинства карьерных машин является концентрация наибольших значений спектральной плотности виброускорений в области низких частот (до 32 ГцЗ

Влияние вибрации на организм человека зависит от ее спектрального состава, интенсивности, направления, места приложения, продолжительности действия, а также индивидуальных особенностей самого человека.

Обоснована необходимость обеспечения вибробезопасных условий труда операторов карьерных машин и разработки новых эффективных средств и методов виброзащиты.

На основе анализа отечественной и зарубежной литературы дается обзор современных методов и средств виброзащиты. Кратко рассмотрены вопросы, связанные с методиками расчета и проектирования виброзащитных систем* в развитие которых большой вклад внесли Турецкий В. В., Кодовский Ы. 3., Пановко .Я. Г., Синев А. В., Трегубое В. А., Фролов К. В., Фурман Ф. А., Елисеев С. & , Потемкин Б. А., Горбунов Е Ф. и другие ученые. Поскольку объектами практического приложения результатов данной работы являются карьерные машины горного производства, наиболее подробно рассмотрены конструктивные особенности применяемых виброзащитянх устройств, выявлены преимущества использования тросовых внброизоляторов в условиях горного производства.

Рассмотрены основные конструктивные решения тросовых подвесов элементов машин и сидений человека-оператора, созданные на основе каскадных тросовых внброизоляторов с преобразование движения, разработкой которых занимаются в Коммунарском горно-металлургическом институте Резников И. Г., Манаков В. П., Сурело В. А., Рудаченко А. В. Ведерников Н. И., Савенко В. Ю.. Рассмотрены также конструктивные особенности виброзащитных сидений с корректорами жесткости тросовых элементов. Вопросам исследования и проектирования подобных сис тем с отрицательной жесткость» посвящены работы Алабужева П. Н., Иигиренко Г. С., Никифорова И. С., Гернера И. И., Олимпиади Б. Е

С учетом изложненного основные задачи диссертационной работы формулируются следующим образом:

- проведение стендовых экспериментальных исследований динамических свойств тросовых элементов с различными геометрическими параметрами:

- построение математических моделей демпфирования в тросовых элементах методами идентификации их параметров по экспериментальным амплитудно-частотный и импульсным характеристикам;

- построение модели - виброизолированное сиденье с учетом динамических свойств тросового подвеса, подушки и спинки сиденья и тела человека- оператора-;

- разработка расчетных методов определения вибрационных характеристик по математическим моделям;

- теоретические исследования переходных процессов с использованием обратного интегрального преобразования Фурье

- исследования вибронагруженности рабочих мест операторов карьерных экскаваторов, проведение промышленных испытаний разработанной конструкции тросового подвеса и оценка эффективности его использования.

Вторая глава посвящена' стендовым экспериментальным исследованиям упруго-демпфирующих характеристик моделей тросовых подвесов сидений с различными геометрическими параметрами тросовых элементов.

Схема динамической модели подвески представлена на рис.1. Отрезки стального троса » одинаковой длины и диаметра крепятся между двумя дюралюминиевыми дисками г с помощью приспособления з, К верхнему диску крепится груз в виде монолитного стального диска •*. Вибрация в вертикальном направлении возбуждалась электродинамическим вибростендон ВэДС-1500, в горизонтальном - использовался стол на масляной пленке с вибратором- ВэДСМоо. Уровень задания по виброскорости устанавливался по датчику Д>, установленному на препособленин. Виброскорость амортизируемой массы измерялась датчиком 12.

Приводится описание виброизмерительной установки, приборов и оборудования, включающих двухканальный анализатор сигналов 2034, со встроенным генератором синусоидального сигнала, обеспечивающий прграммиое управление процессом обработки, усилитель-формирователь сигнала 2626, задающий генератор 104?, графический регистра-

Puc.J

Brüell Kim

full SOU Level: ...

f. S. frequency:.......

Weighting:___________

Average Mütíe;.._

No ot Speclr»:_.........

Comments: -_______ - -

m =• t2ûxz

......0.42.£nt« ...

■Sin

y *.e-/o »/cs

í-Stû нм

(-fcoScT.m 4.5Гц) g-ë« 255>if-> ('faS* 4."«)

3 - » £60 мм (fcaS'f.S/U)

4 - £ « (fceS.

Tim« function Stan _ H tíB

4

En«:

Пчcû*0 NO-Oat*

20 »U

екмоог

о г

О I

0 05

Measuring Obiecl

Рис.2..

-

тор 2313, явухкоординатный самописец 2308 Сфирма Браль н Кьер) и та основаых характеристик.

Изложена методика проведения виброиспытаний. при исследовании вынужденных и свободных колебаний объекта виброзадиты, возбуждаемых гармонической и случайной вибрацией.

Исследуются отрезки стандартного стального троса шестипрядного параллельной свивки диаметром 8,12.16,22,5 мм и длиной от .210 до 300 мм, причем минимальная длина определяется возможностью изгиба троса без излома, а максимальная - приемлемой несущей способностью модели и условиями удовлетворения эргономическим требованиям, предъявляемым к компоновке сидений в кабине транспортного средства

Определяются зависимости упруго- демпфирующих характеристик моделей с различными геометричекини параметрами тросовых элементов от массы нагрузседия и уровня возбуждения колебаний.

Анализируются результаты полученных амплитудно-частотных и импульсных характеристик. Собственные частота колебаний моделей находятся пределах 2-4,5 Гц, коэффициент передачи на резонансе составляет 1,7-3., что вполне соответствует условиям и характеру работяг карьерных машин. Ка рис. г показаны АЧХ моделей с различиями длинами тросовых элементов.

Установлено, что жесткость модели в вертикальном направлении примерно в 5 раз выше, чей в горизонтальном и подчинятся в основном линейному закону. Демпфирование в системе практически не зависит от массы нарушения и длины тросовых элементов, а определяется их диаметром, причем обнаруживается значительная нелинейность демпфирования, которая обусловлена взаимодействием между сабой как отдельных прядей, так и проволочек в прядях троса.

На основании экспериментальных данных обоснован выбор модели тросового подвеса с параметрами тросовых элементов Cd=z2,s мм, ь290 мм) с точки зрения обеспечения оптимального демпфирования я удовлетворения эргономическим требованиям. При этом собственная частота модели составляет в вертикальном направлении э,з Га, в горизонтальном - 2 Гц, коэффициент передачи - 2,5.

В третьей главе рассматриваются методы идентификации упруго-демпфирующих характеристик тросовых подвесов сидений с помощью математических моделей с вязким и гистерезисами лет-

фироваяиеи в тросовых элементах с целш адекватного описания поведения реальной системы. При этом исследуются математические модели, обеспечивагацие наклон АЧХ в зарезопансной области частот 12 дБ/октава, а не 6, как обычные модели "пружина-демпфер".

Анализируется трехэлементная модель с вязким демпфированием, широко распространенная в теории колебаний транспортных машин (рис.з), для которой уравнения движения при вынужденных колебаниях имеют вид:

{

Ш2 ♦ с(г - и) ♦ с (г - г ) : о С1>

Ь<г4-и> ■»■ с^Сг^-зО » о

Полученная система уравнений решается с использованием преобразования Лапласа. Передаточная характеристика имеет вид:

А

(4- ♦ 1}йГ *1

тз)--^——1—2- с2>

* * Г_!_ м] гм

Иг")

где СОо- V с/т ; N - ^ /с.

п шя а3 о

ООО

Определяются действительные я комплексные корни кубического уравнения, содержащегося в знаменателе уравнения (2) -X; -Ц.+ 1»с: -м- -

При исследовании неустановившихся колебаний система уравнений (1) преобразуется к одному дифференциальному уравнению з-го порядка при и X о.

Тогда ожидаемое решение этого уравнения дается в виде:

-Ч1 С-д - ¿У,)

Н^С» ° + се с + с9е < ( 3 )

Продифференциров дважды по времени полученное выражение и представив постоянные интегрирования с2, с, в виде комплексно сопряженных чисел с2 = Ьз+ сЬэ, Сэ- х»а_ ¿Ья для начальных условий при * * О ъ Г 2о, X * о, Т = о , получим:

-Ц6М. -цЦЛ

гСь) С ° - Ае со!гУсС£Ъ + В« ^п)»^«.. С 4 >

Puc. 4.

Выбор коэффициентов м и Р на основании построенных АЧХ и импульсной характеристики осуществляется из условия наибольшего соответствия полученным экспериментальным кривым о помощью методов математического моделирования.

В работе показано, что рассмотренная трехэлементная модель не достаточно точно описывает поведение реальной модели и не обеспечивает стыковку результатов, полученных из АЧХ и импульсной характеристик® разброс коэффициентов демпфирования составляет при ЭТОМ ОТ о,lis до 0,5.

При аналитическом исследовании модели о гнстерезисным демпфированием <рис. А э в работе использовано предположение о внутреннем трении в материале тросовых элементов как частотно-независимом. Тогда комплексная жесткость тросового подвеса Cr„a¿Y^**} учитывает одновременно и жесткость и демпфирование. При этом обобщенная гипотеза Е. С. Сорокина имеет вид:

где Inn- постоянные конструкции: площадь петли гистерезиса соответствует выражению >для эллиптической формы петли

Для получения необходимых расчетных соотношений приводится тригонометрическая форма решения, когда могут быть использованы дифференциальные уравнения движения, не содержание комплексных переменных:

-и> * - Ä^Ä-*'. ,,

< 6 э

где 2 а ж* и - абсолютное перемещение объекта висоозащиты; л: - относительное перемещение; и - перемещение основания.

После соответствующих преобразований получено выражение для коэффициента передачи при «>»*:

н4 ** .—<?> ' d - ал/ " '

Исследуются также неустановившиеся колебания модели, в

Puc. S

- SS-

результате чего получено выражение для огибающей кривой колебаний: А-Аов67, <•.>

Комплексная форма решения предполагает использование комплексных переменных для амплитуд и перемещений ,

£ = , х В этом случае дифференциальные урав-

нения движения не применимы. Тогда на основании 2-го закона Ньютона для передаточной функции получено:

и,-, Аг(0 l + i*-

и соответственно для коэффициента передачи: „ *+«.* _

Н " То? ' что совпадает с выражением

%

f>, учитывая, что '

Анализ построенных по результатам расчетов АЧХ дает основанзэ считать, что использование модели о гистерезиснын демпфированием имеет достаточную сходимость с данными эксперимента и может быть применима для дальнейших исследований.

В четвертой главе исследуется математическая модель " виброизолированное сиденье с учетом динамических характеристик тросового подвеса, подушка и спинки сиденья и тела человека-оператора", а которую наряду с линейныии(массой, пружиной и демпфером) вюшчени элементы с внутренним трением в форме комплексного модуля.

В работе использован метод входного механического импеданса, позволяющий оперировать простыми алгебраическими выражениями, мг-нуя дифференциальные уравнения движения. Расчетные схемы представлен® на рис. 5 а, б.

При рассмотрении вертикальных колебаний ¿рис. 5 а> модель вкяачает: тросовый подвес жесткостью Crn- С( 1+itx), на него опираете«- сиденье массой тс, импеданс человека через импеданс подушки 2Д соединен о тросовым подвесом, последовательно с который включен генератор скорости

Коэффициенты жесткости и демпфирования человека выбираются

H* 2.5

Ках= 2.73Э4 Hins

1.5

0,5

Ö.002£

И

^ 8 16 24 32 40 48 5 6 64 72 80

Иахг 2.4458 Bins 0.0002

У

2

88 /. ^

i,5

S/

8 Í6 24 32 40 48 5 6 64 72 80 88/<<

из условия того, что резонансная частота тела человека составляет з Гц.

Используя условие равенства сил в точках V н У}) получено выражение для передаточной функции модели:

. V С{И + 1ос)

--- ■ ' ;--< Ю >

L oi {%+i) *

гд -ùiimfLcoâs с«

Аналогичным образом определяется передаточная функция модели в горизнтальном направлении <рис. S б>, когда олзратор находится в положении "сидя". При этом упругость тела человека не учитывается и динамическая модель включает тросовый подвес с комплексной жесткостью Crn"Cft+ на него опирается масса сиденья mQ, между массой подушки тл и массой человека тч помещается суммарная жесткость подушки и спинки сиденья .

Коэффициент передачи имеет вид:

v c(i * L ос)_

Дальнейшее преобразование уравнений <юэ, <«> ведется на ПЭВМ с применением системы аналитических вычислений Reduce-з ✓ САВ Reduce-з которая обеспечивает получение конечных результатов в виде формул с числовыми значениями для R* и im, т. к. математические выкладки, приводящие к окончательным выражениям для передаточной функции являются достаточно громоздкими.

По результатам вычислений построены АЧХ и ФЧХ <рис. 6 >. Отмечается, что при колебаниях модели в вертикальном направлении (рис.6а!) наблюдается второй резонанс на частоте в Гц, а провал в АЧХ имеет место на частоте s Гц, т. е. тело человека- оператора выполняет роль динамического гасителя колебаний. Для горизонтального направления/-®*'-^ также характерно наличие второго резонанса, но на частоте 5« Гц, что обусловлено динамическими свойствами подушки и спинки сиденья.

В работе показано, что при расчете переходных процессов в

систеые с гистерезисаым демпфированием единственно приемлемым оказывается метод преобразования Фурье, поскольку уравнения движения можно записать в пространстве частот колебаний.

400

НШ- <12 >

- сю

Тогда обратное преобразование Фурье ♦ во +ов

г(*) {Re+LIm)e*db> < t3 >

.во " 90

Здесь необходимо, чтобы R® была четной функцией, a im - нечетной. С учетом свойств четных и нечетных функций можно записать:

а (*) - * е ¿ü> . < « >

о

В случае линейной одномассной модели с гистерезисным демпфированием получено выражение для импульсной характеристики

гк) " РЛ^жгг^ (i-^MD^r с «> о

Лля модели "виброизолированное сиденье с учетом динамических свойств тросового подвеса, подушси и спинки сиденья и тела человека-оператора" в общем виде имеем по оси z:

•too

-Jsj -tlm^Oe^dO) . с >

по оси y: . ,

Ш • < 17 5

o

Преобразование полученных выражений и построение кривых импульсных характеристик производится на ПЭВМ с использованием алгоритма быстрого преобразования Фурье.

В результате анализа полученных кривых «рис. •? > отмечается, что переходный процесс имеет двухчастотшй режим, причем в горизонтальном налравлекки высокочастотный режим с частотой затухает значительно слабее, чем низкочастотный с частотой собственных колебаний из-за неучета в математической модели демпфирования

Лахг 219.1В36 Hin: -42,27b7

Рас. 8.

го-

в подушке в сюшке сиденья.

8 пятой главе рассматриваются вопросы проектирования виб- . розащитннх сидений операторов карьерных машин о учетом эргономических требований'к компоновке сидений в кабине машины и проверки по критерию эффективности виброизоляции.

Компоновка сиденья в кабине транспортного средства начинается с определения так называемой точки ян - центра тазобедренного сустава манекена, которой- определяются расстояния до потолка и пола кабины. Между сиденьем и полом кабины размещаются механизм регулировок и собственно подвеска сиденья. С учетом эргономических требований разработана конструкция тросовой подвески сиденья.

Лля оценки эффективности использования подвески проводились промышленные испытания в карьере Лебединского горно-обогатительного комбината на экскаваторе ЭКГ-Ш. Измерение параметров вибрации производилось с использованием виброизнерительной аппаратуры фирм "Роботрон" <Герианвя> и "Брюль и Къер" <Дания>. В соответствии с ГОСТ 12.1.012- 90 уровни вибрации регистрировались в диапазоне частот I - 90 Гц. Регистрация сигналов с датчиков КД-35, установленных на полу и сиденье машиниста производилась с помощью 4-х канального измерительного магнитофона 7006, последующая обработка информации осуществлялась1 2-х канальным анализатором сигналов 2034, автоматическая регистрация полученных спектральных характеристик - графическим самописцем 2313.

По результатам спектрального анализа в третьоктавннх полосах частот построены зависимости коэффициентов передачи по трем направлениям, приведенные на рис. 8 ■

В целом испытания сиденья с тросовым подвесом дали положительные'результаты. .Достигнуто существенное снижение уровней вибрации в нормируемом диапазоне частот на сиденье оператора. При этом наиболее эффективно использование тросового подвеса в горизонтально-продольном направлении, где имеют место наибольшие значения виброускоревий на полу кабины экскаватора.

Лля сравнения проводились измерения уровней вибрации на штатном сиденье машиниста экскаватора того же типа. Как показали

результаты измерений, превышения уровней вибрации, допуокаеных санитарными нормами, наблюдаются в диапазоне частот . 4- 32 Гц, причем в горизонтальном направлении на сиденье они вшге,. чей на. полу кабины, т. е. сиденье внброзащитных свойств в горизонтальном направлении не имеет.

В работе приведены таете данные испытаний тросового подвеса сиденья с корректором жесткости, проведенных в Бачарском угольном разрезе на экскаваторе ЭКГ-8Й, которые подтверждают целесообразность его использования для гашения вертикальной вибрации.

Разработана научно- техническая документация, инструкции по монтажу и настройке, конструкция тросового подвеса внедрена аа Лебединском горно-обогатительном комбинате.

Рассмотрены некоторые направления совершенствования тросовых подвесов сидений, вытекающие из предыдущего анализа и полученных экспериментальных результатов. Важной задачей в этом случае с точки зрения достижения эффективной пространственной виброизоляДйИ является обеспечение равной жесткости тросовых элементов и достаточной устойчивости сиденья во всех направлениях.

Предложены варианты тросовых подвесов сидений в виде различных пространственных конфигураций тросовых элементов в форме куба с корректорами жесткости типа "оболочки с жестким центром и толкателем или рукавных резинокордннх оболочек <РК0>, реализующих эффект отрицательной жесткости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДИ

В диссертации рассмотрены актуальные аспекты проблемы разработки и исследования средств виброзащиты человека-оператора на основе тросовых рабочих элементов. Основные результаты 'работ заключаются в следующем:

Ь Проведен анализ вибронагруженности рабочих мест операторов карьерных машин, источников н характера вибрации, выявлены преимущества использования тросовых подвесов сидений для снижения вибрационных и ударных нагрузок.

2. Проведены стендовые экспериментальные исследования динамических

характеристик тросовых алеыейтов с различными геометрическими параметрами.

3. На основании экспериментальных результатов предложены математические .модели с вязким я гистерезисным демпфированием для идентификации упруго- демпфирующих характеристик тросовых подвесов.

4. Предложена математическая модель - виброизолированное сиденье с учетом динамических свойств тросового подвеса, подушки л спинки сиденья и тела человека- оператора-.

5. Получены основные расчетные соотношение вибрационных характеристик виброзащитных сидений. ■

6. Разработана методика расчета переходных процессов о использованием обратного преобразования Фурье.

7. Рабработана конструкция тросового подвеса, проведены промышленные испытания, конструкция внедрена на Лебединском горно-обогатительном комбинате.

Из результатов данной работы можно сделать следующие выводы:

1. Применение тросовых подвесов в системах виброзащиты человека-оператора обеспечивает простоту- конструкции, надежность, отсутствие сухого трения и достаточный уровень демпфирования.

2. Стендовые экспериментальные исследования модели тросовго подвеса позволили установить, что его динамические свойства «собственная част-коэффициент передачи) нелинейно зависят от геометрических параметров тросовых элементов. Демпфирование в тросовых элементах не подчиняется закону линейного вязкого трения, а является частотно независимым.

3. Идентификация упруго- демпфирующих характеристик тросового подвеса с помощью математических моделей показала, что наиболее удобной формой представления является форма комплексной жесткости, опиоывавдая механизм внутреннего трения в тросовых элементах.

4. Использование модели "виброизолировааное ■ сиденье с учетом динамических свойств тросового подвеса, подушки и спинки сиденья и тела человека-оператора", эквивалентной телу человека по входному механическому импедансу, позволяет производить расчет вибронагру-жекности рабочего места оператора.

5. Введение в динамическую систему комплексной передаточной функции позволило рассчитать переходный процесс , используя обратное

-25-

интегралыюе преобразование Фурье из частотной во временную область.

6." Проведенные натурше исследования разработанной конструкции тросового подвеса подтвердили эффективность его использования, па основании чего можцо рекомендовать замену подвесок штатных сидений экскаваторов на тросовые'.

Некоторые положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Рыбак Л. А. Экспериментальные исследования динамических характеристик трособых виброизоляторов.//Тез. докл. к Всес. научно-техн. конфер. "Технические средства океанического промышленного ркболовотва" . Корчь, 1991г.

2. Рыбак Л. А. К выбору оптимальных параметров тросовых виброизоля-тороп. // Тез. докл. к Всео. научно-техн. конфер. "Машиностроение - народному хозяйству". Севастополь, 1991г.

3. Положит, решение №4904818 Устройство для гашения вибрации //Ле-витский Н. И., Рыбак Л. А., Куликов В. С., Гарбовицкий А. И.

4. Положит, решение № 4937559 Устройство для гашения вибрации //Левитский Н. К., Рыбак Л. А., Куликов В. С., Гарбовицкий А. И.

5. Рыбак Л. А. Идентификация упруго- демпфирующих характеристик виб-розащитшх сидений с тросовыми'Подвесами. - В отчете: Разработка и исследование систем виброзадиты человека-оператора на основе тросовых рабочих элементов. - Губкин, 1991г. о. 17-23.