автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Снижение вибронагруженности на рабочем месте оператора-водителя колесной машины

На правах рукописи

КОЗУБСКИЙ АНДРЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

СНИЖЕНИЕ ВИБРОНАГРУЖЕННОСТИ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ ОПЕРАТОРА-ВОДИТЕЛЯ КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ

Специальность 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗ174860

Екатеринбург 2007

003174860

Работа выполнена в Уральском государственном техническом университете - УПИ, им. С.М. Кирова на кафедре "Автомобили и тракторы".

Защита состоится «13» ноября 2007 года в 1600 часов на заседании диссертационного совета Д212.065.03 в Ижевском государственном техническом университете по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, дом 7, ИжГТУ, корпус 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ижевского государственного технического университета.

Автореферат разослан «12» октября 2007г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью Вашего учреждения, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Баженов Евгений Евгеньевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Филькин Николай Михайлович кандидат технических наук Громовой Сергей Владимирович

Ведущая организация:

ОАО «Машиностроительный завод им. М. И. Калинина», г. Екатеринбург

Ученый секретарь диссертационного совет доктор технических наук, профессор _

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сложность колесных машин (КМ) с каждым годом растет, увеличивается количество и мощность источников колебаний Стандарты безопасности с каждым годом становятся жестче Потребитель стал разборчивей, и обращает внимание на все технические характеристики продукта, в том числе и на эргономику рабочего места машины, одним из показателей которой является вибронагруженность

Вибрационная нагрузка становится неформальным конкурентным фактором, определяющим лояльность потребителя к транспортному средству В результате вибрационного воздействия увеличивается утомляемость оператора, что приводит к снижению его трудоспособности И, не редко, способствует развитию профессиональных заболеваний

Обеспечением требуемой вибронагруженности машин занимаются на этапе проектирования с целью создания комфортных условий на рабочем месте водителя Для этого существует множество методик и рекомендаций Опыт зарубежных компаний показывает, что наименее затратной методикой является оптимизация упруго-диссипативных элементов транспортного средства

Актуальность работы обусловлена необходимостью дальнейшего совершенствования методов исследования вибронагруженности, которые позволили бы более точно и быстро, на стадии проектирования прогнозировать вибрационную нагрузку на водителя и соответствовать постоянно ужесточающимся требованиям стандартов

Цель работы. Снижение динамического воздействия на водителя за счет подбора характеристик упругодемпфируклцих элементов колесной машины

Задачи исследования. Сформулированная цель и проведенный анализ актуальности работы позволил определить следующие основные задачи диссертационной работы

- разработать математическую модель колебательных движений элементов КМ,

- на основе обоснованной математической модели разработать алгоритм расчета показателей вибронагруженности на сидении водителя,

- разработать комплекс программных средств необходимых для поиска рациональных упругодемпфирующих характеристик элементов,

- разработать методики анализа и снижения вибронагруженности на сидении оператора-водителя колесной машины с помощью подбора упругодемпфирующих элементов с целью выполнения требований ГОСТ 12 1 012-90 «Вибрационная безопасность»,

- выполнить комплекс расчетных исследований,

- разработать опытную конструкцию на основе выполненных исследований,

- выполнить экспериментальные исследования,

- доказать адекватность разработанной математической модели КМ

Научная новизна. При выполнении работы получены следующие новые результаты

- разработана математическая модель колебательного движения элементов КМ, которая отличается от известных, тем, что базируется на объектно-ориентированном подходе и может масштабироваться до объектов любой сложности,

- разработана методика анализа вибронагруженности позволяющая на ранней стадии проектирования обосновывать параметры упруго-диссипативных элементов, а именно, их жесткости, демпфирующей способности и места расположения, с целью снижения вибронагруженности на рабочем месте водителя,

- разработан комплекс программных средств, необходимый для реализации предложенной методики на языке программирования Python, позволяющий рассчитывать величину вибрационной нагруженности на сидении водителя и получать виброхарактеристики элементов КМ,

- обоснованы наиболее рациональные параметры упругодемпфирующих элементов системы подрессоривания автопогрузчика ДП 3510,

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является система подрессоривания колесной машины Предметом исследования являются методики анализа вибронагруженности на сидении водителя

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с привлечением основных положений динамики машин, математического моделирования, теории графов, объектно-ориентированного программирования и планирования эксперимента

Экспериментальные исследования проведены на внутрицеховых и межцеховых площадках ОАО "МЗиК", с помощью специализированной контрольно-измерительной аппаратуры в соответствии с нормативными документами

Обработка экспериментальных данных выполнена методами математической статистики и цифровой обработки сигналов Численные расчеты и реализация математической модели выполнены на языке программирования Python

Достоверность и обоснованность результатов исследований обеспечена обоснованностью теоретических положений и экспериментальной проверкой полученных результатов в лабораторных и дорожных условиях

На защиту выносятся следующие результаты научной работы.

1 Математическая модель КМ для исследования колебательного движения его элементов

2 Методика расчета и снижения вибронагруженности за счет оптимизации парамегров упругих элементов КМ, а именно их жесткости, демпфирующей способности и места расположения

3 Результаты теоретических, расчетных и экспериментальных исследовании системы подрессоривания КМ и ДП 3510,

4 Практические рекомендации по снижению вибрационных нагрузок на оператора-водителя исследуемой КМ

Практическая ценность. Разработанная методика снижения вибронагруженности позволяет на стадии проектирования спрогнозировать вибронагру-женность на рабочем месте водителя и научно обосновать выбор рациональных характеристик виброизоляторов Разработанные практические рекомендации

позволяют использовать принципы функционального проектирования при разработке подвески силового агрегата (СА) и других агрегатов КМ

Реализация работы Разработанная методика снижения вибронагружен-ности внедрена на ОАО "МЗиК" и в учебный процесс на кафедре "Автомобили и тракторы" ГОУ ВПО УГТУ-УИИ На основе выполненных исследований были внедрены в производство усовершенствованные конструкции подвесок СА погрузчика ДП 3510 и коммунальной машины МК 1500М, изменены характеристики упругих элементов погрузчика ДП 3510

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на 7-й, 9-й,10-й отчетной конференции Молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, Екатеринбург, 2005-2006, на международной научно-технической конференции " Транспортно-технологические машины ", посвященной 30-летнему юбилею кафедры "Строительные и дорожные машины " Н Новгород, НГТУД0 ноября 2004, всероссийской научно-технической конференции " Проблемы и достижения автотранспортного комплекса " Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 13 04 2005, третьей Международной научно - практической конференции " Болонский процесс развитие менеджмента и маркетинга ", 12-13 декабря 2006г Екатеринбург УГТУ-УПИ, международной научно-технической конференции " Проектирование колесных машин ", посвященной 70-летию кафедры "Колесные машины " г Москва, МГТУ им Н Э Баумана 22-23 ноября 2006г, на VI Международной молодежной научно-технической конференции "Будущее технической науки", г Н Новгород, НГТУД6 мая 2007 г

Основные положения диссертационной работы регулярно докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры "Автомобили и тракторы" ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, а также на технических совещаниях в отделе главного конструктора ОАО "МЗиК"

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в восьми печатных работах

Структура и объем работ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, заключения, списка использованной литературы (95 наименований) и восьми приложений Основная часть содержит 128 страниц текста, в гом числе 44 рисунка и 10 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены ее цель и задачи, результаты, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость полученных результатов

В первой главе раскрыта специфика вибрационных процессов в колесных машинах, и их влияние на человека Описаны требования государственных стандартов и санитарных норм к параметрам виброяагруженности на сидении оператора водителя Проведен обзор существующих методик моделирования колебаний в динамических системах и колесных машинах (Бахмутов С В ,

Вейц В JI, Виттенбург Й , Галашин, Котиев Г О, Житомерский В К , Кочура А Е , Кравец В Н , Мельников А А , Пановко Я Г , Ротенберг Р В , Смирнов Г А , Тарасик В П , Тимошенко С П , Тольский В Е , Успенский И Н , Фролов К В , Фурман Ф А , Mather D и др ) На динамическую систему колесной машины оказывают влияния вибрации двигателя и возмущения от опорной поверхности Поэтому были проанализированы работы исследователей, посвященных моделированию опорной поверхности и возмущению двигателя (Агей-кин Я С , Жарнов Э М, Котиев Г О , Латышев Г В , Минкин JI М , Полунгян А А , Попык К Г , Раймпель Й , Ротенбург Р В , Смирнов Г А , Тольский В Е , Хачатуров А А и др )

Существует целый ряд КМ, вибронагруженность, которых мало изучена, к ним относятся и автопогрузчики Этот тип КМ и выбран для исследования Дополнительно, рассмотрена специфика распространения и образования колебательной энергии в них

Сделано заключение о том, что существующие методики являются сложными и трудоемкость вычислений повышается с увеличением числа колеблющихся масс модели Также следует отметить, что существующие методики недостаточно хорошо приспособлены к программированию (Вейц В JI, Виттенбург Й , Кочура А Е, Тольский BE) Математическая модель составляется на транспортное средство целиком и малейшие изменения в конструкции требуют написания новой модели

Анализ работ позволил сформулировать и обосновать задачи исследования, необходимые для достижения поставленной цели работы

Во второй главе описывается процесс построения математической модели колесной машины, алгоритм ее использования и методика анализа вибро-нагруженности на сидении водителя колесной машины 2.1. Математическая модель

Существует много разновидностей колебательных моделей транспортных средств, анализ наиболее распространенных показал, что можно найти такой универсальный элемент модели, с помощью комбинирования которого, можно получить любую структурную схему В данном случае рассматривается двух-

Cj

. ф п

In ППп

к

Ik ПЛк -

Гп

Гк

С j+1

3'

фк

Я" 3 ' фп

фп

Рис 1 Универсальный элемент

Рис 2 Фрагмент матрицы смежности представленный графом

массовая модель с двумя упругими элементами и четырьмя степенями свободы (рис 1)

При построении математической модели найденного элемента и составление уравнений связи позволяющих их комбинировать, появляется возможность получить математическую модель практически любой колесной машины То есть, в дальнейшем, алгоритм построения модели можно масштабировать до объектов любой сложности

Построение математической модели ведется с помощью теории графов и объектно-ориентированного подхода, используя известное матричное дифференциальное уравнение

Ад + Вд + Сд = 0, (1)

где С = л^йЯц - матрица смежности приведенных коэффициентов жесткости, (2) В = - матрица смежности приведенных коэффициентов диссипации,(3) о = (хЦх - вектор функция неконсервативных обобщенных сил, (4)

д- обобщенная координата, X = «(<?) - вектор координат действия внешних сил, г)-п{д)- координата, по которой деформируется упругий элемент Для выражения математической модели в форме матричного уравнения (1), необходимо

1 Указать на схеме замещения все необходимые для ее описания обозначения (рис 1)

2 Посгроить уравнения связей упругих и демпфирующих элементов системы (так как структура уравнений является аналогичной, для примера рассматриваются упругие элементы) Эти уравнения характеризуют зависимость деформации упруго-диссипативных элементов от обобщенных координат системы

Составляются уравнения связей по координатам ц, они совпадают с направлением деформации упругого элемента

+;„%), (5)

= (<& - 'Л) -(9„ ->Ю, где 77;— деформация .¡-го упругого элемента,

~ координаты, соответственно, вертикального и углового перемещения сосредоточенной массы,

\>К'гк'г, ~ расстояние от центра инерции к-й и п-й массы, соответственно до точки соприкосновения левого и правого упругого элемента Далее производится дифференцирование уравнения (5) по всем обобщен-Э я

ным координатам —— = я , где п - матрица инциденции

од

В матрице я0 количество столбцов соответствует числу обобщенных координат, а количество строк числу упругих элементов Физический смысл ее заключается в формировании матрицы приведенных жесткостей Получив матрицу по формуле (2) находится матрица смежности - С Также на основе матрицы С можно построить граф, в котором вершины - обобщенные координаты, а ребра - уравнения показывающие взаимосвязь координат (рис 2)

Аналогичным образом находится матрица приведенных внешних сил, по формуле (4)

В результате получим математическую модель в виде матричного дифференциального уравнения (1) Способы решения уравнений такого вида описаны в работах (Тарасика В П ,^Вейца В JI, Кочуры А Е, Чеяомея В Н и др )

На наш взгляд большую научную и методическую ценность представляет программа, которая решает полученную математическую модель, значительно упрощая процедуру ее оптимизации и решения Поэтому программирование математической модели велось с использованием автономных завершенных объектов (рис 1), отсюда следует, что программировать модель целесообразней с помощью программы использующей объектно-ориентированные алгоритмы

Объектно-ориентированное программирование базируется на следующих принципах

1 Инкапсуляция - соединение в одном программном модуле свойств, данных и методов их обработки

2 Наследование - определение предка (создан первым) и потомка (создан после предка и имеет все свойства предка, а также свои свойства)

3 Полиморфизм - свойство объекта обрабатывать данные разных типов и свои и своих предков

Из множества программных продуктов, в качестве средства реализации математической модели, выбрана программа Python, на наш взгляд полностью соответствующая задачам исследования

Программирование начинается с матрицы смежности, ее вид, представленный, на рис 2 не удобен для сканирования Поэтому на ребрах графа выделяются точки и с помощью их "вытягивания" за пределы графа получаем двухдольный граф (рис 3)

Рис 3 Расщепление графа, переход к двухдольному графу

Далее описываются все объекты движения и деформации Необходимо подчеркнуть, что именно описание свойств объектов основано на принципе инкапсуляции

- фк 1к ППк Гк

1п ГПп Гп

í XI Чп | ' *Х2 б1*'''' '4*"'

Рис 4 Переход от фрагмента схемы замещения к трехдольному графу

При учете внешних сил X, влияющих на модель, граф после преобразований становится трехдольным (рис 4)

Процесс сканирования связей (ребер графа) занимает в программе всего несколько строк и не зависит от общего вида модели, а только от выбранного фрагмента схемы замещения В этом фрагменте программы используется принцип полиморфизма

При программировании был сформулирован способ текстового описания схемы замещения Этот текстовый элемент называется кортеж (6) он взаимодействие между всеми универсальными элементами в модели и определяет последовательность их расположения

1=[Ср С]+ь ть]ь тп,]2> к, Ч, к, гп] (6)

Выражение (6) показывает, что упругие элементы с коэффициентом жесткости с7 и объединяют объект к массой тк с моментом инерции ]к и объект п массой т„ с моментом инерции }2, расстояние от центра инерции объекта к до оси упругого элемента ср равняется 1Ь а до оси элемента с]+! соответствует гь аналогичным образом 1„, и гп

Дифференцирование переменных в программе ведется с помощью дву-шагового метода Первый шаг использует метод Ньютона, а второй шаг метод трапеций Такой подход основан на принципе предиктор-корректор и позволяет получать минимальную погрешность при дифференцировании колебательных сигналов

В работе был проведен анализ структурных схем колесных машин, выявлены общие схемы взаимодействия узлов Например, последовательное и параллельное соединение элементов И на основе алгоритма составления математической модели для универсального элемента, произведен переход от схемы замещения машины к матрице смежности и далее к эквивалентному ей графу После проведения исследований различных типов взаимодействия и относительного расположения структурных элементов машины, были найдены зависимости, позволяющие производить переход от схемы замещения к графу, исключая нахождение матриц инциденции и смежности Полученный граф используется для написания программы 2.2. Алгоритм решения модели

На основе математической модели был разработан алгоритм расчета показателей вибронагруженности на сидении водителя 1 Определение исходных данных дчя расчета

1' ♦ 2' * 3' • 4' • -5'

2

Х1 Ха

1 1 Определение схемы замещения колесной машины (КМ) 1 2 Определение инерционных характеристик КМ 1 3 Определение упруго-демпфирующих характеристик эластичных элементов КМ

1 4 Определение геометрических характеристик схемы замещения 1 5 Определение характеристик возмущающих сил

1 6 Анализ исходных данных на предмет совместимости

2 Определение данных для нахождения математической модели в мат-рично-дифференциальной форме

2 1 Определение матрицы инциденции 2 2 Определение матрицы смежности

2 3 Приведение возмущающих сил к обобщенным координатам

2 4 Составление математической модели

3 Определение данных для нахождения, корректированного по частоте среднеквадратичного значения (СКЗ) виброускорения

3 1 Определение диапазона и шага вычисления, по времени 3 2 Решение дифференциального уравнения

3 3 Обработка колебательного процесса с помощью преобразования Фурье

2 4 Нахождение корректированного по частоте СКЗ виброускорения в октавных или в треть октавных полосах

Как уже отмечалось, модель составляется с учетом необходимости ее последующего программирования На основе математической модели и алгоритма был разработан комплекс программных средств, необходимый для поиска рациональных упруго-диссипативных характеристик элементов Интерфейс программы создан при использовании программного обеспечения Zope

Полученная программа позволяет в диалоговом режиме получать амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) любой сосредоточенной массы, среднеквадратичные значения виброскорости и виброускорения, и их логарифмические уровни в октавных полосах частот, а также амплитуду виброперемещения Это позволяет достаточно оперативно осуществлять подбор характеристик виброопор, для получения требуемых АЧХ и прогнозировать параметры виб-ронагруженности для соответствия ГОСТ 12 1 012-90 А также предоставляет разработчикам информацию для проектирования новых машин

Для удобства использования программой были созданы диалоговые окна, осуществляющие с ней взаимосвязь (пример одного из окон программы показан на рис 5)

Рассмотрены модели легкового, грузового автомобиля и специальной машины Для них сформулированы графы и самый информативный элемент программы - кортеж Для более подробного дальнейшего исследования выбрана модель специальной машины (рис 6) Следует отметить, что апробацию модели спецмашины можно провести на наименее изученной из колесных машин, на автопогрузчике

Отмечается, что по принципу взаимодействия узлов, автопогрузчик имеет много общего с большинством транспортных средств (рис 7)

Расчет параметров колебательных движений основных элементов автопогрузчика

1 Данные для расчета (2 Результаты (

11 Схема за/лги (гния колесной машины (КМ)

а) Укажите относительное расположение универсальных колебательных элементов, указанных на рис 1 Описание схемы замещения осуществляется составлением кортежа данных

—ос *

=9-

Пример

L=((ci C2»ljlin2j2112rl2l2¡ r21). j

(сЗ « т2.]2,В13.]3 123 г23 132 г32). ' (с5 cü,rtA,¡4 m2,j2,142 '42 124 r24> ,

Где

el с2 сб - коэффициенты жесткости эластичных элементов

т1 т2,шЗ т4 - массы элементов схемы 1 замещения I

моменты инерции; 112 - расстояние от центра инерции массы №1 1 | до крепления опоры сопрягаемой с массой [ №2, отложенное влевую сторону, I П2 - расстояние от центра инерции массы №1 I I до крепления опоры сопрягаемой с массой | №2 отложенное в правую сторону 1

I______I

Введете количество шсс в Вашей моделе | | Кортеж 1.=

I 2 Инерционные характеристики элементов КМ Запишите величину шссы в кг момента инерь^ш в кг по порядку через точку с запятой

Пример

»1=590 32 0 0 0 450 (кг) 1=50 0 32 0 0 0 45 0, (кгм')

JS

Рис. 5 Внешний вид окна программы

Рис 6 Схема замещения специальной КМ: 1 - масса СА, 2 - масса корпуса погрузчика, 3 - условная масса грунта, 4 - масса ограждения, 5 - масса сидения, 6,7 - неподрессоренная масса Сш, Кш, Сса, Кса, Согр, Когр, Сеид, Ксид, Сн, Кн, - коэффициенты жесткости и коэффициенты демпфирования, соответственно шин, опор СА, ограждения, сидения и неподрессоренных масс

В корпусе машины находится силовой агрегат (СА) Взаимодействие с опорной поверхностью происходит посредствам эластичных колес, которые

жестко соединены с корпусом. На нем установлено ограждение и сидение опера гора-водителя. Взаимодействие между узлами происходит с помощью упру-годсмпфирующих элементов (УДЭ), они также называются виброопора или виброизолятор.

4

Рис. 7. Расположение основных узлов вилочного дизельного автопогрузчика и его УДЭ: 1 - СА; 2 - корпус (остов); 3 - колеса (УДЭ подвески корпуса); 4 - ограждение; 5 - сидение; б - виброооноры подвески двигателя; 7 - виброопоры подвески ограждения; 8 - УДЭ подвески сидения.

Схема замещения рассматриваемого автопогрузчика является частным случаем схемы спецмашины (рис. 6).

5

к* г „,

Kill 1 > Cu'

Рис. 8. Схема замещения автопогрузчика: 1 - масса СА, 2 - масса корпуса погрузчика, 3 - условная масса грунта, 4 - масса ограждения, 5 - масса сидения. Сш, Кш, Cea, Кса, Corp, Когр, Сеид, Ксмд - коэффициенты жесткости и коэффициенты демпфирования, соответственно шин, опор СА, ограждения и сидения

Показан переход от конструктивной схемы автопогрузчика к схеме замещения, характеризующей расположение упруго-диссипативных элементов (рис. 8), написание которой является необходимым этапом моделирования.

Далее, в соответствии с алгоритмом, найдены исходные данные для расчета, и выбраны условные обозначения на схеме замещения (рис 9) Далее были выполнены все пункты согласно алгоритму

Матрица смежности автопогрузчика представленная графом, показана на рис 10 Она демонстрирует структуру, на основе которой работают программные средства

Рис 9 Схема замещения с указанием условно принятых обозначений 41 > 42, Чз Чю - обобщенные координаты, с нечетным индексом характеризуют вертикальные перемещения центра инерции элемента, а с четным вращательные перемещения вокруг центра инерции сосредоточенной массы модели, пг, 1ц - расстояние от центра инерции элемента модели до места крепления упругого элемента, соответственно справа и слева. Первый индекс показывает на номер элемев нта конструкции, по которому Отмеряется расстояние, а второй - номер элемента, к которому подходит упругий элемент

На основе разработанной математической модели, алгоритма расчета показателей вибронагруженности и комплекса программных средств, сформулирована методика анализа вибронагруженности на сидении водителя колесной машины

м)—- Ф1

—44 | СТ ф2

< ! фз

ф'г^, 45 Т ¿зТ" < Гф5 ^ ф2'

Рис 10 Структура графа модели с десятью степенями свободы

2 3 Методика снижения вибронагруженности

В разработанной методике можно выделить следующие этапы

1 Определение допущений для данной задачи

2 Определение исходных данных для расчета

2 1 Выбор допустимого диапазона изменения варьируемых параметров 2 2 Выбор наиболее неблагоприятного режима работы КМ при характерных условиях эксплуатации

3 Использование алгоритма для нахождения расчетных показателей виброхарактеристик, используя усредненные исходные данные (с помощью разработанной программы)

4 Анализ параметров каждого узла и его подвески 4 1 Количество опор

4 2 Кинематика подвески 4 3 Характеристика виброопор 4 4 Масса элементов

5 На основе проведенных исследований, делается вывод о целесообразности изменения конструкции для снижения вибронагруженности, формулируются рекомендации

В третьей главе описываются расчетные исследования серийно выпускаемого автопогрузчика, поиск рациональных значений параметров эластичных элементов, создание опытного образца автопогрузчика с учетом проведенных исследований, а также расчетные исследования опытного образца

Для проведения исследований, на основе действующих стандартов, регламентирующих условия эксплуатации, рассматриваемой КМ и на основе опыта, выбраны следующие режимы движения

1 При холостом ходе без груза (машина неподвижна)

2 При холостом ходе с грузом 3 5т (машина неподвижна)

3 При движении вперед без груза (15±1) км/ч

4 При движении вперед с грузом 3 5т (15±1) км/ч

Примечание при расчете модели по пунктам 3 и 4, учитывалось несколько вариантов дорожной поверхности Для данной техники характерны поверхности из бетонных плит, из заливного бетона и асфальта

Анализ вибронагруженности существующего автопогрузчика позволил выявить значения виброускорений превышающие или отличающиеся от допустимых значений виброускорения по ГОСТ 12 1 012-90 на величину меньше погрешности измерения прибора при режимах №3 по оси X, №4 по осям ХшХ-корректированный уровень, а также при режиме №3 по оси X в среднегеометрической частоте 1 Гц

Используя разработанную методику, проведен расчет вибронагруженности существующего автопогрузчика, результаты расчетов сравнивались с имеющимися экспериментальными данными Расчетные значения лежат в пределах доверительного интервала экспериментальных измерений Этот вывод позволил продолжить работу с моделью и методикой

С помощью методики рассмотрены несколько типовых режимов движения автопогрузчика, на их основе произведены расчеты и подбор рациональных значений параметров эластичных элементов

Предварительный анализ каждого узла в отдельности и последующий всей машины в целом, позволил сформулировать и разработать конструктивные решения элементов погрузчика, при которых уровень вибронагруженности на сидении снизился до безопасного уровня, и соответствует действующим стандартам безопасности В результате сформулированы практические рекомендации по изменению параметров автопогрузчика (таблица 1,2), на основе которых произведена модернизация системы подрессоривания машины Пример элемента модернизированной подвески СА показан на рис 11

Таблица 1

Изменения параметров эластичных элементов погрузчика_

Наименование элементов погрузчика (рисунок 8) Было Стало Угол наклона опоры было/стало продольный, поперечный

Коэфф жесткости, н/м Коэфф демпфирования, нс/м Коэфф жесткости, н/м Коэфф демпфирования, нс/м

С1 3x10° 3100 ЗхЮ6 3100 0°, 0712°, 5°

С2 2x10" 1600 2x10" 1600 0°, 078°, 5°

СЗ 4x106 400 4x10" 400 0°, 070°, 0°

С4 6x106 410 6x10" 410 0°, 070°, 0°

С5 1,4x10° 200 6x10" 400 0°, 070°, 0°

С6 1,4x10" 210 4x10° 400 0°, 070°, 0°

С7 13x10^ 60 10x10° 4 0°, 070°, 0°

С8 13х10э 60 10х103 4 0°, 070°, 0°

Таблица 2

Изменение геометрических параметров элементов погрузчика

Обозначение параметра Величина,м Обозначение параметра Величина,м

Было Стало Было Стало

112 0 460 0 460 г12 0 290 0 290

121 0 575 0 460 г21 0 175 0 290

124 1 555 _, 1 555 г24 0 050 0 050

142 0 810 0 820 г42 0 400 0 390

123 1335 1 355 г23 0 600 0 600

132 0 967 0 967 г32 0 967 0 967

145 0 205 0 152 г45 0 045 0 125

154 0 125 0 125 г54 0 125 0 125

В процессе исследований опытной машины получены расчетные колебательные процессы на сидении водителя В качестве примера, подробно, рассмотрен расчет подвески СА Для испытаний эффективности подвески СА разработан и изготовлен стенд При исследовании СА на стенде и при его установке в КМ, возник вопрос выравнивания посадочной плоскости опор корпуса (кузова) и плоскости опор СА Разработана методика нивелировки СА и ограждения, которая может использоваться при установке любых подрессореных arpe-

гатов. имеющих более трех опор. Цель методики заключается в уменьшении влияния избыточной точки опоры на качество виброизоляции.

В результате разработанной методики, был проведен анализ рассматриваемой модели автопогрузчика, сформулированы практические рекомендации. Найдены характеристики упруго-диссипативных элементов и места их расположения. Все рекомендации учтены при разработке опытного образца.

Рис. 11. Внешний вид элемента подвески СА автопогрузчика ДП 3510: а - задняя опора серийной подвески СА; б - задняя опора модернизированной подвески

Четвертая глава посвящена выполнению экспериментальных исследований.

Экспериментальные исследования проводились на серийном и модернизированном дизельном погрузчике ДП 3510 на внутрицеховых площадках и испытательной площадке ОАО МЗиК с использованием специального измерительного оборудования.

При экспериментальных исследованиях определены следующие параметры

- характеристика микропрофиля дорожного покрытия (бетонные плиты, заливной бетонный пол, асфальт) - после обработки, использовались для расчетных исследований,

- значения вибрационной нагрузки на сидении водителя при движении погрузчика по ГОСТ 12 1 012-90 и ГОСТ 16215-80 при транспортной и транс-портно-технологической вибрации Дополнительно при скорости 15 км/ч и 5 км/ч по различным покрытиям, и в неподвижном состоянии на холостом ходу с грузом и без

Планирование эксперимента проведено согласно методике изложенной в ГОСТ 12 1 012-90 и ГОСТ 12 1 049-86 Где выбор числа наблюдений определяется по критерию соответствия доверительному интервалу ±3 дБ с доверительной вероятностью 0,95

Пример обработки результатов испытаний, для режима №1, показан на рис 12

130 180 110 90 80 70 60 50 40 30

го 10

\ С

у? *

й

Г—1 Р1 V

/ V ~I /

/

/ * / Ь *

* *

* / \

/ Г/ *

/ / /

г 4 3 16 31 5 63 Эквив

По оси X (продольная ось)

130 120 110 90 80 70 60 50 40 30

По оси X (вертикальная ось) 121 Экспериментальные данные

О Расчетные данные

Рис 12 Сравнительные диаграммы виброускорений на сидении оператора-водителя

В пятой главе проведено сравнение расчетно-теоретических и экспериментальных результатов, доказана адекватность разработанной математической модели.

При проверке сходимости результатов использовались данные расчетов по программе "Расчет параметров колебательных движений основных элементов автопофузчика" и средние значения показателей, полученных в результате обработки испытаний автопогрузчика.

Экспериментальные данные находятся в пределах доверительного интервала (±ЗдБ), что позволяет считать, разработанную математическую модель адекватной, то есть, предложенная методика, позволяет описать реальность с достаточной точностью. Поэтому данная методика может использоваться в проектных организациях, а также в учебном процессе образовательных учреждений для оценки и снижения вибрационных нагрузок автопогрузчика на этапе проектирования и в методических целях.

Вначале оценивалась адекватность существующей модели, а затем аналогичные исследования были проведены для модернизированной машины. Наиболее наглядная форма преподнесения результатов измерений приведена на рис. 13 (режим №3).

2 4 8

Существующий (Экспериментальный) Модернизированный (Экспериментальный)

16 31.5 63 ЗКЕИВ

^ Существующий (Расчетный) 33 Модернизированный (Расчетный)

И Уровень транспортной вибрации по ГОСТ 12.1.012-90 □ Уровень транспортно-технологической вибрации по ГОСТ 12.1.012-90

Рис. 13. Диаграмма сравнения полученных различными способами виброускорений на

сидении автопогрузчика

По результатам проведенных исследований, рассчитанные, измеренные и нормативные допустимые значения виброускорений скомпилированы в таблице №3.

Таблица 3

Сравнение допустимых расчетных и экспериментальных виброускорений

Норма или значения, дБ, для среднегеометрических частот

Наименование показателей октавных полос в Гц

1 2 4 8 16 31,5 63 Корректированный уровень

Допустимые значения виброускорения (ГОСТ 12 1 012-90)

1) транспортная вибрация (движение без 1руза

со скоростью

(15±1)км/ч) по оси Х,У 112 ИЗ 118 124 130 136 142 112

по оси Ъ 121 118 115 116 121 127 133 115

2)Транспортно-

технологическая вибра-

ция при оперировании

грузом на месте и в дви- - 112 109 110 115 121 127 109

жении (с грузом и без

груза) со скоростью (5+1)км/ч

Расчетные значения

виброускорений ДП

3510, режима №1 по оси X 100,5 89 5 72,2 70 6 84 5 109 3 110 100 9

по оси £ 102 1 90 3 76 8 67,6 72 3 110 88,6 100 4

№2 по оси X 73,2 70,2 60,1 63 66,9 110,2 117,8 90,2

по оси Ъ 75 5 67 6 60,1 63,2 67,8 110,5 100,1 98,6

№3 по оси X 108,9 107,2 98 4 104,8 107,6 112 110,6 Ш 3

по оси Ъ 108,3 106,6 106,4 99,9 98 2 99,7 88 109,8

№4 по оси X 105 108,1 106,5 106,6 100,4 103,1 105,1 110,4

по оси Ъ 105,1 113,2 113,6 95,2 95,4 93,2 87 115,3

Экспериментальные значения виброускоре-

ния ДП 3510, режима №1 по оси X 102,2 92,1 73,1 72,3 86,8 111 112,6 103

по оси Ъ 104 2 92,9 78 6 68 75 112,8 90 5 103

№2 по оси X 74,4 71 70,1 71 83,1 112,5 119,2 92

по оси Ъ 77,3 69 8 62,8 65,6 69,6 112,6 102 100,7

№3 по оси X 111,1 109 1 100,9 107 5 109,5 114,1 112 6 ИЗ

по оси Ъ 109,3 107,7 107,7 100,3 100,4 100,8 90 1 110,9

№4 по оси X 105 7 107 105,5 104,2 100,2 104,3 107,2 109 9

по оси 7 103,4 111,8 112,4 93 1 94,5 94 4 89,8 114,1

Расчетные значения виброускорений модернизированного автопогрузчика, режима №1 по оси X по оси Z 98 2 89 70,1 73 88,2 114,3 115 99 4

100 3 89,6 73 5 64,3 72,2 113,2 96,5 102,1

№2 по оси X по оси Z 69,1 68,2 67,5 69,3 67,9 108,8 114 87,5

75,2 66,2 59,3 63,1 65 109,1 99 97 2

№3 по оси X по оси Z 101,1 108,5 100,2 108,5 108,5 114 110 109,6

110,1 108 106,8 100,5 101 100,2 91,1 110,8

№4 по оси X по оси Z 103,8 106,2 102,5 101,2 98,2 101,5 105 108,5

100,1 108 109 91 91,5 92 91,2 110,6

Экспериментальные значения виброускорения модернизированного автопогрузчика, режима №1 по оси X по оси Z 100 4 90 72 73,5 87,4 112 1132 100 7

102 1 912 75 2 65 3 74 5 112 95 101 6

№2 по оси X по оси Z 71 1 70 2 69 1 70 2 81 6 1104 115 3 89

76 8 68 60 2 64 1 67 111 8 100 4 99 8

№3 по оси X по оси Z 99 2 107 98 106 3 106 3 ИЗ 7 112 108

108 8 106 105 1 98 9 99 99 5 89 109 1

№4 по оси X по оси Z 104 2 105 6 104 9 103 8 99 2 103 6 106 2 108 8

102 8 ПОЗ 111 92 4 93 93 88 8 1127

Несмотря на то, что создан математический аппарат, адекватно отражающий реальную среду, проведенные работы по созданию математической модели позволили определить направление дальнейшего развития данной темы Колебательные процессы в работе рассматривались на макроуровне, рассмотрение этих процессов на микро- и метауровне позволит более детально взглянуть на процессы происходящие при колебании КМ и на качественно ином уровне заняться задачами оптимизации

Выбранное программное обеспечение и язык программирования позволяют еще подробней рассмотреть и конкретизировать математическую модель КМ при стабильном функционировании комплекса программ

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1 Разработана математическая модель колебательного движения элементов КМ, базирующаяся на объектно-ориентированном подходе Модель описывает относительное перемещение, виброускорение и виброскорость структурных элементов КМ

2 Сформулирован алгоритм позволяющий рассчитывать показатели виб-ронагруженности на сидении водителя КМ с использованием разработанной методики

3 Разработан комплекс программных средств, основанный на математической модели и алгоритме, позволяющий в режиме реального времени рассчитывать показатели вибронагруженности любого элемента КМ

4 Разработана методика анализа и снижения вибронагруженности на сидении оператора-водителя колесной машины с помощью подбора упругодемп-фирующих элементов с целью выполнения требований ГОСТ 12 1 012-90, Сформулированы практические рекомендации

5 Выполнен комплекс расчетных исследований На основе исследований найдены рациональные значения параметров автопогрузчика ДП 3510

Коэффициенты жесткости (коэффициенты демпфирования)

- передних опор СА в вертикальном направлении Зх10б н/м (3100 нс/м), задних 2x106 н/м (1600 нс/м),

- передних колес 4х10б н/м (400 нс/м), задних 6х10б н/м (410 нс/м),

- передних опор ограждения 6х10б н/м (400 нс/м), задних 4х10б н/м (400

нс/м),

- передних опор сидения 10х103 н/м (4 нс/м), задних 10х103 н/м (4 нс/м)

Массы элементов погрузчика не изменены Исследования показали, что

незначительное изменение массы, в допустимых пределах, не целесообразно Геометрические размеры погрузчика - расположение опор 112=046, 121=0 46, 124=1 555, 142=0 82, 123=1 355, 132=0 967, 145=0 152, 154=0 125, г12=029, г21=0 29, г24=0 05, г42=0 39, г23=0 6,132=0 967, г45=0 125, г54=0 125

6 На основе выполненных расчетных исследований произведена модернизация серийного автопогрузчика ДП 3510 для проведения экспериментальных исследований

7 Выполнены экспериментальные исследования модернизированного автопогрузчика, которые позволили дополнить практические рекомендации и оценить сходимость расчетных и экспериментальных исследований '

Для снижения вибронагруженности на рабочем месте оператора водителя разработаны практические рекомендации и выводы

- исходя из конструктивных особенностей, применение на ДП 3510 трех опорной подвески СА не целесообразно, это потребует существенных изменений в конструкции Это касается и подвески ограждения,

- снижение жесткости шин незначительно влияет на вибронагруженность неподвижного автопогрузчика (КМ), но существенно сказывается при режиме движения Также снижение жесткости негативно влияет на устойчивость ма-

шины и энергозатраты при передвижении В результате исследований жесткость шин на модернизированном автопогрузчике не изменена

8 Сравнение расчетных и экспериментальных данных позволило сделать вывод, что разработанная методика позволяет получить расчетные результаты в пределах доверительного интервала ±ЗдБ с вероятностью 0,95

9 В результате работы снижено динамическое воздействие на водителя за счет подбора характеристик упругодемпфирующих элементов КМ

10 Результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также комплекс программных средств внедрены в ОАО МЗиК г Екатеринбург, в отделе главного конструктора и на кафедре "Автомобили и тракторы" УГТУ-УПИ в учебном процессе подготовки инженеров по специальностям 190201 -Автомобиле- и тракторостроение и 190202 - Многоцелевые гусеничные и колесные машины

Основные научные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1 Козубский А М Снижение вибраций на погрузчиках средней грузоподъемности/А М Козубский,ЕЕ Баженов//Науч тр 7-йОтчета Конф Молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ сб ст- Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005 - 4 2 - С 112-113

2 Козубский А М Уровень вибраций на рабочем месте погрузчика /А М Козубский, Е Е Баженов// Транспортно-технологические машины Матер международ научно-техн конф , посвященной 30-летнему юбилею кафедры "Строительные и дорожные машины " - Н Новгород, НГТУ,2004 - С 36-38

3 Козубский А М Упрощенная методика выбора характеристик подвески силового агрегата /А М Козубский, Е Е Баженов //Науч тр 9-й Отчета Конф Молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ сб ст - Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006 - 41 - С 111-112

4 Козубский А М Собственные колебания силового агрегата /А М Козубский, ЕЕ Баженов //Науч тр 10-й Отчетн Конф Молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ сб ст - Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006 - С 81-83

5 Козубский АМ Анализ вибронагруженности малогабаритного погрузчика/А М Козубский, Е Е Баженов// Проблемы и достижения автотранспортного комплекса Матер 3-й всероссийской научно-техн конф / Под общ ред ЕЕ Баженова - Екатеринбург УГТУ-УПИ,2005 - С 100-102

6 Козубский А М Проблемы и перспективы инновационного развития машиностроительной отрасли / А М Козубский, Е Е Баженов // Болонский процесс развитие менеджмента и маркетинга материалы III Международной научно - практической конференции, 12-13 декабря 2006г в 2ч Екатеринбург УГТУ-УПИ, 2006 Ч 1 - С 239-241

7 Козубский А М Анализ собственных колебаний силового агрегата/ А М Козубский, Е Е Баженов // Проектирование колесных машин Матер международ научно-техн конф , посвященной 70-летию кафедры "Колесные ма-

шины " МГТУ им. Н.Э. Баумана 22-23 ноября 2006г. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - С.378-381.

Баженов Е.Е. Математическое моделирование динамического поведения основных узлов автопогрузчика с помощью объектно-ориентированного подхода и теории графов / Баженов Е.Е., Буйначев С.К., Козубский A.M. // Транспорт Урала. - 2007. - № 3(14). - С. 29-33.

Отпечатано в типографии ООО «Издательство УМЦ УГШ» 620078, Екатеринбург, ул. Гагарина, 35а, оф. 2. Заказ ¿СОН Тираж /00 экз.

Введение. ^

1. Состояние вопроса и постановка задач исследования.

1.1. Общие сведения о вибрации в колесных машинах.

1.2. Способы снижения вибронагруженности.

1.3. Способы моделирования вибраций.

1.4. Выводы и задачи исследования.

2. Теоретические исследования.

2.1. Разработка математической модели колебательного движения элементов колесных машин.

2.2. Алгоритм решения модели.

2.3. Методика снижения вибронагруженности.

Сложность колесных машин (КМ) с каждым годом растет, увеличивается количество и мощность источников колебаний. Стандарты безопасности с каждым годом становятся жестче. Потребитель стал разборчивей и обращает внимание на все технические характеристики продукта, в том числе и на эргономику рабочего места машины, одним из показателей которой является вибронаг-руженность.

Вибрационная нагрузка становится неформальным конкурентным фактором, определяющим лояльность потребителя к транспортному средству. В результате вибрационного воздействия увеличивается утомляемость оператора, что приводит к снижению его трудоспособности. И, не редко, способствует развитию профессиональных заболеваний.

Обеспечением требуемой вибронагруженности машин занимаются на этапе проектирования с целью создания комфортных условий на рабочем месте водителя. Для этого существует множество методик и рекомендаций. Опыт зарубежных компаний показывает, что наименее затратной методикой является оптимизация упруго-диссипативных элементов транспортного средства.

Актуальность работы обусловлена необходимостью дальнейшего совершенствования методов исследования вибронагруженности, которые позволили бы более точно и быстро, на стадии проектирования прогнозировать вибрационную нагрузку на водителя и соответствовать постоянно ужесточающимся требованиям стандартов.

Следует отметить, что борьба с вибрацией на транспортных машинах является важной социально-экономической проблемой в промышленном и сельскохозяйственном машиностроении. Производственная вибрация выступает как вредное явление, она оказывает негативное воздействие как на сами машины -на источники, увеличивает износ, снижает надежность и долговечность так и оказывает вредное воздействие на человека. Воздействие вибрации на человека вызывает у него повышенную утомляемость, притупляет внимание, и как следствие снижает производительность, качество труда и увеличивает вероятность различного рода аварий и происшествий, т.е. снижает безопасность выполнения операций. Также интенсивное и продолжительное воздействие может привести к профессиональной, в этой области, болезни, называемой вибрационной болезнью.

Даже, несмотря на то, что проблеме снижения вибраций уделяется очень большое внимание, эта проблема остается нерешенной. Это возникает из-за постоянно возрастающей форсированности машин, увеличения их скоростей. С другой стороны идет постоянное ужесточение санитарных норм вибронагру-женности.

Сложность агрегатов и машин постоянно растет, а вследствие этого усложняется и характер колебаний. В настоящее время в чистом виде гармонические колебания отсутствуют на транспортных средствах, а имеют место широкополосные полигармонические (колебания, которые можно представить в виде конечной тригонометрической функции) или случайные колебания. Борьба с резонансными режимами и снижение уровня таких колебаний является очень сложной задачей.

Цель работы. Снижение динамического воздействия на водителя за счет подбора характеристик упругодемпфирующих элементов колесной машины.

Задачи исследования. Сформулированная цель и проведенный анализ актуальности работы позволили определить следующие основные задачи диссертационной работы:

- разработать математическую модель колебательных движений элементов КМ;

- на основе обоснованной математической модели разработать алгоритм расчета показателей вибронагруженности на сидении водителя;

- разработать комплекс программных средств необходимых для поиска рациональных упругодемпфирующих характеристик элементов;

- разработать методики анализа и снижения вибронагруженности на сидении оператора-водителя колесной машины с помощью подбора упругодемпфирующих элементов с целью выполнения требований ГОСТ 12.1.012-90

Вибрационная безопасность»;

- выполнить комплекс расчетных исследований;

- разработать опытную конструкцию на основе выполненных исследований;

- выполнить экспериментальные исследования;

- доказать адекватность разработанной математической модели КМ.

Научная новизна. При выполнении работы получены следующие новые результаты:

- разработана математическая модель колебательного движения элементов КМ, которая отличается от известных тем, что базируется на объектно-ориентированном подходе и может масштабироваться до объектов любой сложности;

- разработана методика анализа вибронагруженности, позволяющая на ранней стадии проектирования обосновывать параметры упруго-диссипативных элементов, а именно, их жесткости, демпфирующей способности и места расположения, с целью снижения вибронагруженности на рабочем месте водителя;

- разработан комплекс программных средств, необходимый для реализации предложенной методики на языке программирования Python, позволяющий рассчитывать величину вибрационной нагруженности на сидении водителя и получать виброхарактеристики элементов КМ;

- обоснованы наиболее рациональные параметры упругодемпфирующих элементов системы подрессоривания автопогрузчика ДП 3510;

На защиту выносятся следующие результаты научной работы.

1. Математическая модель КМ для исследования колебательного движения его элементов.

2. Методика расчета и снижения вибронагруженности за счет оптимизации параметров упругих элементов КМ, а именно их жесткости, демпфирующей способности и места расположения.

3. Результаты теоретических, расчетных и экспериментальных исследований системы подрессоривания КМ и ДП 3510;

4. Практические рекомендации по снижению вибрационных нагрузок на оператора-водителя исследуемой КМ.

Практическая ценность. Разработанная методика снижения вибронаг-руженности позволяет на стадии проектирования спрогнозировать вибронагру-женность на рабочем месте водителя и научно обосновать выбор рациональных характеристик виброизоляторов. Разработанные практические рекомендации позволяют использовать принципы функционального проектирования при разработке подвески силового агрегата (СА) и других агрегатов КМ.

4.3.3.6 Заключение.

Разработанная методика нивелировки СА и кабины способствует снижению вибрационных характеристик на рабочем месте водителя. При использовании данной методики при проведении экспериментальных исследований, увеличивается точность результатов. Также при серийном изготовлении и сборке системы подрессоривания агрегатов КМ, снижается фактор низкого качества изготовления.

4.5. Результаты экспериментальных исследований

Проводя замеры значений виброускорений, мы получаем только выборочную совокупность измерений. Необходимо найти такой объем выборки п, что бы вероятность Р отклонения выборочного среднего у от генерального среднего т на величину большую £ была ровна 0,95 [76]. Рекомендации по выбору количества измерений приведены в нормативных документах [38].

При выборе опорной поверхности для испытаний учитывались нормативные документы. Например, стандарт определяющий качество дорожного покрытия на площадках, где используется автопогрузчик, ГОСТ 24282-97 "Машины напольного безрельсового электрифицированного транспорта. Методы испытаний " вводит термин испытательная площадка - это горизонтальная площадка или дорога с твердым сухим ровным и цементированным покрытием, обеспечивающим воспроизведение значения коэффициента сцепления колес с дорогой, достаточного для достижения требуемого торможения. Допускаются высоты неровностей профиля поверхности площадки не более Змм на длине 1м и местные уклоны не более 0,5 %.

В реальности, опорная поверхность несколько отличается от параметров испытательной площадки. Обычно внутрицеховое и межцеховое покрытие состоит из железобетонного заливного пола или составлено из железобетонных плит, которые могут быть разной длины и качества рабочей поверхности.

Экспериментальные исследования проводились на серийном и модернизированном дизельном погрузчике ДП 3510 на внутрицеховых площадках и испытательной площадке ОАО МЗиК с использованием специального измерительного оборудования (результаты замеров в приложении Г).

При экспериментальных исследованиях определены следующие параметры:

- характеристика микропрофиля дорожного покрытия (бетонные плиты, заливной бетонный пол, асфальт). Замеры проводились с учетом методики СТО МАДИ 2066517.1-2006; Также использовалась заводская методика, предусматривающая приближенный замер микропрофиля дороги, относительно линеала.

- значения вибрационной нагрузки на сидении водителя при движении погрузчика по ГОСТ 16215-80 и ГОСТ 12.1.012-90 при транспортной и транс-портно-технологической вибрации. Дополнительно при скорости 15 км/ч и 5 км/ч по различным покрытиям, и в неподвижном состоянии на холостом ходу с грузом и без.

Планирование эксперимента проведено согласно методике изложенной в нормативных документах [38,31]. Где выбор числа наблюдений определяется по критерию соответствия доверительному интервалу ±3 дБ с доверительной вероятностью 0,95.

Пример обработки результатов испытаний показан на рис. 4.13.

Де

130

1с 0 110 90 йП 70 г. и с,0 40 30 £0 10

1 £ 4 8 16 31. j 63 Эк вив а)

Де

130 120 110 9 Л 80 70 60 50 40 30 го

16

31.5

-НКВ1 1В б)

Экспериментальные данные П Рас 11 четные данные

Рис. 4.13. Сравнительные диаграммы виброускорений на сидении оператора-водителя, режим №1: а-по оси X (продольная ось), б-По оси 2 (вертикальная ось)

1. Автомобили: Испытания В.М. Беляев, М.С. Высоцкий, Л.Х. Гилелес и др.; Под ред. А.И. Гришкевича, М.С. Высоцкого. Минск: Вышэйш. шк., 1991.-187 с.

2. Автомобильные шины: Конструкция, расчет, испытание, эксплуатация В.Л. Бидерман, Р.Л. Гуслицер, С П Захаров и др.; Под общ. ред. В.Л. Бидермана. М Госхимиздат, 1963. 383 с.

3. Агейкин Я.С. Динамика колесной машины при движении по неровной грунтовой поверхности Я.С. Агейкин, Н.С. Вольская; Моск. гос. индустр. ун-т. М., 2003. 122 с.

4. Амосов А.А., Дубинский Ю.А., Копченова Н.В. Вычислительные методы для инженеров: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1994. 544с.: ил.

5. Андреева-Галанина Е. Ц. Вибрация и ее значение в гигиене труда. Л.: Медгиз, 1956.- 190 с.

6. Бать М.И. Теоретическая механика в примерах и задачах М.И. Бать, Г.Ю. Дханелидзе, А.С. Кельзон. М.: Наука. Т.2: Динамика. 9-е изд., перераб.-1990.-675с.

7. Безбородова Г.Б. Моделирование движения автомобиля Г.Б. Безбородова, В.Г. Галушко. Киев: Вища шк., 1978. 167 с.

8. Безверхий Ф. Основы технологии полигонных испытаний и сертификация автомобилей Ф. Безверхий, Н.Н. Яценко. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1996. 567 с.

9. Белов СМ. Тракторы: 4.

10. Испытания С М Белов, А.Б. Солонский; Под общ. ред. В.В. Гуськова. Минск: Вышэйш. шк., 1986. 182 с.

11. Беляев В.П. Автоматизированные системы испытаний автомобилей и тракторов: В 2 ч. Юж.-Урал. гос. ун-т. Челябинск. Ч. 1. 2000. 62

12. Бендат Дж. Применение корреляционного и спектрального анализа Дж. Бендат, А. Дж. Пирсол; Пер. с англ. А.И. Кочубинского, В.Е. Привальского; Под ред. И.Н. Коваленко. М.: Мир, 1983. 312 с.

13. Березин И.С, Жидков Н.П. Методы вычислений. М., Физматгиз, 1962, Т.2,- 639 с.

14. Бидерман В.Л. Прикладная теория механических колебаний. М., "Высшая школа", 1972.- 416 с.

15. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. М.: Высш. шк., 1980.408 с.

16. Бойков В.П. Шины для тракторов и сельскохозяйственных машин В.П. Бойков, В.П. Белковский. М.: Агропромиздат, 1988. 240 с.

17. Борисов С В Подвеска автомобиля С В Борисов, А.И. Архипов, В.И. Осипов; МАДИ (ТУ). М. Ч. 1. 1995. 52 с.

18. Борщаговский И.Я. Обшая вибрация и ее влияние на организм человека. М., Медгиз, 1963. 634 с. 19.

19. Булгаков Б.В Колебания. М., Гостехиздат, 1954. 877 с. Бутенин Н.Б. Курс теоретической механики Н.В. Бутенин, ЯЛ. Лунц, Д.Р. Меркин: В 2 т. 4-е изд., испр. М.: Наука. Т.2: Динамика. 1985.596 с.

20. Бухарин П.А. Испытания автомобилей с использованием электрических методов измерения. 2-е изд., перераб. и доп. М. -Л.: Машгиз, 1962. 227 с.

21. Вентцель Е.С Теория вероятностей. 8-е изд., стер. М.: Высш. шк.,

22. Вейц В.Л., Кочура А. Е. Динамика машинных агрегатов с двигателем внутреннего сгорания. Л,, «Машиностроение» 1976г.- 384 с.

23. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью Тр. НАМИ. Вып. 120; Под ред. И.С Лунева.-М.: НАМИ, 1970.-153 с.

24. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./Ред. Совет: В 41 В. Н. Челомей (пред.). М.: Машиностроение, 1981 Т.З. Колебания машин, конструкций и их элементов. Под ред. Ф. М. Диментберга, К.С. Клесникова. 1980. 544 с ил.

25. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./Ред. Совет: В 41 В. Н. Челомей (пред.). М.: Машиностроение, 1981 Т.

26. Измерения и испытания. Под ред. М. Д. Генкина. 1981. 496 с ил.

27. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. Т.6. 2-е изд., испр. И доп./Ред. Совет: К.В. Фролов (пред.). М.: Машиностроение, 1995 Защита от вибрации и ударов/ Под ред. К. В. Фролова. 456 с ил.

28. Возжова А.И., Захаров В.К. Защита от щума и вибрациии на современных средствах транспорта. Л., Медицина, 1968.- 326 с.

29. Габов Ю.А. Динамика силовых установок с порщневыми двигателями: учебное пособие/ Екатерибург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. 178с.

30. Гоберман В.А. Колесные и гусеничные машины: Математическое моделирование и анализ технико-эксплуатационных свойств В.А. Гоберман, Л.А. Гоберман; Моск. гос. ун-т леса. М., 2002. 321 с. 31. ГОСТ 12.1.049-86 Вибрация. Методы измерения на рабочих местах самоходных строительно-дорожных машин. М.: Издательство стандартов, 1986. 6 с. 32. ГОСТ 12.4.012-83 Вибрация. Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования. М.: Издательство стандартов. (Ленингр. Отд-ние),

31. Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 1990.-46 с. 39. Г. Россум и др. Язык программирования Python./ Пер. с англ. М. СПб.: АНО "Институт Логики" "Невский диалект", 2001. 635с.

32. Двигатели внутреннего сгорания. В Зкн. Кн.

33. Динамика и конструирование: Учеб./В.Н. Луканин, И.В. Алексеев, М.Г. Шатров и др.; Под ред. В.Н.Луканина. М.: Высщ. Шк., 1995 319 с ил.

34. Динамика системы дорога шина автомобиль водитель. Под ред. А. А. Хачатурова, М., «Машиностроение», 1976. 535 с с ил.

35. Динамика управляемых машинных агрегатов. Вейц В.Л., Коловский М.З., Кочура А.Е.-М.: Паука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984.- 352с.

36. Дьяков И.Ф. Теория автомобиля: Методы расчета эксплуатационных свойств Ульянов, гос. техн. ун-т. Ульяновск, 2000. 100 с.

37. Житомирский В.К. Механические колебания и практика их устранения.

38. Защита от шума и вибрации на современных средствах транспорта. Вожжова А.И. и Захаров В.К., 1968.

39. Зенкевич О., Метод конечных элементов в технике. Пер. с англ. Под ред. Б. Е. Победри. -М.: Мир, 1975. 542 с.

40. Иванович В. А., Онищенко В. Я., Защита от вибрации в машиностроении. М Машиностроение, 1990. 272 с ил. 48. Й. Виттенбург. Динамика систем твердых тел. Паучный редактор П.Я. Корсоюцкая. М.:Мир, 1980. 290с.: ил.

41. Канатников А.Н., Крищенко А.П. Аналитическая геометрия: Учеб. для вузов. 2-е изд. Под ред. B.C. Зарубина, А.П. Крищенко. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 388 с.

42. Колебания автомобиля: Испытания и исследования ЯМ. Певзнер, Г.Г. Гридаев, А.Д. Конев, А.Е. Плетнев; Под ред. Я.М. Певзнера. М.: Машиностроение, 1979.-208 с.

43. Колесников B.C. Компьютерные технологии проектирования автотранспортных средств B.C. Колесников, В.В. Персианов, В.К. Александров. Волгоград: Волгогр. комитет по печати, 1995. 136 с.

44. Коловский М.З. нелинейная теория виброзащитных систем. М. "Паука", 1966.- 317с.

46. Кравец В.Н. Исследование эксплуатационных свойств Вынужденные колебания упругих систем при произвольном периодическом нагружении. Труды ПАМИ. Вып. 94. М., специализированных автотранспортных средств В.П. Кравец, Е.М. Кудряшов, Р.А. Мусарский Пятое Всесоюз. науч.-техн. совещ. «Динамика и прочность автомобиля»: Тез. докл. М., 1992. 47-49.

47. Кравец В.Н. Математическая модель для исследования колебаний легкового автомобиля В.Н. Кравец, Н.Е. Казачек Изв. Акад. инж. наук РФ им. акад. A.M. Прохорова. Трансп.-технологич. машины и комплексы; Под ред. Ю.В. Гуляева М. Н. Новгород: НГТУ, 2003. Т. 5. 252256.

48. Курков В., Метод конечных элементов в задачах динамики механизмов и приводов. -СПб.: Политехника, 1992. 222 с.: ил.

49. Мельников А.А. Теория автомобиля: Колебания и плавность хода Пижегород. гос. техн. ун-т. Н. Новгород, 1998. 111 с. 58. МС ИСО 2631-

50. Руководство по оценке воздействия общей вибрации на тело человека. М.: Изд-во стандартов, 1980. 20 с.

51. Мяченков В. И., Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов. Справочник Под ред. В. И. Мяченков. М.: Машиностроение, 1989. -520 с. 60.

52. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. 207 с. О. Оре, Графы и их применение: Пер. с англ./ Под ред. И с предисл. И. М. Яглома. Изд. 3-е, стереотипное. М.: КомКнига, 2006. 168 с.

53. Пановко Я.Г. Введение

54. Пановко Я.Г. Дискретная колебательная модель тела человека и определение ее параметров. Машиностроение, 1974, JV24.

55. Пановко Я.Г. Потемкин Б.А., Фролов К.В. Определение параметров модели тела человека оператора при вибрационном и ударном воздействиях. Машиноведение, 1972, №3.

56. Писаренко Г.С, Яковлев А.П., Матвеев В.В. Вибропоглащающие свойства конструкционных материалов. Киев, «Наукова думка», 1971.

57. Полунгян A.A. Динамика колесных машин А.А, Полунгян, А.Б. Фоминых; Под ред. А.А. Полунгяна; МГТУ им. Н.Э. Баумана. М., 1995.-87 с.

58. Полунгян А.А. Колебания колесной машины и ее систем А.А. Полунгян, А.Б. Фоминых, Л.Ф. Жеглов; МГТУ им. Н.Э. Баумана. М 1992. 108 с.

59. Потураев В.Н.Резиновые и резинометаллические детали машин. М., «Машиностроение», 1966. 299 с.

60. Применение ЭВМ при конструировании и расчете автомобиля А.И. Гришкевич, Л.А. Молибошко, О.С. Руктешель, В.М. Беляев; Под обш. ред. А.И. Гришкевича. Минск: Вышэйш. шк., 1978. 264 с.

61. Проектирование полноприводных колесных машин: В 2 т. Б.А. Афанасьев, Н.Ф. Бочаров, Л.Ф. Жеглов и др.; Под обш- ред. А.А. Полунгяна. М Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. Т 1.-488 с.

62. Радиосвязь, вешание и телевидение под ред. Фортушенко А.Д. М.: Радио и связь, 1981.

63. Раймпель И. Шасси автомобиля: Амортизаторы, шины и колеса Пер. с нем. М.: Машиностроение, 1986. 317 с. 73.

64. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. М., Машиностроение, 1972.- 391 с. Рыков СП. Экспериментальные способности комплекс, исследования поглошаюшей и сглаживаюшей измерительный пневматических методики шин: Оборудование, и проведения экспериментов обработки результатов Брат. гос. техн. ун-т. Братск, 2002. 330 с.

65. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.566-96 Производственная вибрация, вибрация в помешениях жилых и обшественных зданий

66. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. М.: Машиностроение, 1985.

67. Стренг Г., Теория метода конечных элементов. -М.: Мир 1977. -349 с. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических Учебник для вузов. -Мн.: ДизайнПРО, 2004. 640с.: ил.

68. Теория движения колесных машин.: Учеб. Для студентов машиностроит. Спец. Вузов. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Машиностроение, 1990. 352с.: ил.

69. Тольский В.Е. Виброаккустика автомобиля. М.: Машиностроение, 1998.-144 с, ил.

70. Тольский В.Е. и др. Колебания силового агрегата автомобиля. М., «Машиностроение», 1976, 266 с, с ил.

71. Тольский В.Е., Латышев Г.В. К расчету резиновых амортизаторов подвески автомобильного двигателя. «Автомобильная промышленность», 1963, №12, с. 26-29.

72. Фаворин М.В. Моменты инерции тел. Справочник. Под ред. М.М. Гернета. Изд. 2-е, перераб. И доп. М., "Машиностроение", 1977., 511с., сил.

73. Фролов К.В. Методы исследования колебаний в системах человекмашина. В кн.: Виброзащита человек-оператора и вопросы моделирования. М., Наука, 1973.

74. Фролов К.В., Фурман Ф.А. Прикладная теория виброзащитных систем. М.: Машиностроение, 1980. 276с., с ил.

75. Чернявский. А. О., Метод конечных элементов. Основы практического применения А.О. Чернявский. -М.: Машиностроение 2003. 29с.

76. Численные методы. Волков Е.А.: Учебное пособие. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982. 256 с.

77. Штойер Р. Многокритериальная оптимизация: Теория, вычисления и систем: