Tractors and Agricultural MachineryTractors and Agricultural MachineryТракторы и сельхозмашины0321-44432782-425XEco-Vector8733310.31992/0321-4443-2021-3-42-52ArticlesСтатьиResearch ArticleMathematical model of the cabin suspension system for grain and forage harvesters taking into account the dynamic properties of the supporting systemМатематическая модель системы подрессоривания кабины зерно- и кормоуборочных комбайнов с учетом динамических свойств несущей системыSirotinP. VСиротинП. В

PhD in Engineering

к.т.н.

spv_61@mail.ruLebedinskiyI. YUЛебединскийИ. ЮZhileykinM. MЖилейкинМ. М

DSc in Engineering

д.т.н.

Platov South-Russian State Polytechnic UniversityЮжно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. ПлатоваBauman Moscow State Technical UniversityМосковский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана15062021883NO3 (2021)№3 (2021)425208112021Copyright ©; 2021, Sirotin P.V., Lebedinskiy I.Y., Zhileykin M.M.Copyright ©; 2021, Сиротин П.В., Лебединский И.Ю., Жилейкин М.М.2021Sirotin P.V., Lebedinskiy I.Y., Zhileykin M.M.Сиротин П.В., Лебединский И.Ю., Жилейкин М.М.https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://journals.eco-vector.com/0321-4443/article/view/87333

The paper is devoted to the study of the vibrational state of the operator's workplace of a transport-technological machine with a supporting system that undergoes torsional and bending elastic deformations during operation. Based on the previously carried experimental studies, the relevance of the work was substantiated and the goal was set to develop a computational model of spatial vibrations of the cabin on a non-existent system in the form of elastic cantilever beams. An original mathematical model of cabin vibrations on an elastic foundation is presented. It takes into account the nonlinear elastic and dissipative properties of the supporting system structure. A variant of the implementation of the developed mathematical model using the example of the mathematical modeling environment Mathcad is proposed. As an example of calculating the dynamic properties of a bearing system, a case of using the MSC Adams software package with an integrated finite element calculation module Flex is shown. It is presented that taking into account the dynamic properties of the carrier system in the model makes it possible to calculate the vibration load of the cabin with high accuracy and reproduce the resonance phenomena caused by the natural modes of vibration of the carrier system and disturbances from technological sources. The results of the verification of the computational model based on the analysis of the convergence of the values of the full corrected vibration acceleration in the center of mass of the grain harvester cabin, as well as the vibration spectra in linear directions obtained by experimental and computational methods, are presented. Directions for the development of measures and technical solutions for improving the vibration load of operators of transport and technological machines who have active sources of power disturbances on board, as well as a supporting system that experiences elastic deformations during operation are proposed.

Работа посвящена исследованию вибрационное состояние рабочего места оператора транспортно-технологической машины с несущей системой, испытывающей в процессе эксплуатации крутильные и изгибные упругие деформации. На основе проведенных ранее экспериментальных исследований обоснована актуальность работы и поставлена цель, заключающаяся в разработке расчетной модели пространственных колебаний кабины на несущей системе в виде упругих консольных балок. Представлена оригинальная математическая модель колебаний кабины на упругом основании, в которой учитываются нелинейные упругие и диссипативные свойства конструкции несущей системы. Предложен вариант реализации разработанной математической модели на примере среды математического моделирования Mathcad. В качестве примера расчета динамических свойств несущей системы показан случай с использованием программного комплекса MSC Adams со встроенным конечно-элементным расчетным модулем Flex. Показано, что учет в модели динамических свойств несущей системы позволяет рассчитать вибронагруженность кабины с большой точностью и воспроизвести резонансные явления, обусловленные собственными формами колебаний несущей системы и возмущениями от технологических источников. Приведены результаты верифицикации расчетной модели на основе анализа сходимости значений полного корректированного виброускорения в центре масс кабины зерноуборочного комбайна, а также спектров вибрации в линейных направлениях, полученных экспериментальным и расчетным методами. Предложены направления по разработке мер и технических решений улучшения вибронагруженности операторов транспортно-технологических машин, имеющих на борту активные источники силовых возмущений, а также несущую систему, испытывающую в процессе эксплуатации упругие деформации.

combine harvesterforage harvestersmoothness of movementstabilization of movementvibration isolationvibration loadingworkplace safetyзерноуборочный комбайнкормоуборочный комбайнплавность ходастабилизация движениявиброизоляциявибрационные нагрузкибезопасность рабочего местаСиротин П.В., Жилейкин М.М., Сапегин А.Г., Зленко С.В. Предпосылки создания комплексной системы горизонтирования и подрессоривания остова зерноуборочных комбайнов // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 11. С. 21-29.Сиротин П.В., Лебединский И.Ю., Кравченко В.В. Анализ виброакустической нагруженности рабочего места операторов зерноуборочных комбайнов // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2018. № 1(53). С. 113-121.Abdul-Aziz A. Almosawi, Ayad J. ALkhafaji, Kamal M. Alqazzaz, «Vibration transmission by combine harvester to the driver at different operative conditions during paddy harvest», International Journal of Science and Nature, Vol. 7, 2016, p. 127-133.Jahanbakhshi, A., Ghamari, B., & Heidarbeigi, K. (2020). Vibrations analysis of combine harvester seat in time and frequency domain. Journal of Mechanical Engineering and Sciences, 14(1), 6251 - 6258. https://doi.org/10.15282/jmes.14.1.2020.04.0489P.V. Sirotin, I.Yu. Lebedinsky, M. I. Sysoev, «Combine harvester threshers operator workplace vibration load study and substantiation their secondary cushioning systems design principles», AIP Conference Proceedings 2188, 050030 (2019)Черненко А.Б., Гасанов Б.Г. Пневматические системы вторичного подрессоривания кабин многоосных автомобилей : монография. Юж.-Рос. Гос. Техн. ун-т (НПИ). Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ). 2012. 156 с.Шеховцов В.В., Победин А.В., Ляшенко М.В., Шеховцов К.В. Разработка модели и расчётные исследования подвески кабины транспортного средства // Проектирование колёсных машин: матер, всерос. науч.-техн. конф., посвящ 100-летию начала подгот. инж. по автомобильной специальности в МГТУ им. Н.Э. Баумана (25-26 дек. 2009 г.) / ГОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". М., 2010. С. 184-188.Корчагин П.А. Уравновешивание и виброзащита: монография. Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. 72 с.Месхи Б.Ч. Улучшение условий труда операторов комбайнов за счет снижения шума и вибрации : дис. … канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 1999. 132 с.Sirotin, P.V., Lebedinskii, I.Y., Zhileikin, M.M. et al. Test Bench for Vibration Isolation Systems. Russ. Engin. Res. 40, 551-555 (2020). https://doi.org/10.3103/S1068798X20070229Сиротин П.В., Лебединский И.Ю. Обоснование и анализ применения гибридных динамических моделей для исследования систем подрессоривания кабин зерно- и кормоуборочных комбайнов // Вестник аграрной науки Дона. 2018. № 42, Т. 2. С. 39-48.Жеглов Л.Ф., Фоминых А.Б. Оценка показателей вибрационной безопасности автомобиля в частотной области // Машиностроение и компьютерные технологии. 2017. № 12. С. 1-21.