Переходные характеристики колёсной машины с виброзащитным сиденьем

Обоснование: Ударные и вибрационные нагрузки, вызванные микрорельефом опорной поверхности, отрицательно влияют как на здоровье операторов наземных транспортно-технологических машин, так и на качество выполняемых работ из-за ухудшения реакций и внимательности. Эффективным средством смягчения динамических воздействий на операторов являются виброзащитные системы сидений. Разработка виброзащитных систем сидений операторов является актуальной задачей.

Цель: Разработать математическую модель машины с виброзащитной системой сиденья, учитывающую заданную силовую характеристику и коэффициенты демпфирования, которая позволит изучать реакцию системы на типовое воздействие при наезде колесами шасси на ступень. Модель должна определять переходные характеристики колёсной машины с виброзащитным сиденьем, обладать высокой скоростью расчета динамического процесса, что позволит оптимизировать большее количество параметров одновременно.

Методы: Для разработки используемой модели, рассматривается плоская расчетная схема наезда двумя колесами переднего моста одновременно на ступень заданной высоты.  Машина наезжает на ступень только передним мостом, высота ступени мала относительно колесной базы.  Вертикальные колебания центра масс были аппроксимированы линеаризованной моделью колебаний массы с одной поступательной степенью свободы.  Для моделирования вертикальной координаты движения основания сиденья используется дифференциальное уравнение движения массы шасси.  Приняты допущения о жесткой закрепленности кабины оператора на шасси и малости массы сиденья с оператором относительно массы шасси.  Расчетная схема для моделирования вертикальных колебаний массы сиденья с оператором относительно шасси, аналогична схеме колебаний для шасси относительно грунта.  Две схемы используются одновременно в одной имитационной модели. Моделирование вертикальных колебаний шасси и сиденья с оператором при наезде колесами шасси на ступень осуществляется с помощью имитационной математической модели в Российской среде имитационного моделирования SimInTech.

Результаты: В качестве примера использования разработанной имитационной модели, приведены результаты моделирования отдельного переходного процесса наезда колесами переднего моста машины на ступень высотой 0,1 м на скорости 1 м/с.  Результаты представлены в виде временных зависимостей вертикальных координат опорной поверхности, базового шасси, деформации виброзащитного механизма сиденья и соответствующих им временных зависимостей абсолютных скорости и ускорения сиденья с оператором. Определено максимальное значение абсолютного ускорения сиденья с оператором.

Заключение: Разработанная с использованием Российского программного продукта SimInTech имитационная модель наезда на ступень учитывает упруго-вязкие свойства шин, геометрию взаимодействия и нелинейность силовой характеристики виброзащитной системы. Модель позволяет быстро моделировать переходный процесс, что открывает возможность анализа множества вариантов и оптимизации параметров.