Определение передаточной функции пневматической подвески сиденья на стенде-гидропульсаторе



Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье представлены результаты испытаний пневматической подвески сиденья фирмы Sibeco с ножничным направляющим механизмом на одноопорном стенде с гидравлическим приводом производства индийской компании BiSS. Пневматическая подвеска сиденья относится к важнейшим составляющим системы виброзащиты человека-оператора транспортного средства. Для исследователей, инженеров и конструкторов, занимающихся вопросами повышения уровня комфортабельности новой автотракторной техники, очень важно определить динамические характеристики систем подрессоривания существующих моделей сидений с целью дальнейшего проведения конструктивных мероприятий по улучшению их виброзащитных свойств. Важнейшей динамической характеристикой, оценивающей виброзащитные свойства подвески сиденья, является передаточная функция. Цель испытаний - определение передаточной функции. Описана установка, включающая в себя металлические элементы соединения исполнительного механизма стенда-гидропульсатора и грузов, имитирующих подрессоренную массу, с подвеской сиденья, а также датчик силы, встроенный в конструкцию стенда, и датчики ускорений, закрепленные с торца на верхней раме и основании подвески. Исследования проводились на режимах гармонического возбуждения рассматриваемой системы подрессоривания с определенной частотой. С точностью до 0,001 g записывались временные реализации сигналов от датчиков ускорений, которые затем обрабатывались для получения среднеквадратических значений и подсчета величины передаточной функции. В ходе обработки и анализа полученных данных построены зависимости передаточной функции пневматической подвески сиденья от частоты кинематических воздействий стенда и выявлены резонансные частотные диапазоны. В заключение также определен характер изменения экспериментальной передаточной функции рассматриваемой системы подрессоривания сиденья с увеличением частоты возмущений.

Полный текст

Введение Выполнение сельскохозяйственных технологических и транспортных операций сопровождается генерацией вредных воздействий динамических нагрузок, вибраций и шума, что отрицательно сказывается на производительности, качестве работы и, главное, на здоровье человека-оператора, осуществляющего управление наземной тягово-транспортной техникой. Сиденье - последнее звено в сложной динамической цепи передачи механических колебаний от различных источников (двигателя, трансмиссии, неровностей дороги и т.д.) к телу человека. Для исследователей, инженеров, конструкторов, занимающихся вопросами повышения уровня комфортабельности автотракторной техники, очень важно определить динамические характеристики подвесок существующих моделей сидений с целью дальнейшего проведения конструктивных мероприятий по улучшению их виброзащитных свойств [1, 2]. Важнейшей динамической характеристикой, оценивающей виброзащитные свойства подвески сиденья, является передаточная функция [3, 4]: где - среднеквадратическое значение амплитуды ускорения на верхней раме (подушке сиденья) за время t при частоте возмущения f; - среднеквадратическое значение амплитуды ускорения возмущения на платформе стенда, закрепленной с основанием сиденья, за время t при частоте возмущения f. Цель исследований Целью данной работы является определение передаточной функции пневматической подвески сиденья по результатам стендовых испытаний. Объект исследования - сиденье Р405С/КА80НТ фирмы Sibeco с пневматической подвеской, которое широко применяется в автомобиле- и тракторостроении (рис. 1) [5]. Основание 1 является несущим элементом для всей конструкции и сопрягается со средней рамой 2 системой рычагов по типу «ножницы» 3, что позволяет раме 2 перемещаться строго по вертикали параллельно основанию 1, задействовав поступательно движущиеся ползуны 10. При достижении крайнего положения вниз средняя рама 2 упирается в ограничители хода 7. Одни из параллельных рычагов «ножниц» 3 жестко соединены между собой кронштейном 8. Между кронштейном 8 и основанием 1 под углом установлена пневматическая рессора 4 фирмы Continental Contitech SZ51-7 (рис. 2, поз. 1), представленная в качестве упругого элемента. В ее внутреннюю полость подается под давлением воздух, за счет чего подвеска приобретает упругую характеристику. На одном из рычагов «ножниц» 3 закреплен блок управляющих клапанов, который в зависимости от высоты подъема средней рамы 2 относительно основания 1 регулирует давление воздуха в пневматической рессоре 4. Таким образом, обеспечивается постоянное статическое положение оператора. На верхней раме 5 сбоку расположена специальная кнопка сброса воздуха, предназначенная для удобства посадки и выхода с рабочего места. Также между основанием 1 и одним из рычагов «ножниц» присутствует гидравлический телескопический амортизатор 9 фирмы MAYSAN TS 3034 (рис. 2, поз. 2), служащий для гашения колебаний. Верхняя рама 5 сопряжена со средней рамой 2 посредством системы рычагов 11, реализующей регулировку положения подушки сиденья по высоте и по крену (вперед, назад). Передняя и задняя часть верхней рамы 5 имеют возможность независимо друг от друга перемещаться по вертикали и блокироваться при помощи сопряжения пальцев ползунов 6 с зубчатой рейкой. Рис. 2. Упругодемпфирующие элементы подвески сиденья: 1 - пневматическая рессора Contitech SZ51-7; 2 - амортизатор MAYSAN TS 3034 Материалы и методы Экспериментальное определение передаточной функции пневматической подвески сиденья Р405С/КА80НТ фирмы Sibeco проводилось на одноопорном стенде с гидравлическим приводом движения производства индийской компании BiSS [6]. Была собрана установка (рис. 3), включающая непосредственно саму подвеску сиденья 3 с ножничным направляющим механизмом, нижнюю плиту 4, соединяющую основание сиденья со штоком 5 гидроцилиндра исполнительного устройства стенда, и закрепленную на верхней раме подвески плиту 2 с центральной осью. На верхней плите устанавливались металлические блины 1, имитирующие весовую нагрузку. Мгновенные значения ускорений c точностью до 0,001 g фиксировали 2 штатных датчика, входящие в комплектацию стенда (рис. 4). Их закрепление с торца на основании и верхней раме подвески сиденья при помощи резьбового соединения было продиктовано удобством расположения проводов связи датчиков с системным блоком управления стенда. Закон движения штока гидропульсатора стенда - синусоидальный гармонический. Весовая нагрузка (включая грузы и верхнюю плиту с осью) - 75 кг. Испытания осуществлялись с различными амплитудами возбуждения (5 и 10 мм) и давлением воздуха в пневматической рессоре 2 ат в диапазоне частот возбуждения от 0,6 до 10 Гц с шагом 0,2 Гц. При разработке данной методики использовались положения существующих стандартов [3, 4]. Рис. 3. Общий вид экспериментальной установки: 1 - металлические грузы; 2 - верхняя плита с центральной осью; 3 - подвеска сиденья; 4 - нижняя плита; 5 - шток гидропульсатора стенда Рис. 4. Расположение датчиков ускорений на экспериментальной установке На каждом режиме записывались временные реализации сигналов от датчиков ускорений (рис. 5), которые затем обрабатывались для получения среднеквадратических значений. После соответствующей обработки данных были построены экспериментальные зависимости передаточной функции подвески сиденья от частоты кинематических возмущений. Произведено их сравнение с теоретическими кривыми, полученными в результате математического моделирования (рис. 6, 7). Выводы Из полученных зависимостей (рис. 6 и 7) следует: - частота собственных колебаний подвески сиденья с грузом находилась в диапазоне 1,2-1,4 Гц; - величина экспериментальной передаточной функции на резонансе при амплитуде возбуждения стенда 5 мм равнялась 1,156, а при 10 мм - 1,129; - значения экспериментальной передаточной функции интенсивно уменьшались при увеличении частоты возбуждения от 4,6 Гц на режиме с амплитудой 5 мм и от 3,8 Гц на режиме с амплитудой 10 мм. Рис. 1. Система подрессоривания сиденья Sibeco: 1 - основание; 2 - средняя рама; 3 - система рычагов по типу «ножницы»; 4 - пневматическая рессора; 5 - верхняя рама; 6 - ползуны механизма регулировки положения подушки сиденья; 7 - ограничитель хода; 8 - кронштейн; 9 - амортизатор; 10 - ползун направляющего механизма; 11 - система рычагов механизма регулировки положения подушки сиденья Рис. 5. Сигналы датчиков ускорений верхней рамы и основания (амплитуда возбуждения 10 мм с частотой 1,2 Гц) Рис. 6. Передаточная функция подвески сиденья Sibeco (амплитуда возбуждения - 5 мм): 1 - теоретическая; 2 - экспериментальная Рис. 7. Передаточная функция подвески сиденья Sibeco (амплитуда возбуждения - 10 мм): 1 - теоретическая; 2 - экспериментальная
×

Об авторах

М. В Ляшенко

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)

Email: ts@vstu.ru. asamat-iskaliev@mail.ru
д.т.н.

А. В Поздеев

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)

Email: ts@vstu.ru. asamat-iskaliev@mail.ru
к.т.н.

Д. А Чумаков

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)

Email: ts@vstu.ru. asamat-iskaliev@mail.ru

А. И Искалиев

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)

Email: ts@vstu.ru. asamat-iskaliev@mail.ru

Список литературы

  1. Ляшенко М.В., Шеховцов В.В., Искалиев А.И. Математическая модель пневматической релаксационной подвески сиденья с рекуперацией энергии колебаний // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 4. C. 30-37.
  2. Ляшенко М.В., Потапов П.В., Искалиев А.И. Analysis of vibroprotection characteristics of pneumatic relaxation seat suspension with capability of vibration energy recuperation [Электронный ресурс] // MATEC Web of Conferences. Vol. 129: International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE 2017) (Sevastopol, Russia, September 11-15, 2017) / eds.: S. Bratan [et al.] ; Sevastopol State University, National University of Science and Technology «MISIS», Polzunov Altai State Technical University, Inlink Ltd. and International Union of Machine Builders. [Publisher: EDP Sciences], 2017. 5 p. URL: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2017/43/matecconf_icmtmte2017_06018.pdf.
  3. ГОСТ ИСО 10326-1-2002. Вибрация. Оценка вибрации сидений транспортных средств по результатам лабораторных испытаний. Часть 1. Общие требования. введ. 01.11.07. М.: Стандартинформ, 2006. 10 с.
  4. ГОСТ 31316-2006. Вибрация. Лабораторный метод оценки вибрации, передаваемой через сиденье оператора машины. Тракторы сельскохозяйственные колесные. введ. 01.07.08. М.: Стандартинформ, 2008. 16 с.
  5. Sibeсo. Сиденья оператора для строительной и сельхозтехники [Электронный ресурс]. 2018. URL: http://sibeco.net/catalog/seats-for-operators/.
  6. Устройство и функционирование стенда-гидропульсара: метод. указ. / сост.: А.В. Поздеев, В.В. Новиков, А.В. Похлебин; ВолгГТУ. Волгоград, 2016. 16 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Ляшенко М.В., Поздеев А.В., Чумаков Д.А., Искалиев А.И., 2018

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 81900 выдано 05.10.2021.