Mathematical model of the cabin suspension system for grain and forage harvesters taking into account the dynamic properties of the supporting system

Full Text

Введение Непрерывный технологический прогресс предполагает создание новых образцов техники с улучшенными эксплуатационными параметрами, большей производительности, что обязательно интенсифицирует рост действующих от них вибрационных и акустических полей, причем, как правило, темпы этого роста опережают темпы по созданию новых методов и средств виброакустической защиты [1]. В современном машиностроении все чаще возникают случаи, когда производительность машин и механизмов конструкторы ограничивают по соображениям виброакустической безопасности. Создание эффективно функционирующих систем подрессоривания является важной научно-технической задачей, обеспечивающей не только улучшение условий труда водителей и операторов транспортно-технологических машин (ТТМ), но и повышение их производительности как основного функционального свойства. Среди самоходных ТТМ зерноуборочные комбайны (ЗУК) и кормоуборочные комбайны (КУК) по условиям эксплуатации, особенностям компоновки и колебаний следует выделять в особый класс машин [1-5], которые воспринимают не только свойственные самоходным машинам силовые возмущения от опорной поверхности, но и широкополосные полигармонические возмущения, генерируемые множеством технологических источников. В проведенных экспериментальных исследованиях также отмечено проявление резонансных явлений обусловленных упругостью некоторых элементов несущей системы [2-5]. В современном понимании решение задач управления вибрационным состоянием объектов предполагает проведение процедур параметрической оптимизации и оптимизационного синтеза, обязательным условием реализации которых является применение расчетных динамических моделей, в связи с чем разработка математических и имитационных моделей пространственных колебаний кабины на сегодняшний день имеет важное практическое значение для современного комбайностроения, а научные исследования в этом направлении особенно актуальны. Цель исследования На основе экспериментальных исследований установлены особенности вибронагруженности кабины ЗУК, заключающиеся в существенном отличии полного значения виброускорений кабины в передних и задних присоединительных точках кабины к несущей системе [2]. Выделенные особенности обусловлены упругими деформациями несущей системы изгибной и крутильной форм [5], однако в настоящее время существующие подходы к проектированию виброзащитных систем ТТМ [6-8] предполагают применение расчетных моделей пространственных колебаний кабины на абсолютно жестких несущих системах, что в отношении ЗУК и КУК неприемлемо. Целью исследования в рамках данной работы является разработка математической модели системы подрессоривания и пространственных колебаний кабины ЗУК и КУК с учетом динамических свойств несущей системы кабины. Материалы и методы Система подрессоривания кабины большинства существующих ТТМ состоит из четырех виброизолирующих опор, соединяющих кабину с ее несущей системой упруго-вязкими связями, при этом сама несущая система представляется абсолютно жестким элементом конструкции машины [6-9]. Данные обстоятельства позволяют установить, что кинематические воздействия на кабину распределены симметрично по ее опорным точкам. Тогда принципиальная и расчетные схемы системы подрессоривания кабины будут иметь вид, представленный на рис. 1, где Оm Xm Ym Zm - неподвижная система координат, связанная корпусом машины; Оc Xc Yc Zc - неподвижная система координат, связанная с центром масс кабины с началом в центре масс кабины Оc; Оc' Xc' Yc' Zc' - подвижная система координат, связанная с центром масс кабины с началом в центре масс кабины Оc', после поворота; n - номер виброизолирующей опоры подвески кабины, n = I, II, III, IV; j - количество виброизолирующих опор подвески кабины, j = 4; A1, A2, A3, A4 - точки крепления к несущей системе соответственно I, II, III, IV виброизолирующей опоры подвески кабины; A5, A6, A7, A8 - точки крепления к кабине соответственно I, II, III, IV виброизолирующей опоры подвески кабины; αn, βn,

About the authors

P. V Sirotin

Platov South-Russian State Polytechnic University

Email: spv_61@mail.ru
PhD in Engineering Novocherkassk, Russia

I. YU Lebedinskiy

Platov South-Russian State Polytechnic University

Novocherkassk, Russia

M. M Zhileykin

Bauman Moscow State Technical University

DSc in Engineering Moscow, Russia

References

Supplementary files