АНАЛИЗ ВИБРОЗАЩИТНЫХ КАЧЕСТВ СИДЕНИЙ
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Осиновский А.Л., Долгинцев А.З., Обозов А.А.
(БГИТА, Брянск, Россия)
The problem of protection of the man-operator from vibration is considered. The analysis of protective qualities of seats of some road-building machines is submitted.
В течение ряда лет на кафедре ИЗОС и ПМ (БГИТА) проводятся работы по созданию сидений человека-оператора мобильных машин с повышенной виброзащитой. На одном из этапов данной работы были получены экспериментальные значения параметров вибрационной нагрузки на полу и типовых сиденьях некоторых дорожно-строительных машин (ДСМ) при выполнении ими рабочих операций. Для измерений использовался виброизмерительный комплект фирмы "Брюль и Къер". В качестве нормируемого параметра фиксировались значения виброускорений в треть октавных полосах частот в соответствии с действующими санитарными нормами (СН 2.2.4/2.1.8. 566-96) по критерию "граница снижения производительности труда".
Анализ данных показал, что сиденье катка ДУ-48 увеличивает вибрацию на частотах 1,6; 4,0; 5,0; 6,3; 16,0 и 20,0 Гц. Сиденье асфальтоукладчика на частотах 2,0 и 8,0 Гц увеличивает вибрацию на 19 и 16 дБ. Каток имеет резонансный режим на частоте 25 Гц, асфальтоукладчик на частоте 40 Гц. Сиденье автогрейдера увеличивает вибрацию на частотах 1,6; 2,0; 2,5; 4,0; 25,0; 63,0 и 80,0 Гц. Резонансные режимы работы на частотах 2,5; 8; 25 Гц. На частоте 25 Гц значение виброускорения превышает допустимое на 1 дБ. На катке ДУ-58 на низких частотах 1,6 – 5,0 Гц сиденье увеличивает вибрацию в 2-2,5 раза. Увеличение вибрации сиденьем на низких частотах указывает на не оптимальный подбор характеристик подвески, а увеличение вибрации сиденьем на высоких частотах указывает на неудовлетворительную конструкцию подушки сиденья и на не оптимальные характеристики резинометаллических виброизоляторов крепления кабины.
Виброзащитные качества сиденья бульдозера гораздо выше. На бульдозере установлено подрессоренное сиденье с параллелограммным направляющим механизмом. Запись виброускорений на полу и сиденье бульдозера проводилась при выполнении бульдозирования и откатки. На всех частотах, кроме 20 Гц, подвеска сиденья не увеличила вибрацию по сравнению с полом. Резонанс наблюдается при 3,15; 8; 16,3 Гц. Недостаточно эффективна виброзащита на частотах 3,15 и 5 Гц. Превышение на полу допустимого уровня вертикальных виброускорений на 2дБ получено на частоте 6,3 Гц и на 9 дБ на частоте 8 Гц. Подвеска сиденья не смогла погасить это возмущение, что привело к превышению допустимого уровня виброускорений на 4 дБ на сиденье при частоте 8 Гц, а на частоте 6,3 Гц получен предельно допустимый уровень. Следует отметить, что параллелограмный направляющий механизм, регенерирует продольные перемещения сиденья и часто усиливает виброускорения по сравнению с полом. Так на частоте 1,6 Гц получено превышение предельно допустимых норм по оси Х на 3 дБ. При этом сиденье увеличило горизонтальную вибрацию, идущую от пола, на 10 дБ.
В результате проведенных замеров установлено, что на сиденьях асфальтоукладчика, катков ДУ-48, ДУ-58 уровень виброускорений не превышает допустимого. На автогрейдере выявлено превышение норм на полу на 3 дБ и на сиденье на 1 дБ. На бульдозере выявлено превышение норм на полу на 2-9 дБ по оси Z и на 12 дБ по оси У, на сиденье на 4 дБ по оси Z и на 3 дБ по оси Х. Благодаря тому, что данные машины работают преимущественно на дорогах с твердым покрытием и на невысоких рабочих скоростях уровень входных возмущений невелик и в большинстве случаев не превышает допустимого. Но несмотря на это вертикальную динамику типовых сидений ДСМ в целом можно оценить как неудовлетворительную. Все сиденья значительно увеличивают вибрацию по сравнению с полом, имеют по нескольку резонансных режимов работы как на низких так и на высоких частотах. Отсюда очевидно, что конструкция подвески и элементов посадочного места требует серьезной модернизации. В заключении отметим, что следует обращать особое внимание на улучшения виброзащитных качеств сидений на низких частотах. Для этого необходимо, чтобы собственная частота сиденья была по возможности ниже 1 Гц, что позволит устранить явление низкочастотного резонанса. Однако, используя традиционные средства виброзащиты такую собственную частоту получить нельзя, без значительного увеличения габаритов подвески. Выходом из данной ситуации может служить применение в подвесках сидений виброзащитных систем с перескоком, обладающих нулевой динамической жесткостью и сохраняющих при этом необходимую несущую способность. Вариант такого сиденья был создан в БГИТА на основе типового сиденья для ДСМ У7920.01 и прошел цикл лабораторных и натурных испытаний. В ходе испытаний были выявлены недостатки, которые оказали определенное влияние на снижение виброзащитных свойств сиденья. Основное из них наличие больших сил сухого трения, запирающих подвеску на частотах более 4,0 Гц. Одновременно наблюдались большие «броски» сиденья при импульсных воздействиях. В настоящее время необходимые исследования и конструктивные проработки продолжаются.