СНИЖЕНИЕ ВИБРАЦИИ В КАБИНЕ КОЛЕСНОГО ПОГРУЗЧИКА

 

Устинов Ю. Ф., Волков Н. М., Дегтев Д. Н.

(ГОУВПО ВГАСУ, г. Воронеж, РФ)

 

The results of lowering of vibration in a cabin of wheel the machine for loading are given at the expense of a dynamic balancing of gimbals transmission immediately by the machine, thus the settlement formulas for definition of a situation of a load and its mass were used.

 

При классической компоновке двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии самоходных строительных и дорожных машин (СДМ) динамические нагрузки на раму передаются через опорные связи. Повышенные нагрузки, передаваемые на раму, возникают преж­де всего при колебаниях двигателя и коробки передач, которые возбуждаются не только неуравновешенными силами и моментами инерции первого и второго порядка, но и динамической неуравновешен­ностью карданной передачи, соединяющей двигатель и коробку пе­редач.

Динамическая неуравновешенность карданной передачи, соединяющей двигатель и механическую коробку передач, практически всегда имеет место [2]. Это объясняется двумя причинами: во-первых, невозможностью идеальной динамической балансировки на балансировочных станках; во-вторых, при монтаже карданной передачи на погрузчике накапливаются геометрические погрешности, связанные с непараллельностью осей валов соединяемых фланцев и их угловыми смещениями.

Наибольшая вибрационная активность карданной передачи проявляется на частоте вращения коленчатого вала двигателя (n = 2200 мин^-1) и передается на раму двигателя через опорные связи двигателя и коробки передач с частотой f = n/60 = 36,67 Гц. Эта частота лежит в 1/3-октавной полосе со среднегеометрической частотой 40 Гц.

На основании вышеизложенного можно сделать два важных выво­да: во-первых, вибрацию карданной передачи можно уменьшить за счет изменения жесткости в опорных связях двигателя и коробки пе­редач [2], повышения точности монтажа карданных передач на машине, снижения частоты вращения; во-вторых, за счет динамической ба­лансировки карданной передачи в сборе непосредственно на машине.

В первом случае обеспечить исключение факторов, влияющих на виброактивность карданной передачи, осуществить труднее, так как виброизоляторы двигателя и коробки передач рассчитываются без учета работы карданной передачи, а частота вращения коленчатого вала строго определенная в соответствии с внешней характеристикой двигателя [2].

Во втором случае произвести динамическую балансировку кар­данной передачи существенно проще, что подтверждено опытами на различных строительно-дорожных машинах, и в частности, на колесном погрузчике ТО - 30 [2, 3]. При этом погрузчик стоял на месте, двигатель работал на номинальной частоте вращения. Сбалансированность карданной передачи определялась с помощью специально изготовленного приспособления. При этом использовался метод А. Г. Верта [1]. Этот метод позволяет всю операцию произвести путем установки пробного груза только в двух точках, причем место положения уравновешивающего груза оказывается вполне определенным.

После неоднократного проведения эксперимента по методу Верта были определены масса, которая составила 107,7г., и  угол установки  уравновешивающего груза, составивший 40^о. Таким образом, удалось снизить виброскорость на лапе двигателя на 3,1 дБ, а на полу кабины – на 4,8 дБ. Но использование этого графического метода не всегда удобно.

Использовался аналитический метод расчета положения и веса устанавливаемого груза на карданную передачу [2].

Динамическая балансировка заключалась в последовательной установке пробного груза (G_п) в двух точках плоскости уравновешивания под углом 90° и измерении амплитуды колебаний (так же, как и по методу А. Г. Верта). Определив с помощью виброметра "Октава 101 В" значения виброскоростей (дБ), соответствующих неуравновешенной карданной передаче (V₁), c установкой пробного груза в одной точке (V₂),   установкой пробного груза в точке, повернутой на 90° по отношению к первой (V₃), производились все последующие вычисления места установки () и массы уравновешивающего груза (G_y).

Рисунок 1- Схема к определению массы и положения уравновешивающего груза

 

На схеме (Рис. 1) приняты следующие обозначения: V₁, V₂ , V₃ – радиусы окружностей, равные значениям виброскоростей в масштабе, мм/с; А₁, А₂ – точки пересечения окружностей радиусов V₂ и V₃; Б₁, Б₂ – точки установки грузов.

Уравновешивающий груз (G_y) должен устанавливаться только в од­ной точке или Б₁, или Б₂. Обычно выбирается точка, где требуется уста­новить меньший по массе груз. Задача сводится к определению коорди­нат точек пересечения двух окружностей А₁, А₂ и угла наклона прямых 0₁А₁ и 0₁A₂.

В данном случае в координатных осях X, Y окружности радиусами V₂ и V₃ представляются уравнениями

;               .

 

Известно, что, если кривые  и  пересекаются между собой, то

  и  ,

 

где x₁ - координата точки пересечения кривых.

Тогда

.

 

Решая данное уравнение относительно х, получим

 

;             ,

 

где А = .

Угол наклона прямых 0₁А₁ и 0₁A₂ находится из формул

 

;             .

 

Углы  и  определяют положение уравновешивающего груза на карданном валу.

Масса уравновешивающего груза определялась выражениями

 

;             .

 

Воспользовавшись значениями виброскоростей, полученными на лапе двигателя, т.е. V₁ = 93,1 дБ, V₂ = 91,9 дБ, V₃ = 94,4 дБ при массе пробного груза 100,2 г по вышеприведенным формулам имеем = 35°, = 66°43' соответственно для точек пересечения окружностей Б₁, и Б₂. Массы уравновешивающих грузов для точки Б₁  - G'_y = 128,94 г; для Б₂ - G"_у = 744,81 г. Масса уравновешивающего груза в первой плоскости уравновешивания выбрана наименьшая, т.е. G_y = 129 г. В этом случае уровень виброскорости на лапе двигателя снизился на 3,5 дБ, а на полу кабины – на 5,2 дБ. Разница в точности определения массы установочного груза методами А. Г. Верта и используемым аналитическим  составила 16,47%. Следовательно, аналитический метод более точный.

 

Литература

1.        Колесник Н. В. Статическая и динамическая балансировка. – М.: - Л.: Гос. научно-технич. изд-во машиностр. и судостроит. лит-ры, 1954. – 244 с.

2.        Устинов Ю. Ф., Ряховский А. С. Снижение вибрации карданных передач и шума на строительных и дорожных машинах / Изв. вузов. Строительство, 1996. №11. С. 108 – 113.

3.        Устинов Ю. Ф., Волков Н. М., Дегтев Д. Н. Динамическая балансировка карданной передачи колесного погрузчика и ее влияние на вибрацию в кабине. // Высокие технологии в экологии. Труды 7-й международной научно-практической конференции. Воронеж,  2004. С. 8 – 10.