ТРЕНИЕ В СИСТЕМАХ С ПЕРЕСКОКОМ
Томлеева С.В. (БГИТА, г. Брянск, РФ)
In work influence of forces of a dry friction on vibrating quality of systems with the proof-reader of rigidity is considered.
Одной из важных производственных задач является оснащение рабочего места устройствами, способными гасить вредную вибрацию, передаваемую на человека от работающих установок. Существует несколько направлений, рассматривающих принципиально различные методы защиты человека-оператора от вибрации: пассивная виброзащита, активная виброзащита и виброзащита с помощью устройств, оснащенных элементами перескока.
Это последнее направление исследует виброзащитные системы, функционирующие на принципах активной виброзащиты, но с помощью элементов пассивной подвески. Обладая преимуществами как активного, так и пассивного способов виброзащиты, и не имея их недостатков, этот метод позволяет обеспечить максимально возможную виброзащиту без заметного усложнения и удорожания конструкций, уже имеющихся и функционирующих на основе пассивной подвески. Жесткостная характеристика виброзащитного устройства с перескоком имеет отрезок, на котором реализуется квазинулевая жесткость. Исследования известных виброзащитных систем с перескоком показывают, что при отклонении системы с перескоком от неустойчивого положения статического равновесия на величину, не превышающую длину этого отрезка, обеспечивается полная виброзащита объекта на реальном диапазоне частот. На малых частотах (до 10 Гц) с ростом амплитуды входного возмущения увеличивается ход устройства, а, следовательно, увеличивается и отрезок жесткостной характеристики, на котором жесткость имеет не только квазинулевое, но и конечное значение, то есть с увеличением хода устройства ухудшаются его виброзащитные качества. Поэтому главной задачей при расчете и проектировании таких систем является обеспечение условий, при которых система имела бы малые отклонения от положения равновесия, обеспечивая необходимую виброзащиту.
Поставленную задачу можно решить, включив в систему с перескоком силы сухого трения. Анализ виброзащитных качеств на различных участках жесткостной и силовой характеристик устройства позволяет предложить модель формирования сухого трения, которое не нарушало бы специфического поведения систем с перескоком. Эта модель заключается в том, что в положении неустойчивого равновесия элемента перескока и при малых отклонениях защищаемого объекта от него, сухое трение должно быть равно нулю. В противном случае при отсутствии сил упругости на участке квазинулевой жесткости сила трения выступает в качестве внешней силы, стремящейся вывести систему из положения равновесия. то есть отрицательно сказывается на виброзащитных качествах устройства. При больших отклонениях системы от положения равновесия сила трения должна появляться и увеличиваться по мере увеличения отклонения. Сила трения должна быть следящей и формировать сама себя в зависимости от положения системы в каждый момент времени. Для реализации такой силы трения предлагается одну из трущихся поверхностей выполнить таким образом, чтобы уравнение линии поверхности описывалось уравнением жесткости виброзащитного устройства.
Для определения влияния силы регулируемого сухого трения на виброзащитные качества систем с перескоком была рассмотрена модель подвески сидения водителя дорожных машин, элементом перескока в которой является ферма Мизиса. Входное кинематическое возмущение описывалось уравнением y=Asin(ωt), где А – амплитуда кинематического возмущения, а ω – его частота.
Дифференциальное уравнение колебаний защищаемого объекта при наличии силы сухого трения имеет вид:
,
где 
-
прогиб подвески, Fynp - силовая характеристика элемента с
постоянной жесткостью, 
- силовая
характеристика элемента перескока виброзащитного устройства, а - 
- регулируемая сила сухого
трения.
Анализ результатов решения этого уравнения с точки зрения виброзащитных качеств устройства позволяет сделать вывод: регулируемое сухое трение улучшает виброзащитные качества устройства в дорезонансной зоне и незначительно увеличивает ускорения защищаемого объекта в зарезонансной зоне. При оптимальном подборе параметров системы ускорения защищаемого объекта удовлетворяют требованиям ГОСТ 12.1012-90 и СН № 3044-84 на всем диапазоне частот.
Литература
1 Томлеева С.В. Методика реализации расчетной базы нелинейного гибкого виброзащитного элемента перескока /С.В. Томлеева - ВИНИТИ, № 761-В96, 7.3.96.
2 Корн Г., Корн Т. Справочник по математике/ Г. Корн, Т. Корн – М: Наука, 1984.-881с.