ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА УРОВНЕЙ ДИССИПАЦИИ В ПОДВЕСКЕ СИДЕНЬЯ  ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

 

Обозов А.А. (БГИТА, г.Брянск, РФ)

Obozov A.A. (The Bryansk state engineering - technological academy)

 

Рассмотрены вопросы снижения сил сопротивления в подвеске сиденья дорожно-строительной машины.

The questions of reduction of the resistance forces in a seat suspension of road-building machines are considered.

 

Ключевые слова: виброзащита человека-оператора, подвеска сиденья

Keywords: vibroprotection of man-operator, seat suspension

 

Обзор конструкций сидений, используемых на дорожно-строительных машинах, показал, что наибольшее применение получило сиденье унифицированное У.7920.01 или его модификации, изготавливаемые в соответствии с требованиями ТУ-206 РФ 21-06-94.

Это сиденье имеет подвижную раму, на которой закреплены подушка сиденья и подушка спинки. Рама соединена с вертикальными направляющими основания посредством четырех шарниров и имеет возможность вертикального перемещения. Для снижения трения ролики шарниров изготовлены из фторопласта. Таким образом, подвеска сиденья представляет собой поступательную кинематическую пару. Полный ход подвески 100 мм.

В качестве упругого элемента в подвеске сиденья применяется цилиндрическая пружина растяжения. Для гашения колебаний служит гидравлический гаситель, установленный параллельно пружине.

Сиденье имеет ступенчатую регулировку по высоте, бесступенчатую по наклону спинки, регулировку продольного перемещения, а также регулировку по массе оператора.

Обследование условий работы операторов дорожно-строительных машин по вибрационному фактору, показало, что конструкция подвески типового сиденья требует модернизации. Во многом это связано с неудовлетворительной диссипацией в этом типовом сиденье, где большое количество фрикционных узлов рождает высокий уровень сил сопротивления, причем с наиболее неблагоприятным видом сухого трения.

Эксплуатация сидений с фторопластовыми опорными роликами показала, что в результате неравномерного распределения нагрузки между ними происходит пластическая деформация одного из наиболее нагруженных роликов. В результате появления остаточной деформации ролик заклинивается и трение качения при перемещении каретки замещается трением скольжения, что ведет к резкому увеличению сил сопротивления при вертикальном перемещении подрессоренной части сиденья относительно неподвижной рамы.

Можно произвести модернизацию конструкции сиденья для устранения отмеченного недостатка, например, заменив фторопластовые ролики на ролики из антифрикционного чугуна установленные на осях на шариковых подшипниках № 101.

Также была выявлена недостаточная несущая способность  упругого элемента подвески, которая была повышена за счет дополнительной пружины растяжения. Суммарная жесткость двух пружин позволяет производить регулировку сиденья на вес оператора в пределах 60...120 кг.

Для улучшение виброзащитных свойств сиденья было решено установить в подвеску дополнительный упругий элемент перескока (рис. 1), который представляет собой ферму Мизеса.

Сиденье дсм3 пов.tif

Рисунок 1 – Виброзащитная подвеска с перескоком

1- подвижная рама сиденья; 2 –неподвижное основание; 3- основной упругий элемент; 4 – дополнительный упругий элемент перескока; 5 – нижняя опора наконечника; 6 – верхняя опора наконечника.

 

Упругие системы с перескоком известны своими высокими виброзащитными свойствами на низких частотах. Такая система обладает квазинулевой жесткостью, что позволяет перевести работу подвески в зарезонансную зону.

Одной из особенностей виброзащитных систем с перескоком является их чувствительность к силам сопротивления. Высокий уровень сопротивления вызывает «запирание» подвески, делая ее неработоспособной. Поэтому при проектировании виброзащитных систем с перескоком требуется большое внимание уделять снижению сил трения. В нашем случае были доработаны шарниры и удален гидравлический гаситель колебаний.

После принятия мер по снижению сил сопротивления в подвеску был установлен дополнительный упругий элемент перескока. Конструктивно перескок представляет два упругих элемента, установленных симметрично. Упругим элементом является цилиндрическая пружина сжатия, на концах которой установлены направляющие наконечники.

Так как сам механизм перескока также может увеличивать уровень сил сухого трения, данный узел был всесторонне исследован. Основное влияние на величину сил сухого трения, возникающих в подвеске сиденья, оказывает конструкция и форма наконечников и их опор. Поэтому было изготовлено несколько наконечников и опор различной формы и конструкции: самоустанавливающиеся призматические наконечники, имеющие коническую форму в двух взаимно перпендикулярных направлениях; наконечники в виде прямых призм, имеющие коническую форму только в одной плоскости; наконечники, опорной поверхностью которых является подшипник качения.

Проверка различных конструкций наконечников перескока путем статического нагружения и построения петли гистерезиса показала, что наименьшие силы трения в системе подвешивания имеют место при наконечниках в виде прямых призм. Площади петель гистерезиса приведены в таблице 1.

 

Таблица 1

Вид наконечников

Энергия, затрачиваемая на преодоление сил трения, Нм

1. Нижняя опора с подшипниками

7,39

2. Верхняя опора с подшипниками

4,5

3. Призмы со скругленной вершиной радиусом 2 мм и с термообработкой

1,89

 

Для изготовления наконечников применялась сталь 45 с цементацией опорных участков и последующей закалкой в масле и антифрикционные чугуны марок АЧС и АЧВ. Выявлено, что эти антифрикционные чугуны снижают уровень сухого трения примерно в 1,2 раза.

 

 

.