Переходные характеристики колёсной машины с виброзащитным сиденьем

Обоснование. Ударные и вибрационные нагрузки со стороны микрорельефа опорной поверхности, отрицательно влияют как на здоровье операторов наземных транспортно-технологических машин, так и на качество выполняемых работ из-за ухудшения реакций и внимательности. Эффективным средством смягчения динамических воздействий на операторов являются виброзащитные системы сидений. Разработка виброзащитных систем сидений операторов является актуальной задачей.

Цель — разработка математической модели машины с виброзащитной системой сиденья, учитывающую заданную силовую характеристику и коэффициенты демпфирования, которая позволит изучить реакцию системы на типовое воздействие при наезде колёсами шасси на ступень. Модель должна определять переходные характеристики колёсной машины с виброзащитным сиденьем, обладать высокой скоростью расчёта динамического процесса, что позволит оптимизировать большее количество параметров одновременно.

Методы. Для разработки модели, рассматривается плоская расчётная схема наезда колёсами переднего моста на ступень заданной высоты. Машина наезжает на ступень только передним мостом, высота ступени мала относительно колёсной базы. Вертикальные колебания центра масс аппроксимированы линеаризованной моделью колебаний массы с поступательной степенью свободы. Для моделирования вертикального движения основания сиденья используется дифференциальное уравнение движения массы шасси. Приняты допущения о жёсткой закрепленности кабины оператора на шасси и малости массы сиденья с оператором относительно массы шасси. Расчётная схема для моделирования вертикальных колебаний массы сиденья с оператором относительно шасси, аналогична схеме колебаний для шасси относительно грунта. Две схемы используются одновременно в имитационной модели. Моделирование вертикальных колебаний шасси и сиденья при наезде колёсами шасси на ступень осуществляется с помощью имитационной математической модели в Российской среде моделирования SimInTech.

Результаты. В качестве примера использования имитационной модели, приведены результаты моделирования переходного процесса наезда колёсами переднего моста на ступень высотой 0,1 м на скорости 1 м/с. Результаты представлены в виде временных зависимостей вертикальных координат опорной поверхности, базового шасси, деформации виброзащитного механизма сиденья и соответствующих им временных зависимостей абсолютных скорости и ускорения сиденья с оператором. Определено максимальное значение абсолютного ускорения сиденья с оператором.

Заключение. Разработанная с использованием российского программного продукта SimInTech имитационная модель наезда на ступень учитывает упруго-вязкие свойства шин, геометрию взаимодействия колеса и ступени, и нелинейность силовой характеристики виброзащитной системы. Модель позволяет быстро моделировать переходный процесс, что открывает возможность анализа множества вариантов и оптимизации параметров.