Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Іастоящее исследование представляет собой результат шогопетней работы автора в области динамики структурно-ложных систем и конструкций применительно к объектам удостроения, автомобилестроения, комбайностроения и акетно-космической техники. В настоящее время нет еобходимости специально обосновывать роль колебательных роцессов и явлений для этого класса объектов. Достаточно казать, что эффективность решения широкого класса иброакустических проблем системы "человек-машина-среда" озволит прогнозировать техническое состояние конструкций, цовлетворить растущую потребность в надежности и езотказности, решить социальные аспекты проблемы шума и ибрации, создать экологически более "чистые" транспортные ашины - вот далеко не полный перечень актуальных задач эвременного машиностроения, решение которых требует по овому подходить к проблемам виброакустики структурно-южных систем (рис.1). Совершенствование конструкции во ногом определяется полнотой модельных представлений о инамическом "портрете" исследуемой системы. Практика эказывает, что в ряде случаев существующие модельные эедставления, методы и средства экспериментального и зсчетного анализа сложных конструкций, вопросы построения ;екватных динамических моделей машин не удовлетворяют эвым требованиям решения задач системы "человек-машина-зеда" и требуют дальнейшего развития на основе современных «нологий исследования виброахустических процессов. Таким образом, развитие методологии исследования іброакустических процессов указанных выше объектов, ютроение его "динамического портрета", разработка їкомендаций по снижению шума и вибраций отечественных шин, в том числе и автомобилей, относятся к важнейшим и туальным научно-техническим проблемам современного шиностроения.
Вместе с тем потребность машиностроения в томатизированных системах научного исследования растет из да в год, что в свою очередь выдвигает в качестве одной из туальных проблем использование самых современных методов счетно-экспориментального исследования колебательных інамических процессов машин и механизмов, объединенных в
ином программном продукте, например, типа комплекса 1-AS фирмы SDRC, установка которого возможна только на бочих станциях.
ЦЕЛЬЮ ИССЛЕДОВАНИЯ является разработка методологии счетно-экспзриментального исследования динамических эактеристикструктурно-сложных механо-акустических систем именительно к объектам новой техники, автомобильным нструкциям и комбайнам, позволяющим на стадии
-ігем«»м
(вот
* усложнил
ломгаенной
СкОрОСТв»
А»мііииі
Рис.1 К анализу системы "человвк-машина-среда" в условиях повышенной вибрации и шума.
аилтостшл диилми-
UU(UТиФУМАци* mwiWJmQhhwi тПТКОСТмЫ* Ы flf/V<-
ічкагішіи шипи
*"~ л7Г**'" '" '*"' *" " *
апнйшние irtitu *лспрж1*йыемиш
ІДШГиООШЛ WOHOfW-
crfudoewf нааллшая
crtuaotut
^^{tOSneUcftUf ид tStAQUXA-OntPAfQAA
VT= L:"~\?;"" «.—"
J- ;' ' v.1;.*. s » ;. -. "—'
I tOiAtUCTBu%HA ОМ*>У*АЮЩУНі СМйУ
turn ******* Глц*ш
>. JtMfwQtfmu AtWirOQs
І П*ОҐ»Оіи»ОЛЛ*и4 ОГЯлМїв ч Mi**iuf,
Рис.2 Классификация вибрационных испытаний
проектирования, доводки и модернизации обектов создать образцы техники с пониженным уровнем шума и вибрации.
Связь темы диссертации с планами отраслей науки и народного хозяйства.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с
Координационным планом АН России, Постановлениями ГКНТ
СССР, планами научно-исследовательских работ Института
машиноведения им.А.А.Благонравова АН России, а также
договорами о соцсодружестве с рядом организаций и
хозяйственными договорами с машиностроительными и
автомобильными заводами. *
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ: Выбрать и обосновать наиболее удобную форму математического описания динамичского "портрета" сложной системы "человек- машина-среда". Использовать методы системного анализа и методы це^омпозиции сложных систем для декомпозиции задач иследования, динамических моделей и методов их расчетного анализа и декомпозиции системы при экспериментальных исследованиях.
Провести виброакустические исследования объектов ївтомобильной техники, комбайна и судостроительных конструкциях с определением их динамического "портрета" и эазработки методики анализа виброактивных форм колебаний. Изучить взаимодействия вибрационных и акустических полей п габинах грузовых автомобилей и комбайне Дон-1500 и салонах пегковых автомобилей.
Разработать методики и на их основе комплектацию испытательного оборудования и измерительных средств для проведения модальных и спектральных испытаний сложных :истем "человек-машина-среда". v Показать эффективность предлагаемой технологии исследования виброакустических характеристик сложных систем на примерах автомобильной техники и других объектах. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:
Принятые в диссертации принципы формализации и математического описания базируются на современных представлениях о физических процессах, происходящих в иашинах под действием рабочих нагрузок и модальных юпытаниях под действием тестовых нагрузок от электродинамических вибраторов и гидродинамических пульсаторов.
Теоретические положения диссертации построены на основе теории моделирования, теории обыкновенных дифференциальных уравнений, методах теории колебаний, сонечного элемента .имитационного моделирования и ииогокритериальной оптимизации.
Экспериментальные исследования проведены в стендовых, производственных условиях и на полигонах с использованием ювременной измерительной аппаратуры и специальных
Экспериментальные исследования проведены в стендовых, производственных условиях и на полигонах с использованием современной измерительной аппаратуры и специальных измерительных комплексов фирм "Лродера","8о1аг1гоп" и "I-OEAS", с помощью которого выполнялись также обработки экспериментальной информации.
Точность полученных результатов обусловлена метрологическими возможностями применяемых первичных преобразователей и соответствующих средств аналого-цифровоі обработки сигналов.
В диссертации впервые для решения задач машиноведение систем "человек-машина-среда" разработана и реализована технология исследования виброакустических характеристик, обеспечивающая повышение эффективности экспериментальных и расчетных исследований шума, инфразвука и вибрации машин.
Впервые для виброакустических исследований автомобильных конструкций применена методика модальных испытаний конструкции автомобиля в сборе и его отдельных подсистем, с помощью которой выполнены экспериментальные исследования различных легковых (ЗИЛ-115, ГАЗ-2410, ГАЗ-3105, УАЗ-3160, Мерседес-600, Кадиллак-Флитвуд-75) и грузовых автомобилей (ЗИЛ-130, ЗИЛ-133 ГЯ и ГАЗ-3302 "Газель").
Проведено подробное экспериментальное исследование инфразвука и низкочастотного шума в кабине зерноуборочного комбайна Дон-1500.
Разработаны новые подходы к анализу взаимодействия виброактивных форм колебаний вибрационных и акустических полей в салоне легковых автомобилей и кабинах грузовых автомобилей. Исследован механизм образования виброактивных форм колебания в системах двухкаскадной виброизоляции.
Предложен метод векторной идентификации параметров сложной динамической системы, базирующейся на разработанном в ИМАШ многокритериальном подходе к анализу динамических характеристик.
Впервые проанализирована передача вибрации на человека-оператора в кабине автомобиля при модальных, имитационных стендовых и полигонных испытаниях.
Научно обоснованы принципы проектирования конструкциу автомобиля, как сложной пространственной динамической системы, обеспечивающие снижение его вибронагруженности и улучшению условий труда человека-оператора по критериям вибрации, шума и инфразвука на рабочем месте.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ состоит в реализации разработанной методологии исследованш виброакустических характеристи реальных объектов, определения их "динамического портрега" и использовании результатов исследования при доводке головных образцов
автомобильной техники ПО ЗИЛ, АО "ГАЗ" и ПО "УАЗ", комбайна "Дон-1500" завода Ростсельмаш.
Совокупность выполненных исследований и теоретических обобщений позволило решить ряд практических задач по снижению вибронагруженности исследованных конструкций и улучшению условий труда человека-оператора по уровню вибрации, инфразвуку и низкочастотному шуму.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ. Разработанная технология исследования виброакустических характеристик в настоящее время полностью внедрена на ПО ТАЗ" при доводке автомобиля ГАЗ-3105 и ТазельТАЗ-3302 , при этом подготовка специалистов завода ведется через аспирантуру ИМАШ.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались на ряде зсесоюзных и международных съездов и конференций по теории иашин, механике, шуму и вибрации на транспорте, а также на эяде научных семинаров и научно-технических советов предприятий автомобильной промышленности, в числе которых следующие: Всесоюзное совещание по проблемам рассеяния энергии при колебании механических систем, Киев,1966г; на V Зсесоюзном съезде по теории машин и механизмов, "ухуми,1967г; на III и IV конференции по балансировочному )борудованию, Одесса 1967г, Москва 1968г.; на XIII, XVIII и XXIII Зсесоюзной летней школе ученых-механиков Даугавпилс,1983; (уйбышев 1989; Зеленогорск 1995г., Всесоюзной конференции ю вибрационной технике, Тбилиси,1978; Телави,1984; Собулетти,1987; на I,II,111,IV Всесоюзных симпозиумах по влиянию іибрации на человека и проблемам виброзащиты, Москва 1972, 1974,1977,1982г., на Всесоюзной конференции "Декомпозиция и юординация в сложных системах", Челябинск,1986г.; на 5сесоюзной конференции "Теория, методология и практика :истемных исследований", Москва, 1984г; на III Международной иколе по автоматизации научных исследований (г.Пущино на )ке, 1987г.); на Советско-Шведском симпозиуме по теории олебаний и ее приложении ( Москва ИМАШ, 1991г.); на II, IV и VI ісесоюзном совещании "Динамика и прочность автомобиля, Лосква 1984,1988,1992г.; на научно-технической конференции Внешний и внутренний шум автомототехники", Дмитров 1993г.; а VI Международной конференции ТИМ, Прага, 1991 г.; на іеждународной конференции по борьбе с шумом и вибрацией NOISE 93", Сэнкт-Петербург,1993г.; на II Международном импозиуме по динамике виброударных систем, Москва 1995г.; а акже на ряде научных семинаров Института машиноведения, 1АТИ (Москва), ГПИ(Нижний Новгород), на научно-технических оеетах УКЭР ЗИЛ(Москва), АО "ГАЗ"(Нижний Новгород), АО УАЗ /льяновск), АО "Ростсельмаш"(Ростов на Дону) и других рганизаций.
. По результатам диссертационной работы опубликовано 43
печатных работы, приведенных в конце диссертационного
доклада,- . ;' .