Введение к работе
Актуальность проблемы. Как известно, внедрение высоки-производительных мобильных машин связано с одновременным ростом интенсивности вибрации на рабочих местах операторов. Задача устранения вредной, а иногда и опасной вибрации до сих пор не решена. Неудовлетворительное положение с виброзащитой человека-оператора практически во всех сферах промышленности, сельского хозяйства и транспорта приводит к тому., что по данным ВцШИОТ третья часть среди всех профессиональных заболеваний это заболевания от вибрации и шума. Рассматривая человека в вибрационном процессе, приходится учитывать, что вибрационное воздействие всегда присутствует в совокупности других отрицательных факторов.
Сложность проблемы состоит также в том, что человек не ощущает сразу напрямую вредное воздействие вибрации, её последствия сказываются только после длительного срока работы. Недопустимый уровень вибровоздействия может быть установлен только специальной аппаратурой, а восприятие этого уровня оператором зависит от субъективных факторов.
Кроме медицинского существует и производственный подход в этой проблеме, так как вибрация непосредственно влияет на производительность и безопасность труда. Так если.оператор подвержен низкочастотной вибрации 0,6 - 1,0 Гц, то появление сонливости ведет к росту числа дорожно-транспортных происшествий. Вибрации в диапазоне частот 4 - 8 Гц сказываются на быстрой утомляемости операторов, что влечет за собой снижение производительности труда и большие экономические потери. Снижение остроты зрения на частотах 20 - 25 Гц недопустимо при управлении мобильными машинами. Известны также многочисленные случаи, когда производительность мобильной машины снижает сам оператор, так как более высокий режим работы это и больший уровень виброфона.
В настоящее время в большинстве мобильных машин для виброзащиты используются либо устареврие виброзащитные средства, либо не достаточно эффективные. Главным критерием оценки виброзащигы являются допустимые уровни виброускорений по ГОСТ 12.I.012-90. Традиционные способы виброзащиты не в со-
стоянии обеспечить удоьлетьорение этии нормам. Применение пневматических подвесок улучшает показатели в основном в области средних и высоких частот. Средства активной вибризалиты не надежны в работе, сложны и практически не находят применения из-за большой их стоимости. Механизмы преобразования движения, а также разнообразные динамические гасители колебаний, могут служить . только для "вырезания" отдельных частот общего спектра.
Оценивая состояние виброзащиты за рубежом, отметим,' что виброзащитные сиденья операторов, представляемые различными фирмами, обладают повышенной эргономичностью, но не удовлетворяют нормам на вибрацию по всему диапазону нормируемых частот. Следовательно, реріть проблему виброзащиты операторов мобильных марин путем импортных поставок маловероятно .
Поэтому развитие нового высокоэффективного способа виброзащиты системами перескока представляется вполне актуальным.
Цель исследований. Заключается в виброзащите операторов мобильных малшн (тракторов, автомобилей, локомотивов и т.п.) путем теоретического обоснования и внедрения систем с перескоком.
Для реализации этой цели в диссертации ставятся следующие задачи:
обосновать способ виброзащиты операторов мобильных машин, используемых на различных производствах, включая и сельскохозяйственное, и на транспорте;
обосновать математические модели связи инерционных, диссипативных и упругих сил в виброзащигной системе с учетом роли сил сопротивления в нелинейном подвешивании при наличии динамической жесткости близкой или равной нулю;
разработать математические мидели основных характеристик динамической системы при различных видах возмуцения;
разработать методику проектирования виброзащитных устройств с экстремально-нулевой жесткостью упругого подвеса сиденья человека-оператора;
разработать основные принципы конструирования нелинейных подвесок с перескоком;
- провести экспериментальные натурные исследования опыт
ных образцов виброзащитных механизмов и выполнить технико-
экономическое обоснование эффективности внедрения виброза
щитных устройств с перескоком на мобильных машинах.
Научная новизна. Разработаны математические функциональные зависимости между инерционными, диссипативными и упругими параметрами, позволяющие проектировать виброзащитные устройства с нулевой динамической жесткостью вблизи положения статического равновесия.
Выявлены условия, формирующие пробои мягкой подвески, и намечены пути ликвидации или недопущения этого явления в подвесках с перескоком.
Предложнна методика подбора рационального уровня диссипации при различной природе сил трения для подвески с минимумом упругих сил.
Разработаны принципы реализации необходимой виброзащиты человека-оператора при различных видах возмущающего фактора.
Разработаны математические модели скелетных, амплитудно-частотных, прогибно-частотных и фазочастотних характеристик, включающих в себя конкретные параметры основных и корректирующих упругих и диссипативных элементов виброзащитных устройств, с соответствующими поправочными коэффициентами.
Предложена методика теоретического анализа, проектирования и конструирования виброзащитных устройств, обладающих повышенной виброзащитной эффективностью при отсутствии явлений нелинейного резонанса в виде срыва амплитуд и пробоев подвески.
На защиту выносятся?
разработанные математические модели связи инерционных, диссипативных и упругих сил в виброзащитной системе с перескоком;
методики проектирования и конструириьания виброзащитных сидений с системами перескока в упругом подвесе;
результаты теоретических и экспериментальных исследований, позволяющие обосновать новый способ виброзащиты для операторов мобильных машин.
Практическая ценность. По результатам теоретических исследований разработаны конкретные образцы виброзацитных сидений с перескоком для водителя тяжелой гусеничной марины, водителя грузового автомобиля и машиниста электровоза. Эти образцы обладают улучшенными, по сравнению с известными серийными образцами, ьиброзацитными качествами, позволяющими говорить о создании сидений, удовлетворяющих нормам на вибрацию по ГОСТ 12.I.012-90. На некоторых образцах достигнут уровень вибрации, близкий к комфортному, что дает значительный социальный и экономический эффект.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на Ц-м международном симпозиуме "Человек под вибрацией" (г.Москва, 1985 г.), X Всесоюзной Акустической конференции (г.Москва, 1983 г.), ІУ Всесоюзном симпозиуме "Влияние вибрации на организм человека и проблемы виброзациты" (г.Москва, 1983 г.), Всесоюзных научно-технических конференциях "Создание локомотивов большой мощности и повырение их технического уровня" (г-.Ворориловград, 1981, 1985г.г., г .Днепропетровск, 1967 г.), Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам проектирования, строительства и эксплуатации БАМа (г.Ленинград, 1976 г.), на симпозиуме по проблемам моделирования динамики подвижного состава (г. Брянск, 1974 г.), на научно-технических конференциях кафедр ОмИИТа (г.Омск, 1976, I960, 1984, 1966 г.г.), на УІ легней рколе ученых-механикоь "Анализ и синтез нелинейных механических колебательных систем" (г.Даугавпилс, 1976 г.), на совещании технического Совета Челябинского филиала научно-исследовательского тракторного института совместно с представителями НАТй и ЧГЗ (г.Челябинск, I960 г.), на" выездном бюро региональной секции Научного Совета ГКНТ СССР "Ьиброзащита марин и вибрационная техника" для Сибири, Урала и Дальнего Востока (г.Омск, 1968 г.).
Внедрение. Виброзащитное сиденье машиниста электровоза по а.с. )f 1043048 внедрено в серийное производство на Новочеркасском и Тбилисском электровозостроительных заводах с 1984 года с годовой программой 2,0 тыс. сидений.
Опытный образец сиденья водителя трактора принят Ал-
гарским тій ГТ и Ш для внедрении на бульдозеры повышенной мощности на комбинате "Алданзолото".
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и семи приложений.
