Введение к работе
Актуальность работы. Решение научной проблемы прогнозирования и расчета впброакустнческих параметров землеройно-транспортных машші (ЗТМ) с позиции их малошумиостн на основе развития классических подходов остается одним in актуальных поправлений исследовании, призванных обеспечить безопасность жизнедеятельности н конкурентноспособность машин на международном рынке. По этому направлению уже выполнено значительное количество фундаментальных исследовании для машин различного назначения и очевидны определенные успехи. Однако, темпы н эффективность исследовал «Я не полностью отвечают потенциалу прогрессивности и эффективности создания малошумных ЗТМ, способных обеспечить значительные сдвиги п решении экологических'проблем и обеспечении безопасности жизнедеятельности.
Общее развитие науки, создание мощных и супер-ЭВМ, методологии исследования сложных динамических систем открывают новые возможности более комплексного н системного исследования, отвечающего проблеме, прогнозирования впброакустических параметров ЗТМ.
С другой стороны, широкое внедрение в практику методов расчета малошумных машин требует детального изучения взаимосвязи режимов работы ЗТМ, возмущающих воздействии в двигателе и трансмиссии.
Особую актуальность в научном и практическом аспектах приобретают исследования структурного шума, то есть звуковой энергии, передающейся в кабину машины через опорные н неопориые связи источников 'внброакустической энергии и элементы рамных конструкций. Структурный шум может составлять значительную долю'в общем звуковом поле кабины. Решение проблемы по снижению структурного шума является важнейшей частью в проектировании малошумных машин. Требуют системного подхода разработка и применение, численных интегральных технологий в прогнозировании виброакустических характеристик ЗТМ.
Решению dccx этих вопросов и посвящена представляемая к защите диссертация. Исследования и разработки, обобщенные в диссерта1 щш, проведены автором в Воронежской государственной архитектурно-строительной академии по темам важнейших НИР Госкомитета по высшему образованию и Министерства по общему и тірофессиопальному образованию России, конкурсных п хоздоговорных НИР.
Цель работы.. Развитие научно-практических основ прогнозирования и методов расчета внброакустнческих параметров ЗТМ на различных этапах проектирования, разработка определяющих эти основы вопросов образования и распространения внброакустической энергии, со-здаїше инженерных методов идентификации быстропеременных процессов" сложных динамических систем'на основе, метода конечных элементов. »
Научная папизма работы. Развиты' научно-практические осио-пы прогнозирования и расчета виброакустических параметров па стадии проектирования маіянн.
Ha основании системного подхода, физических представленні о виброакустических процессах образования и распространения структурного шума сформулированы концептуальные н методологические принципы исследования, предложены рациональные расчетные схемы и рижими нагружешіостії машин для расчета шіброакустнческих параметров.
На основании комплексных исследований получили развитие представления о роли динамической балансировки карданных передач непосредственно на машине; впбронзоляторов кабины с упругим элементом, работающим на сдвнг-сжатцс-коаксналыюе кручение, модуля упругости її коэффициента потерь в опорных связях и других технологических н конструктивных факторов.
Выявлена закономерность изменения виброскорости пола кабины, а значит структурного шума при увеличении силы тяги машины, не принимаемая раньше но внимание.
Определена численна» интегральная технология на основе метода конечных элемешов для исследования внброакустнческих процессов ЗТМ и комплексного управления параметрами, влияющими па этот процесс.
Даны количественные показатели виброакустпческих параметов и чредсли их возможных изменении за счет варьирования характеристиками агрегатов, узлов н ..іехаинзмов.
Практическое значение работы определяется возможностями решения на основе научных исследовании н ііх результаті j прикладных задач шіброакустических процессов, численного исследования этих процессов па завершающей стадии проектирования ЗТМ. Определение возмущающих сил н параметров упругих элементов и опорных связях агрегатов, узлов и механизмов, обеспечивающих требуемые уровни вибрации и шума d кабине.
Полученные закономерности изменения шіброакустических параметров от режима работы машин дают практическую основу для определения расчетных условий при прогнозировании структурдого івума в кабине ЗТМ.
Разработанный способ . разделения источников ииброакустнческой энергии дает возможность на реальных машинах определить вклад каждого источника в структурны!! ш>м и общее звуковое-поле машины в цело^і и кабины (А.С. N16597G5).
'Разработанный способ динамической балансировки карданных передач непосредственно па машине позволяет снизить шум и вибрацию d кабине на низких частотах.
Разработанные конструкции впбронзоляторов кабины имеют более высокнИ коэффициент виброіізоляіцш,'что существенно снижает внбро-акустическую энергию при излучении ее рамой в пол кабины (А.С. N1601653).
Разработанные па основе системного анализа методологические положения, представления о возмущающих силах в источниках и путях распространения виброакустической энергии ммеют значение для обоснования и формирования исходных данных для численных исследований,
ошовашшых на методе конечных элементов.
Установленные закономерности виброакустнческих процессов и их количественные зависимости дают осиопу для выбора параметров упругих элементов в опорных связях источников энергии н кабины.
Установленные приемы создания топологии ЗТМ и идентификации виброакустических процессов в пнх обеспечивают внедрение числеиных интегральных технологий с практику проектирования малошу.мных машин.
Реализация работы. Результаты работы прошли промышленную
проверку и внедрены в практику проектирования и производства авто
грейдеров в СКТБ "Автогрейдер" ПО "Дормаш" г.Орел, АО
РудГорМаш г.Воронеж. Результаты работы используются в учебном про
цессе при подготовке инженеров по специальности "Строительные, до
рожные и подъемно-транспортные машины и оборудование" во ЦГАСА.
Вклад автора в разработку проблемы: научиал постановка задач теоретических и экспериментальных исследований; разработка методических вопросов и содержания исследований; создание математических, расчетных и тополоінческих моделей и схем динамических н виброакустнческих процессов; анализ и обобщение результатов исследований; формулировка исходных требований к научным н практическим разработкам. Экспериментальные исследования, разработка программ для ЭВМ, разработка конструктивных устройств н способов, снижающих вибрацию и шум на ЗТМ, проведены под научным руководством и непосредственном участии автора.
Достоверность результатов работы. Решение проблемы прогнозирования и расчета виброакустнческих параметров ЗТМ базируется на современных представлениях в области основополагающих научных дисциплин - динамика; вибрация и акустика машин и механизмов, на современное методологии традиционных исследований на основе классической теории колебаний и на численных интегральных технологиях, а основу которых положен метод конечных элементов.
Экспериментальные исследования выполнены с использованием современной первоклассной н прецизионной, аппаратуры ц измерительной осиасткн отечестЕеного производства и фггрмы "Брюль н Къер" - Дания.
Основные численные результаты и количественные закономерности виброакустнческих параметров и тяговых характеристик машин получили вероятностную оценку на основании статистическсМ обработки.
Апробация работы. Основные положення.диссертации доложены и обсуждены на: международном конгрессе (Fourth Intrnational Congress оа Sound and Vibration. St.-Petersburg, Russia, June 24-27,1996); международном симпозиуме (12-th International FASE Symposium "Transport Noise and Vibration" ,St.-Potersburg, Russia, 1996, September 23-25); международной научно-технической конференции "Развитие строительных машин, механизации п автоматизации строительства и открытых, горных работ", Москва, МГСУ, 28-31 мая 1996 г.; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Н^вое в без-
опасности жизнедеятельности и экологии", Саш;г-Петербург, 14-16 октября, 1996 г.: Всероссийских конференциях с международным участием "Повышение эффективности землеройных машин", Воронеж, ВГАС А, 1992, 1994 г.г.; Республиканских конференциях в г.г. Санкт-Петербурге и Курске, 1935 г.; 12 научно-практических конференциях ВИСИ и ВГАСА.
Публикации. Основные результаты исследований, изложенные н диссертации, опубликованы ъ 45 работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введении, семи глав, основных ныводон и содержит 257 страниц машинописного текста, 67 рисунков, 27 таблиц, списка .литературы, включающего 500 наименований и приложении, содержащих рабочие материалы в ииде исходных численных значении для расчетоц на ЭВМ, методик, результатов расчета ц экспериментальных нсследоианиіі, документы, подтверждаю- щне внедрение результатов исследовании и практику и международное признание.
