Математическая модель человека-оператора при проектировании виброизолирующих сидений Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

УДК: 534.833:621

И.Г.Гетия к.т.н., профессор, Зав.кафедрой, Московский государственный университет информационных технологий,

радиотехники и электроники, е-mail: [email protected]

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

ВИБРОИЗОЛИРУЮЩИХ СИДЕНИЙ

Аннотация

Рассмотрена динамика системы виброизоляции подвески сиденья с учетом поведения тела человека -оператора, описываемой системой обыкновенных дифференциальных уравнений.

Ключевые слова

Система виброизоляции, собственные частоты, динамический гаситель.

Вибрация является одним из основных вредных производственных факторов [1,с.92; 2,с.97; 3,с.33; 4,с.75; 5,с.25], поэтому одной из актуальных задач исследователей на современном этапе является создание эффективных технических средств виброзащиты производственного персонала от их воздействия.

Рисунок 1 - Общий вид подвески Рисунок 2 -Математическая модель

виброзащитного сиденья с направляющим виброизолирующего сиденья человека-оператора механизмом параллелограммного типа. с учетом его биомеханических характеристик.

На рис.1 изображен общий вид виброзащитного сиденья с равночастотными свойствами [6, с.60; 7, с.12]. Виброзащитная подвеска сиденья содержит механизм стабилизации крена, состоящий из цилиндрического корпуса 1, к которому крепится подушка сиденья, кареток 2 и 3 с упругими элементами 4 и 5. Корпус 1 через ось 6 соединен с параллелограммным механизмом, состоящим из подвижной 7 и неподвижной 10 П-образных скоб. Рычаги 9 параллелограммного механизма расположены в опорах качения 8, а упругий элемент 11 имеет возможность настройки заданной на вес оператора жесткости системы посредством регулирующего механизма 12. Вертикальные вибрации, передаваемые на сиденье оператора, гасятся упругим элементом 11, а горизонтальные - упругими элементами 4 и 5 в механизме стабилизации крена.

Динамика рассматриваемой системы виброизоляции описывается следующей системой обыкновенных дифференциальных уравнений:

\mis Zi + bxs(zj — Z2) + Cj (zj — Z2 ) = 0, ^

\m2 S2 Z 2 + bjS(z 2 — Z1 )+ C1 (z 2 — Z1 )+ b2 s(Z 2 — U )+ C2 (Z 2 —U ) = 0

гдн: mi — масса оператора; с1 — жесткость оператора; bi — его относительное демпфирование:

74

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

h

Ь = —, 1 (здесь hi и h2 - абсолютное демпфирование); m2 — масса подвижных частей подвески

Ч cimi

сиденья; с2 — ее жесткость и b2 - демпфирование. Динамический гаситель колебаний, включающий все параметры колебательной системы mi, с1, bi, с наибольшей достоверностью имитирует поведение тела человека-оператора в реальных условиях. Для теоретического исследования динамических характеристик этой схемы была составлена программа расчета на ПЭВМ (язык программирования «СИ++») [2,с.99]. Анализируя результаты, полученные при проведении машинного эксперимента на ПЭВМ по исследованию динамических характеристик системы «оператор на виброизолирующем сиденье», можно сделать следующие выводы: с уменьшением rai уменьшается величина первого резонансного пика динамической характеристики со смещением влево по частотной оси, а величина второго резонансного пика динамической характеристики увеличивается, также смещаясь влево.

Рисунок 3 - Динамические характеристики системы «оператор на виброизолирующем сиденье» при следующих параметрах: Pi = 80 кГс; rai (var 20...40 c-i ); bi = 0,2; P2 = 50 кГс; Ю2 = 37,68 c-i ; b2 =0,05.

Рисунок 4 - Динамические характеристики системы «оператор на виброизолирующем сиденье» при следующих параметрах: Pi = 80 кГс; rai = 25,4 c-1 ; bi = 0,6; Р2 = 50 кГс; ra2 = 62,8 c-i ; b2 (var 0...i).

75

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

При этом величина амплитудного провала, обусловленного поведением тела человека-оператора как динамического гасителя, уменьшается со смещением его максимума влево по частотной оси (рис. 3,4). Изменение демпфирования в схеме, моделирующей тело оператора, т.е. bi в диапазоне от 0 до 1,0 слабо сказывается на изменении в динамической характеристике системы (за исключением случая, когда bi =0, при этом появляется второй резонансный пик).

Список использованной литературы:

1. Кочетов О.С., Щербаков В.И., Филимонов А.Б., Терешкина В.И. Двухмассовая механическая модель виброизолирующего помоста основовязальных машин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.- 1995, № 5.С. 92...95.

2. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Пирогова Н.В., Петухова И.В. Расчет динамических характеристик подвески сиденья для текстильных машин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.- 2000, № 1.С. 95... 100.

3. Кочетов ОС. Расчет виброзащитного сиденья оператора. Журнал «Безопасность труда в промышленности», № 11, 2009, стр.32-35.

4. Oleg S. Kochetov. Study of the Human-operator Vibroprotection Systems.// European Journal of Technology and Design. Vol. 4, No. 2, pp. 73-80, 2014.

5. Кочетов О.С., Гетия И.Г., Гетия П.С. Исследование эффективности системы виброзащиты технологического оборудования// Наука третьего тысячелетия: сборник статей Международной научнопрактической конференции (28 июля 2014 г.,г.Уфа). - Уфа:Аэтерна, 2014.-144с., С. 22-30.

6. Кочетов О.С., Гетия П.С. Характеристики виброзащитных подвесок сидений транспортных средств// Материали за 10-а международна научна практична конференция, «Найновите постижения на европейската наука», - 2014. Том 21. Технологии. София. «Бял ГРАД-БГ» ООД - 80 стр. С.57-62.

7. Кочетов О.С., Гетия С.И., Гетия И.Г. Исследование эффективности систем виброзащиты технологического оборудования // Глобализация науки: проблемы и перспективы: сборник статей Международной научно-практической конференции (13 февраля 2015 г., г.Уфа).- Уфа: РИО МЦИИ ОМЕГА САЙНС, 2015.-168 с. С. 10-13.

© И.Г. Гетия, 2015

УДК 621.327.54

П.П. Долгих

к.т.н., доцент Ю.В. Колмаков

старший преподаватель Институт энергетики и управления энергетическими ресурсами АПК

ФГБОУ ВО «Красноярский ГАУ» г. Красноярск, Российская Федерация

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

Аннотация

В статье приводятся разработанные авторами оборудование и методика для снятия характеристик инфракрасных излучателей, применяемых на предприятиях АПК.

Ключевые слова

Лабораторный стенд, инфракрасные излучатели, измерительное оборудование, энергоэффективность. Технология содержания сельскохозяйственных животных требует использования инфракрасного излучения, для чего необходима разработка облучателей, соответствующих определённым требованиям.

Приведённые в [1, с. 3-26] данные свидетельствуют о значительных потерях электроэнергии при облучении животных с применением инфракрасных облучателей. Поэтому перед разработчиками стоит

76