CC BY
45
НАГРУЗОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ СИСТЕМ ВТОРИЧНОГО ПОДРЕССОРИВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН Черненко А.Б.1, Авсецин А.С.2, Сысоев М.И.3, Сысоева М.И.4 Email: [email protected]
'Черненко Андрей Борисович - кандидат технических наук, доцент,
2Авсецин Андрей Сергеевич - магистрант, кафедра автомобилей и транспортно-технологических комплексов, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова (Новочеркасский политехнический институт), г. Новочеркасск; 3СысоевМаксим Иванович - магистрант, кафедра колесных машин, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва; 4Сысоева Мария Ивановна — студент, кафедра общей физики, Московский государственный областной университет, г. Мытищи
Аннотация: в статье рассматриваются экспериментальные и расчетные нагрузочные характеристики пневматических упругих элементов с резинокордной оболочкой различного типа, как объекты системы вторичного подрессоривания транспортно-технологических самоходных машин. Приведена сравнительная характеристика виброизолирующих устройств с резинокордными оболочками. Представлены аналитические выражения для расчета поперечной и осевой жесткости пневматического упругого элемента с резинокордной оболочкой диафрагменного типа. Определены перспективные ПУЭ с РКО тороидного типа для систем вторичного подрессоривания транспортных машин.
Ключевые слова: нагрузочные характеристики, пневматический упругий элемент, резинокордная оболочка, жесткость ПУЭ с РКО, виброизолятор.
LOAD CHARACTERISTICS OF PNEUMATIC ELASTIC ELEMENTS FOR SYSTEMS OF SECONDARY TRAILING OF TRANSPORT MACHINES Chernenko A.B.1, Avsecin A.S.2, Sysoev M.I.3, Sysoeva M.I.4
'Chernenko Andrei Borisovich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor; 2Avsecin Andrei Sergeevich - Graduate Student, DEPARTMENT OF CARS AND TRANSPORT-TECHNOLOGICAL COMPLEXES, FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION SOUTH-RUSSIAN STATE POLYTECHNIC UNIVERSITY (NPI) M.I. PLATOV'S (NOVOCHERKASSKPOLYTECHNIC INSTITUTE), NOVOCHERKASSK; 3Sysoev Maxim Ivanovich - Graduate Student, DEPARTMENT OF WHEEL MACHINES, FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION MOSCOW STATE TECHNICAL UNIVERSITY N.E. BAUMAN, MOSCOW; 4Sysoeva Maria Ivanovna - Student, DEPARTMENT OF GENERAL PHYSICS, MOSCOW STATE REGIONAL UNIVERSITY, MYTISCHI
Abstract: the article discusses the experimental and calculated load characteristics of pneumatic elastic elements with a rubber-cord shell of various types, as objects of the secondary suspension system of transport-technological self-propelled machines. The comparative characteristic of vibration-insulating devices with rubber-cord shells is given. Analytical expressions are presented for calculating the transverse and axial stiffness of a pneumatic elastic element with a rubber-cord diaphragm shell. Perspective PUEs with RKO toroid type for secondary cushioning systems of transport vehicles are identified. Keywords: load characteristics, pneumatic elastic element, rubber-cord casing, rigidity of electric components with RCS, vibration absorber.
УДК 62-272.82
Экспериментальные исследования и опыт эксплуатации транспортно-технологических самоходных машин показывают, что определяющее влияние на показатели их плавности хода и обитаемости оказывают не только правильный выбор параметров систем подрессоривания и компоновки ходовой части, но и оптимальный выбор характеристик вторичного подрессоривания [1, 2]. Из практики известно, что при идеальных показателях плавности хода, обеспечиваемых конструкцией подвески несущей системы транспортного средства, возможны отрицательные характеристики вибронагруженности, Поэтому, для снижения уровней вибраций, действующих на операторов колёсной машины необходимо введение в конструкцию, эффективно функционирующих систем вторичного подрессоривания.
Наиболее перспективными виброзвукоизоляторами для систем вторичного подрессоривания транспортных средств, в настоящее время являются пневматические упругие элементы с резинокордными оболочками (ПУЭ с РКО) [3, 4]. По сравнению с другими видами упругих элементов они обладают рядом преимуществ, основными из которых являются:
❖ практически полная изоляция подрессоренной и неподрессоренной масс в широком диапазоне частот возбуждающих колебаний;
❖ широкий диапазон грузоподъемности (от нескольких килограммов до десятков тонн);
❖ возможность получения нелинейной характеристики с различной степенью прогрессивности;
❖ простота регулирования грузоподъемности и жесткости пневмоэлемента без изменения его конструкции (изменением давления воздуха внутри пневмоэлемента);
❖ возможность изменения жесткостных параметров за счет изменения профиля направляющих арматур, объема системы пневмоэлемента и конструктивных параметров резинокордной оболочки;
❖ возможность обеспечения постоянства прогиба упругого пневмоэлемента при изменении на него нагрузки;
❖ возможность сохранения практически постоянной собственной частоты колебаний при изменении статической нагрузки;
❖ возможность совмещения в одном пневмоэлементе функций упругого элемента и демпфера;
❖ большой срок службы;
❖ небольшие габаритные размеры и масса;
❖ простота в изготовлении и эксплуатации.
Существующее ПУЭ с РКО имеют частоту собственных колебаний как правило, в пределах 0,3 - 5 Гц, что значительно ниже частот собственных колебаний многих других видов современных упругих элементов.
Учитывая, что для всех величин демпфирования изоляция колебаний выполняется при отношении возбуждающей частоты к собственным у > ^2, находим, что существующие пневматические упругие элементы могут быть использованы для виброизоляции, начиная частот от 0,4 Гц и выше.
На рис. 1, 2, 3, 4 приведены нагрузочные характеристики пневмоэлементов с резинокордными оболочками диафрагменного типа модели Н - 6, баллонного типа модели Н -21, подушечного типа модели НИ - 14, рукавного типа модели Н - 48.
Вертикальные жесткостные характеристики указанных элементов зависят от давления и объема сжатого газа, профиля направляющих арматур, исходного положения элемента, геометрических параметров кордного каркаса, его слойности, свойств применяемых кордов и резин.
Рис. 1. Нагрузочная характеристики пневматического упругого элемента с РКО модели Н — 6: сплошная линия — расчетная; пунктир — экспериментальная
Вертикальная (осевая) жесткость пневматического упругого элемента определяется из соотношения [5]:
Со =
й<? _ п ■ (р0 + 1)5э2ф
аг
+ Ро'
йБ.
1эф
йГ
где: п - показатель полтропы; р0 - избыточное давление рабочего газа; 5эф - эффективная (опорная) площадь; У0 - объем пневмоэлемента; / - прогиб (ход) пневмоэлемента.
Рис. 2. Нагрузочные характеристики пневматического упругого элемента с РКО размера 350-100,
модели Н — 21:
1 — 02ст = 5800 кгс, рст = 7.2 кгс/см2; 2 — <2ст = 5000 кгс, рст = 6.35 кгс/см2; 3 — <2ст = 3980 кгс, рст = 4.9
кгс/см2; 4 — <2ст = 3800 кгс, рст = 4.85 кгс/см2; 5 — <2ст = 3300 кгс, рст = 4.1 кгс/см2
Из приведенного соотношения видно, что жесткость элемента может быть уменьшена, если второй член уравнения будет отрицательным, что возможно только при изменении геометрических параметров (профиля) направляющих арматур.
Изменения начальной жесткости упругих пневмоэлементов на основе одной и той же резинокордной оболочки могут быть значительными. Так, жесткость пневмоэлементов с резинокордной оболочкой модели Н - 21 может изменяться в различных модификациях пневмоэлементов от 800 до 3300 кгс/см.
Пневматические упругие элементы с резинокордными оболочками позволяют регулировать не только вертикальные, но и поперечные жесткостные характеристики прежде всего за счет изменения угла корда, типа корда, слойности каркаса, типа резины, профиля направляющих арматур и внутреннего давления.
Рис. 3. Динамические характеристики пневматического упругого элемента с РКО размера 650-200100, модели НИ — 14:1 — рст = 3.1 кгс/см2;2 — рст = 4 кгс/см2;3 — рст = 5 кгс/см2;4 — рст = 6 кгс/см2
Поперечная жесткость пневмоэлементов с РКО диафрагменного типа определяется из уравнения [6]
Сп = Сг + Сх = ^-Дэф-}1-р0 + ( 1 + 1 . 7 s i п 2 рк) ■ 6 0 ■ V ра - 0 . 8 4 ■ ре,
h - коэффициент, учитывающий геометрические параметры направляющих арматур; вк - угол нитей корда по короне резинокордной оболочки; ра - абсолютное давление, кгс/см2; рв - давление окружающего воздуха, кгс/см2.
! ■ I _мм
100 -75 -50 -25 О 25 50 75 ЮО
Сжатие Отдай
Рис. 4. Нагрузочные характеристики пневматического упругого элемента на основе РКО размера 320-200, модели Н -
48 с поршнями различной конструкции:! — рст = 7 кгс/см2;2 — рст = 6.25 кгс/см2;3 — рст = 6.63 кгс/см2;4 — рст = 6.23 кгс/см2;5 — рст = !.04 кгс/см2;6 — рст = 0.5 кгс/см2
Из приведенного выражения следует, что поперечная жесткость определяется двумя составляющими: Сг, зависящей от геометрических параметров направляющих арматур, и Ск, зависящей от конструкции каркаса резинокордной оболочки.
На рис. 5 показана зависимость боковых жесткостных характеристик упругого пневмоэлемента о резинокордной оболочкой модели Н - 6 от углов нитей корда каркаса и давления.
В случае необходимости сохранения равночастности пневмоэлемента при изменении его нагрузки применяются регулирующие устройства /7/, обеспечивающие постоянство уровня подрессоренного объекта относительно его неподрессоренный частей.
О 1 2 ) < 5 О' X <5
Статическое давление Рст кгс/см Угол корда в,
Рис. 5. Зависимость боковой жесткости пневматического упругого элемента с РКО модели Н — 6 от угла нитей корда и статического давления
Долговечность ПУЭ с РКО, как правило, значительно превышает долговечность упругих элементов других видов, в частности винтовых пружин и листовых рессор. Так, долговечность пневмоэлементов, применяемых на вибрационных грохотах нерудной промышленности, более чем в 10 раз превышает долговечность винтовых пружин (8000 ч против 700 ч).
За последние годы ПУЭ с РКО нашли широкое применение в системах вторичного подрессоривания транспортных машин. Несколько лет ведутся работы по применению
пневматических упругих элементов с резинокордными оболочками для виброизоляции кресел машинистов электровозов, рабочих площадок экскаваторов и т.д. Результаты работ подтверждают правильность выбранного направления. Так, при испытаниях опытного сидения машиниста тепловоза, установленного на ПУЭ с РКО размера 105 - 90 баллонного типа, наблюдается снижение уровня вибрации в 2 раза по сравнению с существующими.
Наиболее интенсивно ПУЭ с РКО используются на автомобильном и железнодорожном транспорте. Осуществляются работы по применение таких элементов для подвесок автобусов. Специально для новых троллейбусов разработан пневматический упругий элемент с РКО рукавного типа. Этот упругий элемент провел всесторонние испытания и эксплуатируется в серийных троллейбусах. Пневматические упругие элементы позволяют улучшить плавность хода автобусов, повысить комфортабельность езды пассажиров, скорость движения
Таким образом, проведенный анализ нагрузочных характеристик свидетельствует о больших возможностях ПУЭ с РКО во всех случаях, где необходимо снизить шум и вибрации, улучшить санитарные условия работы обсаживающего персонала, интенсифицировать технологический процесс или повысить точность показаний и долговечность высокочувствительных измерительных приборов.
Наряду с этим, анализ характеристик показал, что ПУЭ с РКО тороидного типа обладают способностью воспринимать нагрузки по всем трем направлениям, что дает возможность частично или полностью отказаться от направляющего устройства в системах вторичного подрессоривания транспортно-технологических самоходных машин.
Список литературы / References
1. АксеновП.В. Многоосные автомобили. М.: Машиностроение, 1989. 280 с.
2. РотенбергР.В. Подвеска автомобиля. М.: Машиностроение, 1972. 392 с.
3. Черненко А.Б., Гасанов Б.Г. Пневматические системы вторичного подрессоривания кабин многоосных автомобилей / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). Новочеркасск: ЮРГТУ, 2012. 156 с., с ил.
4. Вибрации в технике: Справочник: В 6 т. / Под ред. К. В. Фролова. M.: Машиностроение, 1981. Т. 5. 456 с.
5. Бидерман В.Л., Букин Б.Л. Расчеты резинокордных пневматических амортизаторов. В об.: «Расчеты на прочность». М. Машгиз, I960. Вып. 5. С. 15-58.
6. Певзнер Я.М., Горелик A.M. Пневматические и пневмогидравлические подвески. М. Машгиз, 1963.
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ВЫБОРА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ Жилиндина О.В.1, Крахмалева О.В.2 Email: [email protected]
'Жилиндина Ольга Викторовна - кандидат технических наук, доцент; 2Крахмалева Оксана Витальевна - студент магистратуры, кафедра информационных и управляющих систем, факультет математики и информатики, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет, г. Благовещенск
Аннотация: рассматривается автоматизация процесса медико-социальной экспертизы в разделе индивидуальной программы реабилитации и абилитации в разделе обеспечения ТСР, выявлена актуальность данной работы в медицине, изучены существующие подходы и предложено решение задачи. Демонстрируется пользовательский интерфейс программного продукта. Выявлено, что разработка системы поддержки принятия врачебных решений повысит эффективность и сократит числа ошибок при проведении МСЭ.
Ключевые слова: медико-социальная экспертиза, технические средства реабилитации, автоматизация процесса.
