CC BY
7
СИНТЕЗ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА С РКО ТОРОИД-НОГО ТИПА ДЛЯ СИСТЕМ ВТОРИЧНОГО ПОДРЕССОРИВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН Перушкин М.В.1, Черненко А.Б.2
1Перушкин Максим Викторович - ассистент;
2Черненко Андрей Борисович - кандидат технических наук, доцент, кафедра Автомобили и транспортно-технологические комплексы, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова,
г. Новочеркасск
Аннотация: в статье представлены результаты исследования разработки пневматического упругого элемента с резино-кордной оболочкой (РКО) тороидного типа для применения в системах вторичного подрессоривания транспортных машин. В соответствии с техническими требованиями, предъявляемыми к конструкциям пневматических упругих элементов по грузоподъемности, рабочему давлению, ходу и частоте собственных колебаний, разработанный элемент был оптимизирован для достижения снижения вибронагруженности операторов транспортных машин. Также представлена методика выбора геометрических параметров пневматического упругого элемента с РКО тороидного типа и приведена расчетная нагрузочная характеристика этого элемента. Результаты моделирования подтверждают, что предложенные упругие элементы удовлетворяют нормативам вибронагруженности и способны существенно снизить уровень вибраций для операторов и технических устройств.
Ключевые слова: система вторичного подрессоривания, РКО тороидного типа, виброзащита, транс-портно-технологические машины.
SYNTHESIS OF A PNEUMATIC ELASTIC ELEMENT WITH A TOROID-TYPE RKO FOR SECONDARY SPRINGING OF TRANSPORT VEHICLES Perushkin M.V.1, Chernenko A.B.2
1Perushkin Maxim Viktorovich - Assistant;
2Chernenko Andrey Borisovich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF AUTOMOBILES AND TRANSPORT AND TECHNOLOGICAL COMPLEXES, M. I. PLATOV SOUTH RUSSIAN STATE POLYTECHNIC UNIVERSITY (NPI), NOVOCHERKASSK
Abstract: the article presents the results of a study of the development of a pneumatic elastic element with a rubber-cord shell (RKO) of a toroid type for use in secondary springing systems of transport machines. In accordance with the technical requirements for the designs of pneumatic elastic elements in terms of lifting capacity, operating pressure, stroke and natural oscillation frequency, the developed element was optimized to achieve a reduction in the vibration load of transport vehicle operators. The method of selecting the geometric parameters of a pneumatic elastic element with a toroid-type RC is also presented and the calculated load characteristics of this element are given. The simulation results confirm that the proposed elastic elements meet the vibration load standards and are able to significantly reduce the level of vibrations for operators and technical devices.
Keywords: secondary springing system, toroid-type RKO, vibration protection, transport and technological machines.
УДК 62-567
Выбор оптимальных конструктивных параметров пневматического упругого элемента с РКО тороидного типа зависит от требований, предъявляемых прежде всего, к эффективности функционирования пнев-моэлемента в системе подвешивания объекта виброзащиты [1]. В качестве примера реализации разработанной методики выбора конструктивных параметров пневматического упругого элемента с РКО тороид-ного типа по заданной нагрузочной характеристике [2], приводятся результаты проведённых расчётов по созданию конструкции пневмоэлемента для систем вторичного подрессоривания транспортных машин.
Техническим заданием на разработку конструкции пневматического упругого элемента предусматривалось:
- грузоподъёмность пневматического упругого элемента - от 981 Н до 2942 Н;
- рабочее давление воздуха внутри полости РКО при максимальной грузоподъёмности - 0,686 МПа;
- габаритные размеры пневматического упругого элемента - по диаметру - 0,18 м, по высоте - 0,125 м;
- рабочий ход пневмоэлемента во всех направлениях - ±0,02 м;
- частота малых собственных колебаний - от 3 Гц до 3,5 Гц;
- коэффициент динамичности - 2,5;
- применяемая в пневматическом упругом элементе РКО тороидного типа должна обеспечивать коэффициент запаса прочности - 4.
Предложен оригинальный пневматический упругий элемент с РКО тороидного типа [3, 4] (грузоподъёмность от 1кН до 3 кН, частота собственных колебаний - 3,4 Гц, рабочий ход в осевом направлении от -0,02 м до + 0,02 м и в поперечном от - 0,005 м до 0,005 м). Наряду с этим, пневматический упругий элемент имеет минимальные габаритные размеры и относительно небольшой суммарный (с дополнительным резервуаром) объём. Разработана технологическая оснастка для изготовления резино-кордной оболочки.
Геометрические параметры профиля нового пневматического упругого элемента, определённые в соответствии с методикой [2, 3, 4], представлены в таблицах 1 и 2. Осевые (вертикальные) нагрузочные характеристики пневмоэлемента, обеспечивающие технические требования для крайних значений грузоподъёмности приведены в таблице 3. Профиль упругого элемента с РКО тороидного типа определяется радиусами корпуса и поршня равными соответственно 0,085 м и 0,05 м при эксцентриситете равном 0,01м.
Таблица 1. Геометрические параметры профиля пневматического элемента.
X, м. Р1, м. Гэ1, м. а1, рад. 01, рад.
- 0,200 0,01 0,04414 0,8266 2,5124
- 0,150 0,01211 0,04666 0,8499 2,4469
- 0,100 0,01406 0,04889 0,8682 2,3813
- 0,005 0,01586 0,05084 0,8819 2,3156
0,000 0,0175 0,05252 0,8915 2,2501
0,005 0,019 0,05394 0,8975 2,1849
0,010 0,02037 0,05513 0,9001 2,1200
0,150 0,02161 0,05609 0,8997 2,0555
0,020 0,02275 0,05683 0,8966 1,9913
Таблица 2. Геометрические параметры профиля пневматического элемента.
X, м. Р1, м. Гэ1, м. а1, рад. 01, рад.
- 0,020 0,01361 0,06149 1,3122 2,1037
- 0,015 0,01475 0,06242 1,3017 2,0472
- 0,010 0,01577 0,06318 1,2889 1,9919
- 0,005 0,01669 0,06377 1,2742 1,9374
0,000 0,01750 0,06422 1,2577 1,8839
0,005 0,01823 0,06452 1,2396 1,8311
0,010 0,01888 0,06469 1,2201 1,7790
0,015 0,01947 0,06473 1,1992 1,7275
0,020 0,02 0,06464 1,1771 1,6764
Таблица 3. Осевые (вертикальные) нагрузочные характеристики пневмоэлемента.
S3, М2*103 р, МПа Q, кН
n = 1 | n = 1,41 n = 1 | n = 1,41
Qcm = 0,981 кН;
- 0,020 1,733 0,205 0,196 0,356 0,340
- 0,015 2,359 0,209 0,201 0,493 0,475
- 0,010 2,993 0,214 0,208 0,641 0,624
- 0,005 3,636 0,220 0,217 0,802 0,790
0,000 4,292 0,229 0,229 0,981 0,981
0,005 4,960 0,239 0,243 1,183 1,203
0,010 5,638 0,251 0,260 1,414 1,466
0,015 6,323 0,266 0,282 1,680 1,781
0,020 7,007 0,284 0,308 1,989 2,162
Qcm = 2,943 кН;
- 0,020 1,733 0,630 0,608 1,092 1,055
- 0,015 2,359 0,639 0,621 1,507 1,465
- 0,010 2,993 0,651 0,673 1,948 1,907
- 0,005 3,636 0,666 0,659 2,423 2,395
0,000 4,292 0,686 0,686 2,943 2,943
0,005 4,960 0,710 0,719 3,520 3,568
0,010 5,638 0,739 0,761 4,166 4,292
0,015 6,323 0,775 0,813 4,899 5,141
0,020 7,007 0,818 0,877 5,734 6,148
Анализ приведенных данных свидетельствует о том, что параметры нового пневматического упругого элемента с РКО тороидного типа удовлетворяет предьявляемым требованиям и может быть использована в системах вторичного подрессоривания различных транспортных и транспортно-технологических машин.
При проектировании систем вторичного подрессоривания необходимо проводить расчёт на виброн-агруженность рабочего места оператора, и считать такой расчёт важным шагом при оценке конструктивных решений. Оценка уровня вибронагруженности на соответствие нормативам [5] проводилась по результатам моделирования колебаний объекта подрессоривания с пневматическим упругим элементом с РКО тороидного типа, имеющем расчётную нагрузочную характеристику, представленную в таблице 3.
Анализ результатов показал, что использование в системах вторичного подрессоривания пневматических упругих элементов с РКО тороидного типа с характеристиками, полученными в результате расчётов, проведённых по представленной методике позволит значительно снизить вибронагруженность операторов транспортно-технологических машин.
Разработанный пневматический упругий элемент предназначен для защиты от воздействия вибраций на операторов, а также на приборы, узлы и агрегаты транспортной техники. За счёт увеличения используемого объема опоры происходит уменьшение жесткости и повышение демпфирующих свойств упругого элемента. Пневматические упругие элементы с РКО тороидного типа могут иметь различную конфигурацию направляющей арматуры, выбор которой определяется требованиями, предъявляемыми к пневмоэле-менту и, в конечном счёте, заданными нагрузочными характеристиками.
Разработанная методика выбора геометрических параметров пневматического упругого элемента с РКО тороидного типа по заданной нагрузочной характеристике [2] для систем вторичного подрессоривания, позволяет на стадии проектирования синтезировать упругий элемент и предложить различные конструкции виброопоры.
Список литературы /References
1. РотенбергР.В. Подвеска автомобиля. М.: Машиностроение, 1972. 392 с.
2. Гасанов Б.Г., Ефимов А.Д., Сиротин П.В., Черненко А.Б. Определение параметров пневматических упругих элементов с резинокордной оболочкой по нагрузочной характеристике для систем вторичного подрессоривания транспортно-технологических машин // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2016. № 1 (186). С. 71 - 75.
3. Черненко А.Б., Ефимов А.Д. Модель пневматического упругого элемента с резинокордной оболочкой тороидного типа // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2012. № 4. С. 63 - 66.
4. Черненко А.Б., Ефимов А.Д., Азаренков А.А. Анализ влияния геометрических параметров пневматического упругого элемента с резинокордной оболочкой тороидного типа подвески АТС на его рабочие характеристики // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2015. № 1 (182). С. 96 - 101.
5. 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.
