CC BY
13
ответствующих двухполярных импульсов магнитных датчиков. Сигналы с выходов формирователей прямоугольных импульсов 3 и 4 управляют работой ^-триггера 5 таким образом, что длительность положительного импульса на его выходе соответствует интервалу времени At между моментами перехода через нуль импульсов магнитных датчиков. Выход ^-триггера 5 соединен со входом сглаживающего ЯС-фильтра 6, постоянная времени которого т = R ■ С >> Т .
Если этот фильтр не нагружен (ток нагрузки равен нулю), то, как известно, среднее значение напряжения на выходе ЯС-фильтра
Up = U 0 T = и0 KM
Из (5) получаем
К 2 ■Uс
M = ■
U
= Кз ■ Ucp,
(5)
(6)
где ио - стабилизированное амплитудное
значение прямоугольного импульса напряжения на выходе Я5-триггера 5;
к = ^2. - коэффициент пропорциональности.
3 ио
Таким образом, измеряя среднее значение выходного напряжения ЯС-фильтра, можно определить величину вращающего момента по известному значению коэффициента к3.
Короткие импульсы, частота следования которых определяется частотой вращения вала двигателя, с выхода формирователя импульсов 4 подаются на измеритель частоты импульсов 8. В качестве такого измерителя в данной работе использовался промышленно выпускаемый частотомер.
Заключение
1. Разработанное устройство, позволяет измерять величину вращающего момента независимо от скорости вращения вала.
2. Основными достоинствами измерителя, по мнению автора, являются отсутствие контактов с подвижной частью и простота реализации.
3. Предложенная конструкция может быть использована для измерений механических характеристик, как двигателей внутреннего сгорания, так и электрических двигателей.
Библиографический список
1. Пат. 2265809 Российская Федерация, МПК7 G01L 3/10. Способ измерения крутящего момента [Текст] / А.П. Попов, А.О. Чугулев, А.А. Горшенков; заявитель и патентообладатель СибАДИ. -№2004105889/28; заявл. 27.02.2004; опубл. 10.12.2005, Бюл. № 34. - 6 с.: ил.
2. Пат. 2227304 Российская Федерация, МПК7 G01P3/487. Устройство для измерения мгновенной скорости вращения [Текст] / А.П. Попов, А.А. Горшенков; заявитель и патентообладатель СибАДИ. -2002113851/28; заявл. 27.05.2002; опубл. 20.04.2004, Бюл. № 11. - 7 с.: ил.
Electronic mechanical data meter for transport engines
А.О. Chugulev
The urgency of designing mechanical data meters for transport engines tasks is shown. There is offered contactless device for torque and shaft speed measuring. The meter allows to measure a torque regardless of rotational speed of motor shaft, possesses a high accuracy of measurement and a safely design.
Чугулёв Александр Олегович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроника и автотракторное электрооборудование» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - работа асинхронных двигателей в условия наличия высших гармоник питающего напряжения. Общее количество публикаций - 22. e-mail: aleks-
c@rambler.ru
Статья поступила 22.05.2009г.
УДК 621.87
ВЫБОР КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ВИБРОЗАЩИТЫ СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫХ МАШИН
И.А. Чакурин, канд. техн. наук
Аннотация. Приведены достоинства и недостатки различных критериев оценки эффективности системы виброзащиты.
Ключевые слова: эффективность системы, критерии оценки виброзащиты, виброскорость, виброускорение, вибрационная мощность.
Введение
Строительно-дорожные машины (СДМ), во время эксплуатации являются активным источником вибрационных воздействий. Возникающая вибрация отрицательно влияет, прежде всего, на саму машину. Под действием вибрации ускоряется износ, снижается надежность и долговечность узлов и агрегатов машины. Распространяясь по конструкции машины, вибрация воздействует и на оператора. Действие вибрации отрицательно сказывается на его здоровье и работоспособности: повышается утомляемость, снижается производительность и качество труда, а также развивается профзаболевание - вибрационная болезнь, которая в последние годы во всех развитых странах занимает 2-е место среди профзаболеваний. Исследования, проведенные различными учеными [1, 2] показали, что организм человека по - разному переносит колебания в зависимости от их частоты, амплитуды и времени воздействия [3, 4].
Постановка задачи
В связи с этим перед конструкторами СДМ встает задача разработки более эффективных систем вибрационной защиты, как самой машины, так и оператора.
В настоящее время документами, регламентирующими санитарные нормы вибрации, являются ГОСТ 12.1.012 - 90 и СН
2.2.4/2.1.8.566 - 90 [5, 6].
В соответствии с этими документами нормируется вибрационная нагрузка на оператора, под которой понимается количественный показатель условий труда человека-оператора при воздействии на него вибрации. К показателям вибрационной нагрузки относятся: виброускорение (виброскорость) и их логарифмические уровни, диапазон частот и время воздействия вибрации.
До настоящего времени общепринятого критерия по оценке эффективности системы виброзащиты СДМ нет. Исследователю в каждом конкретном случае приходится самому определять, критерий оценки, вибрационной нагрузки на оператора, с учетом природы возмущающих воздействий. Исходя из этого, для количественной оценки вибрационной нагрузки, разными авторами предложены разные критерии [7].
В настоящее время известны следующие критерии оценки эффективности виброзащиты: третья производная от перемещения по времени, вторая производная от перемещения по времени - виброускорение, первая производная от перемещения по времени - виброскорость, поглощаемая вибрационная мощность.
Методы решения
Некоторые исследователи предлагают использовать в качестве критерия оценки эффективности третью производную от перемещения по времени. В результате исследований было установлено, что в диапазоне частот 1...6 Гц одинаковому ощущению человека соответствует одна и та же величина третьей производной от перемещения по времени [7].
Недостатком оценки эффективности системы виброзащиты по третьей производной от перемещения является то, что количественные показатели критерия получены на основе субъективной оценки участников испытаний, подвергшихся гармоническому возмущающему воздействию, в то время как в реальных условиях эксплуатации колебания СДМ носят случайный характер. Кроме того, на практике, замерить третью производную от перемещения достаточно трудно. Поскольку измерения производятся косвенным путем через дифференцирование измеренного ускорения, это в свою очередь неизбежно приводит к увеличению погрешности. Из-за указанных недостатков оценка эффективности виброзащиты по третьей производной от перемещения не нашла широкого применения [7].
В работах [1, 8] в качестве критерия предлагается использовать поглощаемую энергию вибрационного воздействия. Основным достоинством данного критерия является возможность непосредственного суммирования мощности вертикальных, поперечных, продольных колебаний и оценки вибронагруженности одним количественным показателем.
Однако оценка виброзащиты по поглощаемой мощности не получила широкого распространения по причине сложности в определении мощности подводимой к телу оператора. На практике мощность подводимой энергии рассчитывается через спектр ускоре-
ний с учетом частоты и направления вибрационного воздействия.
В последнее время широкое распространение получила оценка эффективности виброзащиты по дисперсии ускорений защищаемого объекта [7]. Некоторыми исследователями предложено использовать математическое ожидание квадрата ускорений, при минимальном значении математического ожидания квадрата относительного смещения объекта виброзащиты и наоборот [7].
Возможность непосредственного замера ускорений является важным преимуществом этих методов оценки эффективности виброзащиты. Замер ускорений производят при помощи специальных датчиков - акселерометров. В настоящее время накоплены достаточно обширные статистические данные по величинам ускорений, действующих на водителя - оператора при движении транспортных средств.
Недостатком данных методов оценки эффективности виброзащиты оператора, является неодинаковая чувствительность человека к разным частотам возмущения [7].
Принятая в гигиене труда оценка эффективности виброзащиты по виброскорости, основана на результатах физиологических исследований [2], в которых установлено, что при локальном воздействии на руки испытываемых физиологические изменения в организме пропорциональны поглощаемой энергии. Как известно механический импеданс тела человека существенно меняется в зависимости от частоты вынуждающих колебаний. В связи с этим нарушается пропорциональность зависимости между физиологическими изменениями в организме человека и интенсивности колебаний. Данное обстоятельство не дает особых преимуществ методу оценки по виброскорости перед методом оценки по ускорению. К тому же на движущихся объектах измерение виброскорости может производиться только косвенным путем через интегрирование ускорений, что обычно приводит к большим погрешностям, когда частота возмущающего воздействия меньше 1,5 Гц.
Заключение
Из представленного выше обзора видно, что ни один из рассмотренных критериев не может обеспечить достаточно полной и объективной количественной оценки эффективности виброзащиты. Предпочтение, на наш взгляд, следует отдать виброускорению, поскольку оно наиболее удобно для замера в условиях движущейся машины. Организм человека наиболее восприимчив к воздействию ускорения, кроме того при постоянной частоте действую-
щей вибрации ощущения человека пропорциональны изменению ускорения.
Библиографический список
1. Влияние вибраций на организм человека: Тезисы докладов III Всесоюзного симпозиума «Влияние вибраций на организм человека и проблемы виброзащиты». - М.: Наука, 1977 -217с.
2. Разумов И.К., Денисов Э.И., Позднякова Р.З. Об энергетическом характере воздействия вибраций на организм человека. Гигиена труда и проф. заболевания. 1967, №2 С. 3-6.
3. Иванов Н.И. Борьба с шумом и вибрациями на путевых и строительных машинах. - М.: Транспорт, 1987. - 223 с.
4. Снижение динамических воздействий на одноковшовый экскаватор: Монография / В.С. Щербаков, П.А. Корчагин. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2000. - 147 с.
5. СН 2.2.4/2.1.8.566 - 96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.
6. ГОСТ 12.1.012 - 90. Вибрационная безопасность. Общие требования.
7. Джилкичиев А.И. Повышение эффективности виброзащиты водителя оператора самоходных колесных машин /на примере автогрейдера ДЗ-122/: Дис. ... канд.техн.наук.- Омск, СибАДИ, 1988.- 197 с.
8. Потемкин Г.А. Вибрационная защита и проблемы стандартизации. - М.: Изд. стандартов. 1969. -199 с.
The choice of criterion for effectiveness estimation of vibration protection system in road-making construction machinery
I.A. Chakurin
The advantages and lacks of various criteria for effectiveness estimation of vibration protection system are described.
Чакурин Иван Алексеевич - канд техн. наук, помощник проректора по стратегическому развитию Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований - виброзащита оператора строительных и дорожных машин. Имеет 9 опубликованных работ. e-mail: Chakurin@list.ru
Статья поступила 01.09.2008 г.
