Материал: Безопасность жизнедеятельности в экологически неблагоприятных условиях. Суровцев И.С., Борисов Ю.М

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

а второе – вынужденные колебания с частотой и амплитудой

P0

 

1

 

ab

k

2

 

2

, не

 

 

 

 

 

 

M

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зависящей от начальных условий. Благодаря неизбежному наличию тех или иных сопротивлений, собственные колебания будут довольно быстро затухать. Для установившихся вынужденных колебаний, то есть после затухания собственных, решение принимает вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P0

 

1

 

ab

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

M

 

I

 

sin t

(22)

 

 

 

 

 

 

c

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Абсолютное перемещение Z массы m есть сумма перемещения y и основания S(t). С

учётом выражений (12), (14), (17) получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

ab

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

Z P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin t

(23)

M

I

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дифференцируя равенство (23) по времени, получим выражение для виброскорости:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

ab

 

 

 

 

Z P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos t

M

I

 

c

 

 

 

0

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

При отсутствии упругих элементов под массой m , c , следовательно, из (23)

 

P

 

1

 

ab

Z

0

 

 

 

 

sin t

2

M

I

 

 

 

 

Соответственно выражение для виброскорости получает вид:

.

P

 

1

 

ab

Z

0

 

 

 

 

cos t

 

M

I

 

 

 

 

(24)

(25)

(26)

Анализу подлежат выражения (23) и (26). Причём, в выражении (26) все входящие величины детерминированы (определены) и не подлежат варьированию, а в уравнении (24)

.

можно добиваться требуемых значений Z , варьируя значениями жесткости с и массой m. Для m необходимо ввести допустимый интервал изменения m1 m m2 .

В уравнениях (24) и (26) I – осевой момент инерции системы, приближённо составляет 1,9*103 кг*м2; a,b – соответственно расстояния от центра масс основания (платформы) до

силы P(t) P0 sin t и до центра пола пульта управления с действующей на него нагрузкой

рис. 1.

В соответствии с нормами виброскорость в октавных полосах частот в диапазоне

.

16...63 Гц не должна превышать 1,1*10-2 м/с, то есть Z << 1,1*10-2 м/с.

Из формулы (24) находим требуемую жесткость виброизоляторов пола пульта управления на рабочем режиме при частоте колебаний f=28,3 Гц 2 f 177,72 c 1 .

Принимаем величину остаточного дисбаланса коленчатого вала и маховика у двига-

телей типа V12-90 Д=(1,9...1,0)10-3 кг c [2].

В соответствии с этим P0 Д 105,5кг 1033Н .

Решая уравнение (24) относительно жесткости с при cosωt = 1 получим:

235

 

 

 

P0

 

1

 

 

ab

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

I

 

 

c m

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(27)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

1

 

 

ab

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z P0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученное значение с является требуемой жесткостью виброизолятора на рабочем режиме.

Если виброизоляторы пола отсутствуют, как на машинах в штатной комплектации, то виброскорость пола пульта управления определяется по формуле (26) при cosωt = 1. В этом случае

 

.

P

 

1

 

ab

 

 

Z

0

 

 

 

 

 

(28)

 

 

M

I

.

 

 

 

 

 

2 м с

 

 

 

 

 

 

 

В наших условиях Z 5,8*10

 

 

 

 

 

 

 

Подставив полученное значение виброскорости в выражение (28), жесткость виброизолятора будет равна c 57,7 кНм.

На основании выше изложенного можно сделать следующие выводы:

1.Установлены взаимосвязи жесткости в опорных связях кабины и виброскорости пола кабины с физико-геометрическими параметрами экскаватора.

2.При отсутствии виброизоляторов кабины виброскорость пола превышает нормативное значение более чем в пять раз.

3.На ранней стадии проектирования экскаваторов рационально воспользоваться полученными зависимостями для расчета жесткости в опорных связях кабины.

Библиографический список

1.Левицкий Н.И. Колебания в механизмах. М: Наука. - 1988. - 336 с.

2.Вейн В.П., Кочура А.Е. Динамика машинных агрегатов с двигателями внутреннего сгорания. - Л.: Машиностроение, 1976. – 25 с.

References

1.Levitskii N.I. Vbrations in mechanisms.M.: Nauka,-1988.-P.336

2.Vein V.P., Kochura A.E. Dinamics of Machine assemblies with internal comdustion engine.-L.: Machine building, 1976.-P.25

236

УДК 628.517.2(031)

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой транспортных машин Ю.Ф. Устинов; Аспирант кафедры транспортных машин Нгуен Лам Хань Россия, г. Воронеж, тел. 8(4732)71-59-18; e-mail: ust@vgasu.vrn.ru

Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering

Dr.Sci.Tech., prof., head of transportation machines faculty Y.F. Ustinov;

Post-graduate of transportation machines faculty Nguyen Lam Khanh

Russia, Voronezh, tel. 8(4732)71-59-18; e-mail: ust@vgasu.vrn.ru

Ю.Ф. Устинов, Н.Л. Хань

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИБРОКАТКА МАССОЙ 10,5 Т

Представлены результаты виброакустических экспериментальных исследований виброкатка с учетом изменения режимов работы вибровальца и вида уплотняемого материала. Установлено, что на существующих конструкциях отечественных виброкатков целесообразно применять виброизоляторы с дискретно изменяемой жесткостью с целью снижения влияния вибрации на безопасность жизнедеятельности оператора виброкатка.

Ключевые слова: виброкаток, вибрация кабины, виброизоляция, безопасность жизнедеятельности.

Y.F. Ustinov, N.L. Khanh

THE EXPERIMENTAL RESEARCHES ON VIBRATORY CHARACTERISTICS

OF 10.5 TONS VIBROROLLERS

The research has resulted in experimental outcomes on vibroacoustic of vibrorollers by calculations of the change of vibratory drum’s operational mode and compacting materials. It has been constructed that on existing structures of domestic vibrorollers, adopting relevant types of vibroinsulators with discretely-varied hardness is necessary to reduce the impacts of vibration on the labor safety of vibroroller operators.

Keywords: vibroroller, vibration of cabin, vibroinsulasion, labor safety.

При строительстве автомобильных дорог, аэродромов, земляных дамб, насыпей, спортивных площадок, промышленных и жилых массивов, других объектов процесс уплотнения различныхматериаловиграетважнейшуюрольвповышениипрочностииустойчивостисооружений.

Уплотняющие машины и оборудование для грунтов и каменных материалов используют четыре основных рабочих принципа: статическая нагрузка, вибрация, ударное и вибростатическое воздействие. Факторами, определяющими выбор метода и результат уплотнения являются: вид материала, гранулометрический состав, влажность, плотность нижележащего слоя материала и продолжительность уплотнения [1, 2].

Вибрационное уплотняющее оборудование динамически воздействует на материал с высокой частотой. При этом генерируются волны сжатия, распространяющиеся во внутренние слои материала и вызывающие движение частиц материала, за счет снижения внутреннего трения в материале и перегруппировки частиц в более плотное расположение между собой. Вибрация рабочего органа на установленной частоте позволяет достигать высоких

© Устинов Ю.Ф., Хань Н.Л., 2009

237

плотностей и большей глубины уплотнения материалов различных типов за меньшее число проходов по одному месту в сравнении со статическим уплотнением. Этим и объясняется большая эффективность и экономичность использования вибрационного оборудования. Но следует отметить, что в зависимости от вида уплотняемого материала и степени уплотнения его после каждого прохода, необходимо устанавливать наиболее подходящую частоту рабочего органа. Это часто делается за счет применения в трансмиссии гидронасосов и гидромоторов с переменной производительностью.

Влияние частоты и амплитуды рабочего органа на уплотняемый материал было предметом дискуссий долгие годы. Лабораторные и полевые исследования показывают, что частота в диапазоне 25...50 Гц соответствует максимальному уплотняющему эффекту на грунтах. На асфальтобетонных смесях наилучшие результаты были получены в диапазоне частот

50...70 Гц [2].

Больший эффект на уплотнение материала оказывает амплитуда колебаний рабочего органа. Рекомендуется для грунтов отсыпаемых толстыми слоями (0,3...0,4м) устанавливать амплитуду не менее 1,6 мм, асфальтобетона – 1мм [2].

В России большое распространение имеют виброкатки ЗAO «Раскат» с изменяемой частотой вибровальца 40 и 50 Гц. Вибрация вальца может отключаться, тогда каток работает как статический. Таким образом, в зависимости от вида уплотняемого материала и степени его уплотнения виброкаток может работать в трёх режимах: с частотой вибрации вальца 40 Гц, или 50 Гц, или без вибрации вальца. В этой связи актуальной задачей является обеспечение защиты водителя от воздействия вибрации, проникающей в пол кабины через опорные связи её с рамой, так как жесткость резиновых упругих элементов (виброизоляторов кабины) расчитана только на одну определённую частоту.

С целью оценки влияния режима работы вибровальца на вибрацию пола кабины проведен экспериментальные исследования на виброкатке типа ДУ-99, находящегося в эксплуатации менее года. Опыты проводились в реальных условиях при уплотнении супесчанного грунта и щебня при реконструкции автодороги. Для измерения и регистрации параметров вибрации применялся прибор – виброметр «Октава – 101ВМ» с тремя акселерометрами типа АР98-100. Акселерометры устанавливались на бугель вибровальца у шарнира, соединяющего бугель с рамой, на раме виброкатка под кабиной с левой стороны и на полу кабины, также с левой стороны. Измерения производились в трех направлениях: вдоль провольной оси виброкатка, в поперечном и вертикальном. Наибольшие значения амплитуд виброускорений отмечены в вертикальном направлении. Данные измерений вибрации при уплотнении супесчанного грунта при различных режимах работы вибровальца представлены в табл. 1...3, где также расчетным путём получены значения коэффициента передачи вибрации по ускорению от рамы к полу кабины (Ka) и критерий эффективности виброизоляции ВИ. При этом использовались общеизвестные формулы:

Ka ak / ap ; ВИ 10.lg(Vж2 / Vр2 ) ,

где ak, ap – соответственно ускорения пола кабины и рамы виброкатка; Vж,Vp – соответственно виброскорости при жестком креплении кабины к раме и через виброизоляторы.

В табл. 1-3 в строках с обозначениями I и II представлены значения параметров вибрации на полу кабины и раме виброкатка соответственно. В табл. 3 представлены данные вибрации на полу кабины и раме при отключенном вибраторе вибровальца, но дизельный двигатель, гидронасосы и гидромоторы передвижения катка работают в номинальном режиме.

По аналогичной методике получены значения параметров вибрации элементов виброкатка при работе на щебне (табл. 4-6).

238

Таблица 1

Значения параметров вибрации при уплотнении супесчанного грунта и частоте колебаний вибровальца 40 Гц

1/3-октавный

Вибро-

Вибро-

Вибро-

 

Вибро-

 

Коэфф.

 

Вибро-

 

спектр

 

ускорение

ускорение

скорость

 

скорость

 

передачи

 

изоляция

 

частот

 

La, дБ

а, м/с2

Lv, дБ

 

V, м/с

 

Кa

 

ВИ

 

25

 

I

124,2

 

1,6218101

 

106,4

 

0,0104

 

0,6309573

 

4,1655188

 

 

II

128,2

 

2,5703958

 

110,4

 

0,0168

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31,5

 

I

129,5

 

2,9853826

 

109,7

 

0,0154

 

0,9015711

 

0,9601545

 

 

II

130,4

 

3,3113112

 

110,6

 

0,0172

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

I

135,7

 

6,095369

 

113,9

 

0,0247

 

0,7762471

 

2,3301114

 

 

II

137,9

 

7,8523563

 

116,1

 

0,0323

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

I

126

 

1,9952623

 

102,1

 

0,00638

 

1,023293

 

 

-0,206653

 

 

II

125,8

 

1,9498446

 

101,9

 

0,00623

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

63

 

I

134,8

 

5,4954087

 

108,9

 

0,0139

 

0,9120108

 

0,8901184

 

 

II

135,6

 

6,0255959

 

109,7

 

0,0154

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80

 

I

137,9

 

7,8523563

 

110

 

0,0595

 

0,7943282

 

1,236143

 

 

II

139,9

 

9,8855309

 

112

 

0,0686

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

I

130,9

 

3,5075187

 

101

 

0,0056

 

1,7378008

 

-4,699409

 

 

II

126,1

 

2,0183664

 

96,2

 

0,00326

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

125

 

I

131,4

 

3,7153523

 

99,5

 

0,00475

 

1,6218101

 

-4,226215

 

 

II

127,2

 

2,2908677

 

95,3

 

0,00292

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

160

 

I

139,1

 

9,0157114

 

105,2

 

0,00912

 

1,6595869

 

-4,424286

 

 

II

134,7

 

5,4325033

 

100,8

 

0,00548

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

 

Значения параметров вибрации при уплотнении супесчанного грунта

 

 

 

и частоте колебаний вибровальца 50 Гц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/3-октавный

Вибро-

 

Вибро-

 

Вибро-

 

Вибро-

 

Коэфф.

 

 

Вибро-

спектр

 

ускорение

 

ускорение

 

скорость

скорость

передачи

 

 

изоляция

 

частот

 

La, дБ

 

а, м/с2

 

Lv, дБ

 

V, м/с

 

Кa

 

 

ВИ

 

25

 

I

102,7

 

0,1364583

 

84,9

0,00088

0,5248075

 

5,719325

 

 

II

108,3

 

0,260016

 

90,5

0,0017

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31,5

 

I

112,8

 

0,4365158

 

93

0,0022

0,7585776

 

2,5773806

 

 

II

115,2

 

0,5754399

 

95,4

0,00296

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

I

128,3

 

2,6001596

 

106,5

0,0105

0,7673615

 

2,3737957

 

 

II

130,6

 

3,3884416

 

108,8

0,0138

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

I

135

 

5,6234133

 

111,1

0,0182

0,7943282

 

1,7646695

 

 

II

137

 

7,0794578

 

113,1

0,0223

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

63

 

I

135,8

 

6,16595

 

109,9

0,0158

0,9015711

 

0,9371116

 

 

II

136,7

 

6,8391165

 

110,8

0,0176

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80

 

I

137,4

 

7,4131024

 

109,5

0,075

0,8413951

 

1,3884282

 

 

II

138,9

 

8,8104887

 

111

0,088

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

I

133,2

 

4,5708819

 

103,3

0,00734

1,3963684

 

-2,9272955

 

 

II

130,3

 

3,2734069

 

100,4

0,00524

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

125

 

I

137,5

 

7,4989421

 

105,6

0,00956

1,7782794

 

-5,0258621

 

 

II

132,5

 

4,216965

 

100,6

0,00536

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

160

 

I

139,8

 

9,7723722

 

105,9

0,00989

1,8836491

 

-5,5173001

 

 

II

134,3

 

5,1880004

 

100,4

0,00524

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

239

 

 

 

 

 

 

 

 

Источник: https://studfile.net/preview/16563919/