CC BY
14
Milekhin Martin Borisovich, general director, [email protected], Russia, Yekaterinburg, Sverdlovsk region
УДК 629.351: 534.1
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-10-159-162
ОЦЕНКА ВИБРОНАГРУЖЕННОСТИ СИДЕНЬЯ ВОДИТЕЛЯ НА ПРИМЕРЕ МОДЕЛИ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ С ДЕТАЛЬНОЙ ПРОРАБОТКОЙ ЭЛЕМЕНТОВ
ПОДВЕСОК КАБИНЫ
А.С. Горобцов, С.К. Карцов, Ю.А. Поляков
Построение динамической модели грузового автомобиля с детальной проработкой элементов подвесок кабины позволило осуществить оценку жесткостных параметров стабилизатора, а также шарниров рычагов передней подвески кабины на уровень вибраций на сиденье водителя при случайном воздействии со стороны дорожной поверхности.
Ключевые слова: элементы подвески кабины, вибронагруженность сиденья водителя.
При проведении оценки вибронагруженности рабочего места водителя важное значение имеет уточнение представления элементов подвесок кабины в составе динамической модели автомобиля.
Оценка вибронагруженности осуществлялась с помощью пространственной динамической модели грузового автомобиля, построенной в программном комплексе ФРУНД [1 - 3]. В состав указанной модели в качестве подсистем были включены рама, кабина с элементами ее подвесок, передние рессорные и задние пневматические подвески автомобиля, а также силовой агрегат (рис. 1). Особенности компоновочных вариантов подвесок кабин грузовых автомобилей рассмотрены в работах [4, 5].
Рис. 1. Расчетная схема грузового автомобиля с уточненным представлением подвесок кабины
Стабилизатор поперечно-углового крена входит в состав модели подвески кабины, обладая изгибной и угловой жесткостями. В данной работе осуществляется оценка лишь угловой жесткости, так как по результатам предварительных расчетов, изгибная жесткость стабилизатора не оказывает существенного влияния на вибронагруженность кабины.
Моделировалось перемещение автомобиля с постоянной скоростью 60 км/ч по участку специальной дороги автополигона, имеющей покрытие в виде ровного булыжника, что приблизительно соответствовало дорогам третьей категории. Спектры вертикальных ускорений на подушке сиденья водителя-оператора для различных значений крутильной жесткости стабилизатора приведены на рис. 2.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 10
м2/с3
10"1 10"2 10"3 10"4 10"5
0,5 1 10 Г, Гц
Рис. 2. Спектры вертикальных ускорений на сиденье водителя (ровный булыжник, 60 км/ч, жесткость каждого из шарниров рычагов передней подвески кабины 30000 кН/м). Угловая жесткость стабилизатора: 1 - 400 (кНт)/рад; 2 - 30 (кНм)/рад; 3 - без стабилизатора
Графики, приведенные на рис. 2, соответствуют номинальной жесткости 30000 кН/м для каждого из шарниров крепления рычагов в составе передней подвески кабины рассматриваемого автомобиля. Уже на частотах свыше 2,5 Гц угловая жесткость стабилизатора начинает проявлять заметное влияние на уровень вибраций.
Причем, при установке стабилизатора с малой угловой жесткостью (30 (кНм)/рад) уровень колебаний в областях 5 - 8 Гц и 10 - 15 Гц выше, чем для остальных рассмотренных случаев - без стабилизатора и с его высокой угловой жесткостью. Наиболее существенные преимущества варианта с небольшой угловой жесткостью стабилизатора перед двумя остальными проявляются в зонах 2,5 - 5 Гц и 15 - 30 Гц. Отсутствие стабилизатора показывает эффективность только в высокочастотном интервале 10 - 15 Гц. Следует заметить, что для вариантов без стабилизатора и с высокой его угловой жесткостью наблюдаются близкие уровни спектров вертикальных ускорений (рис. 2).
На рис. 3 показаны спектры вертикальных ускорений на подушке сиденья водителя, позволяющие выявить влияние жесткости шарниров крепления рычагов в составе подвески кабины.
м 2/с3
10"1 10"2 10"3 10"4
0,5 1 10 Гц
Рис. 3. Спектры вертикальных ускорений на сиденье водителя (ровный булыжник, 60 км/ч): 1 - угловая жесткость стабилизатора 200 (кНм)/рад, жесткость каждого из шарниров рычагов передней подвески кабины 300000 кН/м; стабилизатор отсутствует, а жесткость каждого из указанных шарниров: 2 - 300000 кН/м; 3 - 30000 кН/м
Сравнив графики 1 и 2, можно обнаружить, что угловая жесткость рассматриваемого стабилизатора не оказывает существенного влияния при наличии шарниров с высокой жесткостью. Сопоставление графиков 2 и 3 показало, что увеличение жесткости каждого шарнира в 10 раз обусловливает заметное снижение высокочастотных вертикальных ускорений в интервале 15 - 30 Гц и незначительное повышение спектра вертикальных ускорений в зоне 7 - 15 Гц.
Проведенные расчеты показывают обоснованность включения элементов подвески кабины в состав пространственной динамической модели грузового автомобиля.
160
3-=£ "3 ==== = = *
/ г ^ И | ! ' \ - ' / щ 1 т 1РН =3 3 ^ = = ^
Список литературы
1. Горобцов А.С., Карцов С.К., Плетнев А.Е., Поляков Ю.А. Компьютерные методы построения и исследования математических моделей динамики конструкций автомобилей: Монография. М.: Машиностроение, 2011. 463 с.
2. Горобцов А.С., Карцов С.К., Поляков Ю.А. Особенности построения пространственных динамических моделей автомобилей с учетом больших движений твердых тел // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 6. Ч. 1. С.102 - 115.
3. Горобцов А.С., Карцов С.К., Поляков Ю.А., Дьяков А.С. Динамический анализ параметров передней подвески кабины грузового автомобиля // Известия Московского государственного технического университета «МАМИ». 2014. № 4 (22). Т. 1. С. 73 - 79.
4. Дербаремдикер А.Д. Амортизаторы транспортных машин: Монография. М.: Машиностроение, 1985. 200 с.
5. Поляков Ю.А. Особенности компоновочных вариантов подвесок кабин грузовых автомобилей // Грузовик. 2013. № 10. С. 6 - 8.
Горобцов Александр Сергеевич, д-р техн. наук, старший научный сотрудник, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Волгоград, Волгоградский государственный технический университет,
Карцов Сергей Константинович, д-р техн. наук, старший научный сотрудник, профессор, kartsov@yandex. ru, Россия, Москва, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет,
Поляков Юрий Анатольевич, д-р техн. наук, профессор, polyakov_yu.a@mail. ru, Россия, Москва, Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»
EVALUATION OF VIBRATION LOADING OF THE DRIVER'S SEAT BY HELP A TRUCK MODEL WITH A DETAILED PRESENTATION OF THE CAB SUSPENSION ELEMENTS
A.S. Gorobtsov, S.K. Kartsov, Yu.A Polyakov
The development of a truck dynamic model with detailed presentation of cab suspension elements allowed an assessment of the stiffness parameters of the stabilizer and the joints of the cab front suspension levers on the vibration loading of the driver's seat when accidentally exposing from the road surface.
Key words: elements cab suspensions, driver's seat vibration loading.
Gorobtsov Alexander Sergeevich, doctor of technical sciences, head of department, [email protected], Russia, Volgograd, Volgograd State Technical University,
Kartsov Sergey Konstantinovich, doctor of technical sciences, professor, kart-sov@yandex. ru, Russia, Moscow, Moscow Automobile and Road Construction Technical University (MADI),
Polyakov Yuriy Anatolevich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Moscow, Moscow State University of Technology «STANKIN»
