Пневматические элементы в задачах виброзащиты транспортных средств Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Решетневские Чтения

УДК 621.01

А. П. Хоменко, А. С. Логунов Иркутский государственный университет путей сообщения, Россия, Иркутск

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ЗАДАЧАХ ВИБРОЗАЩИТЫ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Рассмотрены динамические свойства пневматических элементов с позиций элементной базы структурной теории виброзащитных систем. Предложена математическая модель двухкамерного блока, позволяющая оценить общие свойства его взаимодействия с другими элементами. Составлены математические модели активных систем защиты от вибраций с использованием пневматических приводов и систем защиты человека - оператора транспортных средств.

В решении задач виброзащиты и виброизоляции технических объектов идеи управления движением связаны с развитием структурной теории виброзащитных систем (ВЗС) [1]. Активные элементы управляемых ВЗС все чаще становятся объектом теоретических исследований и практических разработок. Пневматические элементы, используемые в структурах ВЗС, вызывают интерес как элементы достаточно недорогие и обладающие большими возможностями в вариантах конструктивно-технических решений. Вместе с тем многие детали динамических свойств этих элементов не получили еще должного развития и изучения.

Транспортные средства можно отнести к сложным техническим объектам, расчетные схемы которых представляют собой механические колебательные системы со многими степенями свободы. Элементная база виброзащитных систем включает в себя металлические пружины и листовые рессоры, демпферы и гасители колебаний. Пневматические элементы в этом плане представляют собой достаточно сложные устройства, имеющие различные формы конструктивного исполнения и использующие динамические свойства рабочего тела в виде воздуха или газа. Пневмо-элементы при больших деформациях проявляют нелинейные свойства, избирательно реагируют на частоту внешнего нагружения, рассеивают энергию высокочастотных сигналов, нагреваются и т. д. При таком подходе динамические свойства пневматических устройств целесообразно описывать, используя представления о комбинациях элементарных типовых звеньев, реализуемых тем или иным способом [2].

Авторами показано, что передаточная функция активного элемента при входе в виде смещения и выходе как расходе воздуха соответствует интегральному звену. В связи с этим рассмотрены возможные виды соединений типовых элементарных звеньев с интегральным звеном первого

рода. Показано, что введение дополнительных связей, построенных комбинационным образом, может приводить к потере устойчивости. Сдвиг по фазе между внешним воздействием и смещением, что характерно для пневматических ВЗС, может быть учтен рассмотрением звена чистого запаздывания. Авторами предлагается упрощенная методика оценки предельных свойств ВЗС на основе замены звена чистого запаздывания апериодическим звеном [3]. Такое звено не является уже элементарным, что позволяет рассматривать звено чистого запаздывания как граничное в классе элементарных звеньев.

Введение дополнительных цепей с активными элементами (пневматическими приводами) в структуре ВЗС усложняет математическую модель. Возможные пути упрощения связаны с учетом фильтрующих свойств механической части системы, что дает определенные основания полагать существенное снижение роли высокочастотных составляющих в цепях формирования управляющей силы. Установка активных элементов приводит к появлению в системах внутренних конструктивных связей, влияние которых остается даже при нулевом значении управляющего сигнала. В пневматических виброзащитных системах осуществляется взаимодействие пневматических и механических элементов систем. Таким образом, исследование динамики ПВЗС основывается на решении нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих как изменения параметров движения механической системы, так и ход газотермодинамических процессов [4]. Авторами рассмотрены математические модели ПВЗС с поршневым, мембранным исполнительными механизмами и приводами на проточных камерах и проведен анализ влияния различных законов управления на величину зоны эффективности.

Одним из наиболее развитых направлений использования управляемых пневматических виброзащитных систем (ПВЗС) является создание

Механизмы специальных систем

систем защиты кресла человека-оператора. Авторами рассмотрены вопросы построения математических моделей ПВЗС для двух вариантов подвесок сиденья машиниста локомотива, использовавшихся на практике. Для оценки общих свойств взаимодействия предложено упругие свойства пневматического двухкамерного блока в целом оценить через значения параметров соединения элементов расширенного элементного набора колебательных систем.

Проведенные исследования позволяют создать методологическую основу для разработки виброзащитных систем с пневматическими элементами или звеньями и рассматривать взаимодействие пневматических элементов в структурах управляемых динамических систем. Пневматические элементы рассматриваются авторами и вводятся как дополнительные связи, имеющие свою специфику в формах физических реализаций, однако их взаимодействие в рамках виброзащитной системы подчиняется общим правилам соединений элементов структурной теории ВЗС.

Библиографический список

1. Елисеев, С. В. Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов / С. В. Елисеев, Ю. Н. Резник, А. П. Хоменко. А. А. Засядко. Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2008.

2. Насников, Д. Н. Типовые звенья в структурных интерпретациях механических колебательных систем / Д. Н. Насников, А. С. Логунов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. Иркутск, 2006. Вып. 4 (12). С. 78-92.

3. Логунов, А. С. Колебательные структуры с элементами запаздывания / А. С. Логунов // Проблемы механики современных машин : материалы четвертой Междунар. конф. Улан-Удэ, 2009. Т. 1. С. 272-279.

4. Логунов, А. С. Структурное моделирование пневматических систем в задачах вибрационной защиты объектов. Обобщенные подходы / А. С. Логунов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. Иркутск, 2008. Вып. № 4 (20). С. 82-87.

A. P. Khomenko, A. S. Logunov Irkutsk State University of Railway Engineering, Russia, Irkutsk

PNEUMATIC ELEMENTS IN PROBLEMS OF VIBROPROTECTION VEHICLES

Dynamic properties of pneumatic elements on the structural theory element base of vibroprotection systems are considered. The mathematical model of the two-chamber block, allowing to estimate the general properties of its interaction with other elements is offered. Mathematical models of active systems to protect against vibrations applying pneumatic drives and the person-vehicle operator protection systems are made.

© Хоменко А. П., Логунов А. С., 2009

УДК 674.053:621.935

В. К. Шилько, И. В. Слепченко, В. Г. Легостаев Томский государственный архитектурно-строительный университет, Россия, Томск

УСЛОВИЯ СОЗДАНИЯ «ПОДВИЖНОЙ ЖЕСТКОЙ ЗАДЕЛКИ» ЛЕНТОЧНОЙ ПИЛЫ В ДВУХСТОРОННИХ РОЛИКОВЫХ НАПРАВЛЯЮЩИХ ОПОРАХ

Рассмотрено формирование условий закрепления рабочего участка ленточной пилы в двухсторонних роликовых направляющих опорах по типу «подвижной жесткой заделки», позволяющей повысить жесткость и устойчивость пилы и, соответственно, обеспечить лучшие производительность и качество распиловки материалов.

Для обеспечения устойчивой работы ленточных пил (ЛП) их свободную длину между шкивами ограничивают направляющими опорами, которые бывают двух типов: скольжения и качения. Для ленточнопильных станков легкого класса с диаметром шкивов до 800 мм широкое распро-

странение получили односторонние и двухсторонние роликовые направляющие качения. К их недостаткам следует отнести то, что выполненные из стали ролики не обеспечивают достаточной площади контакта пилы с направляющими (рис. 1), поэтому эффективность закрепления ра-