Файл: Барский И.Б. Динамика трактора.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 175

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Глава VI. АНАЛИЗ КОЛЕБАНИИ ОСТОВА И СИДЕНЬЯ ТРАКТОРА

1. Колебания одномассовой системы трактора

Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных схем колеба­ ний тракторов, рассмотрим колебания линейной одномассовой системы при трех видах воздействий — единичном, случайном и периодическом.

Дифференциальное уравнение колебаний одномассовой сис­ темы, как известно, имеет вид

Mz +Kz+Cz=Kq+Cq

или

 

 

 

 

 

 

 

z + 2hz +

(OcZ =

2hq + a>lq,

(105)

где

 

 

л:

 

 

 

 

2

=

0)C

=

 

 

 

 

М

 

М

 

здесь h -

относительный

коэффициент демпфирования;

 

К

- коэффициент демпфирования;

 

М-

масса;

 

 

 

 

 

(Ос - частота собственных

колебаний одномассовой

сис­

 

темы;

 

 

 

 

 

с-

жесткость упругой

связи.

 

 

При

 

 

 

 

 

 

q = <7о sin v/

дифференциальное уравнение колебаний одномассовой системы имеет вид

z + 2hz + cocz =

A sin v (/

JL

 

v

 

 

 

где

 

 

 

А = Л - У О* + W ;

р = arctg

 

f—-^-

М

 

\

С

Единичное воздействие. Форма неровности задана в виде

q — q0 sin vt при 0 ^

t ^

 

 

Ti

=

;

л

t ^

 

 

v

 

 

-2л

О при

/ >

T i

=

.

188

 

 

 

v


Начальные условия на участке 0 < / < xi будут

Z l (0) = z,(0) = 0 .

На участке t > п : z2 (0) = zx (j^-^j > 2 2(0) = Z\ [~—j .

Решение уравнения колебаний одномассовой системы после проезда синусоидальной неровности в операторной форме имеет вид

 

_ _£

 

, v

Ave " v ( l - e ~ p x )

—.

z(p) =

 

( p 2 + 2 ^ + c o 2 ) ( p 2 + v 2 )

Применяя формулу обращения (79) и преобразовывая, полу­ чим ускорение после проезда единичной неровности

z { t

) =

^ v (

*

' + " l )

{е~м S

i n ( с у +

b\)-e-h(t-^ X

 

 

Va\

+

b\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X sin [(o^t

Xi) +

8\]},

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

61 = arctg^

 

J ^ L+

2arctgf-^

 

 

 

 

 

 

bi

 

 

v

 

 

\ h

 

 

здесь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

afj = 4o>i/i,; b{ = 2co, (h2

+ v2 — ш2 );

щ = у/

со2

h2.

Интегральное квадратичное

значение

ускорения

z(t) после

проезда единичной неровности

 

равно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J =

 

^z2(t)dt.

 

 

 

 

Обозначив

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г|з =

h

 

; х =

v

,

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl)c

 

Cl)c

 

 

 

 

найдем безразмерную

величину

 

 

 

 

 

 

" I T

=

2/2eTf

2 ,

К 2 - 2 ^ 2 c o s 2 6 1 +

Ца2sin2б1)-

А2

 

г|щ| (4ф

2 а| + а2,)

 

 

 

 

 

 

 

 

—2е

х ^cosco,^ — 2a|52cos63

+ ^a2 sin б3 ) + е

*( 2 —2г|)2 х

 

 

 

X cos 2б2

+ гра2

sin 2б2 )],

 

 

189


г д е

fl2 = 2V" 1— V,

аз = 4гр2 + 2x

2 —2;

б i = arch 2i|;a2 -a27 + 2arctg( -

^ ) ;

y = —l a r c t g ( —2г|)С);

0 ) , ^

=ла2

2C

 

 

 

б2 = со1т, + б*;

б3 =

б ! + б 2 .

JiJc

05

12

0,10

10

0,15 0,Z0 '0,15

/о,зо

'0,35 /0,40 /0,45 '0,50 ' 0,60

0

1 2

3

4 x 0

0,1 0,Z 0,3 0,4 0j

у

 

 

a;

 

6)

 

Рис. 100. Зависимость величины УсоеМ2 о — от х; б — от $

Для оценки среднеквадратичного значения ускорения после проезда единичной неровности вычислим отношение

где Тс — период собственных колебаний системы.

На рис. 100, а построены графики безразмерной величины /<ОсА42 в зависимости от отношения частоты синусоидальной не­ ровности к частоте собственных колебаний системы. Максимумы кривых наблюдаются при х — 1 (существенное уменьшение ор-

190


динат наблюдается при х < 0,5 и х > 3,0). Коэффициент аперио­

дичности яр оказывает существенное

влияние

на величину мак­

симальных ординат

оценочного

параметра.

С увеличением ф

максимальные ординаты

уменьшаются. Из рис. 100, б видно, что

наиболее эффективно

увеличивать

коэффициент апериодичности

до значений -ф « 0,3.

 

 

 

 

 

 

Случайное

воздействие. Спектральная

плотность неровностей

(ускорений

неровностей)

задана

в

виде

дробно-рациональной

функции

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь-,

, =

 

юр,

 

 

9 ( с 0 )

[ ( * 2 р 2 - - 1 ) 2

+ 4 ф 2 р 2 л : 2 1

 

 

где

со

 

сос

 

а

 

 

 

 

 

 

 

D, а, р — параметры корреляционной функции воздействия. Дисперсия ускорения подрессоренной массы

—со

где в соответствии с уравнением (105)

| ф , ( / ц ) 1 « - 4 ^ 2 + 1

В дальнейшем понадобятся при исследовании подрессоривания тракторов не только абсолютные ускорения подрессоренной массы, но и ее относительное перемещение.

Имеем (см. гл. V)

 

 

оо

 

 

 

 

^ 2 = 1 7

J

1Ф С(/«>)12 ^(«)^,

 

где

 

 

 

 

 

 

|Ф;(/©)|2

ш с

[ ( l - * 2 ) 2 + 4t|>V]

 

 

 

 

Графики

|Фг (/со) | 2 и £ (/со) | 2

приведены на рис. 101, а и б.

Вычислим

интегралы, входящие

в предыдущее

выражение.

Они относятся к табличным интегралам следующего

вида:

 

J = -

 

 

g(x) dx

 

 

J

h(jx)h{~jx)

 

 

 

191


где

 

 

 

 

 

 

g{x)

= b0x5 + b{x4 + b2x2 + b3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h{jx) = a0{jx)4 + a^jxf

+ a2(jx)2

+ a3jx

4-

at.

 

Пользуясь таблицами интегралов [14], имеем

 

 

 

j _ я

а 4 ( а 2 а з

а]а 4 ) & о+ а о а з а Л

floaiaA + Оо(а 1Дг + а оДз)^з

 

 

 

 

 

a 0 a 4 ( a i a 2

+a 3 " a 0 a 3 - a l a 4 )

 

 

 

Теперь можно написать, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J и

I 2

 

£>ф

 

 

(106)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 2 + Р2)2

 

 

 

Для интеграла J\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о0

= р2 ; а{

=2р(грр + ф); а2

= р2+

1 +Црц>;

 

а 3 = 2(гр +

фр);

а 4 = 1 ;

Ь0

= 0;

6 , = 4 а р 2 р 2 ;

б 2

= 4 г ) ) 2 +

р2.

6 s = = 1 .

Для

интеграла

 

J2

все коэффициенты

а остаются без измене­

ния. Коэффициенты b равны: b0 = р2 ; &i = 1; b2 = 0; b3

= 0.

М/ejJ/*

 

 

 

 

Ч

 

 

 

 

 

Put

If\\

 

 

 

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\\

 

((/=0

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1/\

r

 

 

 

 

 

0,39

 

 

 

 

 

 

 

if

 

 

 

 

 

 

 

 

it

 

 

 

 

 

 

 

 

щ=0,35

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

7

 

/,75

 

 

г

2,2k

x

0

 

 

0,5

1,0

 

1,5

2,0 л

 

 

 

 

 

 

a)

 

 

 

 

 

 

 

6)

 

 

Рис. I0l . Квадрат

 

 

амплитуд

перемещений

при единичном

гармоническом

воздействии:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а — абсолютных;

б — относительных

(в долях 0)4

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

На рис. 102, а и б построены графики отношений tpp/i/я;

(pph/я.

С помощью графиков, приведенных на рис. 101 и 102, можно рассчитать значения параметров колебаний подрессоренной одномассовой системы при случайном и периодическом воздей­ ствии.

Анализ графиков позволяет сделать следующие общие вы­ воды.

192