Файл: Разумовский М.А. Борьба с шумом на тракторах.pdf

ры, как масса кабины, моменты инерции и коорди­ ната h, заданы, поэтому подбирать частотные характери­ стики приходится за счет изменения упругих характери­ стик амортизаторов сх , cY, cz и координат их крепления а и ft. В последнем случае условия 2а = 0иЕЬ = 0 должны сохраняться. Для связных форм колебаний выполнение основного условия амортизации достигается путем соот­ ветствующего подбора и последовательного приближе­ ния упругих характеристик.

Из формул (104) и (105) видно, что выбор одной из частотных характеристик (даже независимых колеба­ ний) накладывает ограничения на выбор остальных. В тех случаях, когда зона для частот свободных колеба­ ний является узкой, в первую очередь должны быть обес­ печены частотные характеристики кабины в направле­ нии действия главных возмущающих сил — в направле­ нии оси У, в плоскости YOX, а затем по возможности и все остальные.

При анализе колебаний кабины на упругой подвеске считалось, что колебательная система является вполне определенной: масса кабины, координаты центра тяже­ сти и моменты инерции заданы и являются постоянными. Этому допущению ближе всего соответствуют конструк­ ции кабин сельскохозяйственных тракторов с жестким каркасом при независимой подвеске сиденья водителя к остову трактора. Чаще сиденье устанавливают на полике кабины, а масса водителя может быть различной. В этих случаях инженерные расчеты должны выполнять­

ственно кабины оо всем размещенным оборудованием и водителем.

Что касается принятого в начале анализа допущения о совпадении главных осей инерции с координатными ося­ ми, то оно обычно справедливо лишь для осей X,- и X (рис. 79, а), поскольку тракторные кабины чаще всего симметричны относительно плоскости YOZ. Главные оси инерции Yj и Zj обычно не совпадают с координатными осями Y и Z. Если угол <р между осями У3- и У не превы­ шает 15—20°, то принятые допущения не вносят сущест­ венных погрешностей в расчет. При больших значениях угла более точный расчет частотных характеристик и выбор необходимой жесткости амортизаторов могут быть

171

выполнены, если брать направления жесткости парал­ лельными направлениям главных осей и в расчет вводить моменты инерции относительно главных осей. Это равно­ сильно допущению, что кабина и амортизаторы повер­ нуты на угол ф относительно центра тяжести.

Определение суммарной массы кабины с имитирован­ ной массой водителя и координат центра тяжести прак­ тических трудностей не представляет. Для определения моментов инерции и направления главных осей автором

применялся метод раскачивания. Кабина при этом уста­ навливается с одной стороны на призмах или конусах (рис. 80), а с другой подвешивается на пружине, жест­ кость которой известна. Момент инерции относительно оси качания подсчитывается по формуле

где с — жесткость пружины, Я/лг; I — расстояние от оси подвески до оси качания, м; Т — период одного колеба­ ния, с.

Момент инерции кабины относительно оси, параллель­ ной оси качания, вычисляется по формуле

172

где т — масса кабины, кг; R — расстояние от оси кача­ ния до центра тяжести, м.

Таким путем определяются моменты инерции относи­ тельно всех центральных координатных осей. Для расче­ та направления главных осей аналогичным путем опре­ деляется дополнительно момент инерции относительно оси Yv, расположенной в плоскости YOZ под углом 45° к

где IY и Iz — моменты инерции относительно центральных осей Y и Z.

Значения главных моментов инерции Іу и Iz вычисля­ ются по формулам

Гу = —— [Іу -г Iz — (Іу — Iz) s e c 2ф],

(108)

16.Характерные конструкции упругой подвески кабин

ирезультаты исследований

Амортизаторы. Для упругой подвески тракторных ка­ бин используются различные по конструкции резино-ме­ таллические амортизаторы. Применение упругих элемен­ тов из резины обусловлено их преимуществами по срав­ нению с металлическими. Упругие характеристики в направлении различных координатных осей у резиновых элементов сочетаются с хорошими демпфирующими и виброизолирующими свойствами на высоких звуковых ча­ стотах, поскольку акустическое сопротивление резины примерно в 400 раз меньше, чем стали. Поэтому в отличие от стального резиновый элемент одновременно выполняет функции упругости, демпфера и звукоизолирующей про­ кладки.

Характерные конструкции резино-металлических свар­ ных амортизаторов для упругой подвески тракторных ка­ бин показаны на рис. 81, а наиболее распространенные

173

Т а б л и ц а 11

Технические характеристики резин на основе натурального каучука для амортизационных деталей

марки резин на основе натурального каучука, применяю­ щиеся для их изготовления, приведены в табл. 11 [47].

С металлом арматуры, изготавливающейся из низко­ углеродистых сталей, резина соединяется в процессе вул­ канизации. Для получения надежного соединения поверх­ ности арматуры обрабатываются по низкому классу чистоты (до ѴЗ) и подвергаются латунированию электро­ химическим осаждением. Наносимый слой латуни со­ ставляет (1,2+5) • ІО-3 мм. Технология изготовления сварных резино-металлических амортизаторов на специ­ ализированных заводах в настоящее время достаточно обработана. Срок их службы, ограниченный старением резины, достигает 4—5 лет.

У амортизаторов «типа шайбы» (рис. 81, а) резино­ вый элемент основной подушки в статическом положении работает на сжатие, а у амортизаторов, приведенных на рис. 81, в,— на сдвиг. Сложные деформации прй статиче­ ском нагружении испытывает резиновый элемент у амор­ тизаторов, представленных на рис. 81, б. В процессе ра­ боты, т. е. в динамическом режиме, нагрузки и деформа­ ции упругих элементов всех приведенных амортизаторов носят сложный характер.

Амортизаторы «типа шайбы» (трактор МТЗ-80) отли­ чаются простотой конструкции, расчета и изготовления.

175

Наличие изолированного стяжного болта обеспечивает надежное крепление кабины на основе трактора. Расчет­ ная предварительная затяжка амортизаторов ограничи­ вается посредством втулки. Основной недостаток таких амортизаторов — относительно низкая жесткость основ­ ной подушки при работе на сдвиг (в горизонтальной пло­ скости), что обусловлено более высоким значением мо­ дулей упругости резины при сжатии, чем при сдвиге. Упругие характеристики основной подушки амортизато­ ра, приведенного на рис. 81, а, связаны с ее размерами следующими зависимостями:

жесткость при сжатии

жесткость при сдвиге

тде су и сх—жесткость при сжатии и сдвиге соответст­ венно; £’у и G — модули упругости при сжатии и сдвиге, МН/м2; F — площадь нагру­ женной поверхности, м2; h — высота резинового элемента, м.

Модуль упругости при сдви­ ге определяется техническими характеристиками резины как материала (рис. 82). Посколь­ ку резина практически несжн-

Рис. 82. Зависимость модуля упруго­ сти резины при сдвиге от твердости по ГОСТ 263—53 (по Шору)

маема и упругие характеристики при сжатии элементов обусловлены ее перетеканием и выпучиванием в сторону ненагруженных поверхностей, модуль при сжатии зависит также от формы амортизатора и способа соединения ре»

176

зины с арматурой. Для сварных амортизаторов модули при сжатии и сдвиге связаны соотношением

где Ф — фактор формы, определяемый как отношение нагруженной поверхности (одной) резинового элемента к ненагруженной. Для круглых подушек с отверстием

' 1 ; Ѵ.'К

слишком большой податливости амортизатора при сжа­ тии он оказывается еще более податливым при сдвиге.

Для того чтобы кабина, установленная на амортиза­ торах, представленных на рис. 81, а, с заданной малой жесткостью при сжатии не имела бы больших горизон­ тальных перемещений относительно остова при резком торможении, разгоне и тряске, на основные подушки мо­ гут устанавливаться специальные ограничительные ста­ каны или применяется конструкция подвески кабины с наклонными опорами (рис. 83).

Отличительной особенностью амортизаторов, приве­ денных на рис. 81, в (трактор ZETOR CRYSTAL 8011), является меньшая жесткость в вертикальном направлении (при сдвиге) по сравнению с жесткостью в горизонталь­ ной плоскости. В последнем случае амортизатор работа­ ет как втулка при радиальном нагружении — резиновый элемент испытывает сложные деформации сжатия, рас-