книги из ГПНТБ / Разумовский М.А. Борьба с шумом на тракторах

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-

ределяется соотношение условных модулей упругости проектируемого амортизатора, имеющего такой же фак­ тор формы.

При выборе параметров амортизаторов необходимо ' учитывать, что из-за высоких скоростей деформаций, пре­ вышающих скорости релаксационных процессов в резине, динамические модули упругости выше статичес­ ких. Для амортизаторов из резиновых смесей V и VI групп (табл. 11) динамический модуль может превышать статический в 1,2 — 1,6 раза, при этом коэффициент демпфирования достигает 0,2—0,3. Из-за динамического характера нагрузок на амортизаторы кабины допустимые относительные деформации выбираются при сжатии 0,05—0,10, при сдвиге—0,10—0,15.

Тракторные кабины обычно устанавливаются на че­ тырех однотипных амортизаторах (М.ТЗ-80, ZETOR CRYSTAL 8011), суммарная жесткость и расположение которых определяются так, как было рассмотрено выше. Расчетный статический прогиб амортизаторов составляет от одного до нескольких миллиметров, поэтому эффек­ тивность подвески на низких частотах и ее работоспособ­ ность будут зависеть от точности изготовления и сборки всех ее элементов. От точности изготовления зависят равномерное распределение массы кабины по опорам, правильное расположение амортизаторов без перекосов, степень предварительной затяжки. Поэтому в техничес­ ких условиях на изготовление и сборку деталей подвески должны быть оговорены требования на параллельность расположения привалочных поверхностей всех кронштейг нов и их расположение в одной горизонтальной плоскосг ти; толщину кронштейнов для амортизаторов со стяжным болтом; соосность отверстий под амортизаторы и болтьі.

При четырехточечной подвеске кабины выполнить тре­ бование расположения привалочных поверхностей в од­ ной плоскости и избежать монтажных напряжений при применении амортизаторов со стяжным болтом сложно, особенно если учесть, что кабина обычно является свар­ ным узлом, который может деформироваться при сварке. По этим причинам при применении амортизаторов,, при­ веденных на рис. 81, а, б, которые работают на сжатие^ преимущество имеет трехточечная подвеска или четшрехточечная с двумя сближенными амортизаторами, какпрг казано на схеме, представленной на рис. 85. Спаренный

амортизатор целесообразнее устанавливать со стороны, наиболее удаленной от дверей. При таком расположении опор неточность изготовления и деформации при сварке будут сказываться в меньшей степени. Менее чувстви­ тельна к неточности изготовления (расположения крон­ штейнов) подвеска на амортизаторах, приведенных на рис: 81, в, которые имеют более высокую вертикальную податливость (трактор ZETOR CRYSTAL 8011).

Рис: 85. Схемы размещения однотипных амортизаторов в плане

Исследование виброизоляции кабин. При эксперимен­ тальных исследованиях виброизоляции тракторных ка­ бин автором применялись следующие оценочные измери­ тели:

виброизоляция ВИ = Ф ({)—разность уровней колеба­ тельной скорости (или ускорения) в полосах спектра виб­ раций кронштейнов кабины при жестком и упругом креп­ лений;

акустическая эффективность подвески ЭП = Ф(/) — разность уровней звукового давления в полосах спектров шума на рабочем месте при жестком и упругом крепле­ нии кабины; акустическая эффективность абсолютной вйброизолянии — разность уровней звукового давления в полосах спектров шума на рабочем месте при жестком креплении и полной виброизоляции (кабина не имеет связей с остовом трактора).

По этим измерителям проводилась сравнительная оценка различных конструкций упругой подвески кабин, выявлялось влияние различных отклонений технических условий при изготовлении подвески и определялись воз­ можные пределы уменьшения шума в кабине за счет виб­ роизоляции ее от остова трактора.

' На рис. 86 приведены спектры ускорения вибраций кронштейнов опытной кабины на тракторе МТЗ-50 при ее жестком креплении и двух вариантах упругого крепле­

180

ния, а на рис. 87 показана акустическая эффективность по низкочастотному шуму обоих вариантов упругой под­ вески и абсолютной виброизоляции. При упругой под­ веске применялась схема четырехточечного крепления на резино-металлических амортизаторах со статической жесткостью при сжатии 0,3 и 0,8 M H JM . При полной виброизоляции кабина не имела связей с остовом трактора. В этом случае при испытаниях на тормозном стенде она

Рис. 86. Спектры уровня виброускорения кронштейна крепления опыт­ ной кабины к остову трактора МТЗ-50:

/—при жестком креплении; 2 и 3—при упругом креплении

устанавливалась на специальных подставках, которые дополнительно были виброизолированы от фундамента.

Как видно из приведенных результатов испытаний, при упругой подвеске кабины вибрации ее значительно уменьшаются, причем ВИ с увеличением частоты воз­ растает. На низких частотах акустическая эффективность подвески тем выше, чем меньше ее жесткость, и достига­ ет 22—24 дб при полной виброизоляции. Волнообразный характер кривых акустической эффективности подвески на графике обусловлен звукоизолирующими и резонанс­ ными характеристиками деталей непосредственно каби­ ны на низких частотах.

181

Применение упругой подвески кабины на тракторе МТЗ-50 позволило уменьшить шум на рабочем месте до уровней, отвечающих допустимым (ниже предельного спектра № 80). На тракторах МТЗ-80, ZETOR CRYSTAL 8011 с более мощными и скоростными двигателями упру­ гая подвеска кабин дала возможность практически ис­ ключить влияние вибраций на высокочастотный шум на

Рис. 87. Акустическая эффективность подвески опытной кабины на тракторе МТЗ-50:

1 и 2—варианты упругой подвески; 3—абсолютная виброязоляция (кабина не

имеет связей с остовом трактора)

рабочем месте (рис. 88), который при упругой подвеске определяется только воздушным шумом источников и звукоизолирующими свойствами ограждений кабин. Аку­ стическая эффективность упругой подвески для обоих кабин близка к абсолютной.

О виброизоЛяции упругой подвески кабины трактора МТЗ-80 можно судить по спектрограммам, приведенным на рис. 89. Большой перепад вибраций на амортизаторах во всем диапазоне звуковых частот приводит к уменьше­ нию вибраций полика кабины и органов управления до уровней ниже допустимых требованиями по технике бе­ зопасности. При этом значительно уменьшаются вибра­ ции контрольно-измерительных приборов и приборов электрооборудования, размещенных на кабине.

Акустическая эффективность виброизоляции заметно ухудшается, если кабина в результате перекосов и не­ точного изготовления входит в контакт с корпусными де­ талями силовой передачи. В таких случаях на опытном тракторе МТЗ-80 наблюдалось увеличение уровней зву­

182