ГОСТ 12.4.025-76 Система стандартов безопасности труда. Вибрация. Методы расчета виброизоляции рабочего места операторов самоходных машин. Основные положения

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 22 января 1976 г. № 187 срок действия установлен

с 01.01 1978 г. до 01.01 1983 г.

• 1. Настоящий стандарт распространяется на вновь проектируемые тракторы, грузовые автомобили, самоходные и прицепные сельскохозяйственные, строительно-дорожные и другие аналогичные машины (далее — машины) и устанавливает основные положения методов расчета виброизоляции рабочих мест (сидений) операторов от вертикальных колебаний, воздействующих на оператора в эксплуатационных условиях в диапазоне низких частот.

• 2. Расчет выполняют на стадии проектирования машин в целях проверки параметров вибрации рабочих мест, оборудованных виброизоляцией, на соответствие требованиям действующих государственных стандартов и санитарных норм.

• 3. Термины, определения и обозначения, применяемые в настоящем стандарте, приведены в справочных приложениях 1 и 2.

• 4. Для проверки на соответствие действующим санитарным нормам и стандартам ССБТ расчет проводят по скорости, результаты расчета вибрации на рабочих местах представляют в среднеквадратических значениях скорости в октавных полосах частот или в их уровнях и сравнивают .с допустимыми. Для других целей допускается проводить расчет и представлять результаты в любых кинематических величинах (перемещениях, скоростях, ускорениях).

• 5. Источником возбуждения колебаний рабочего места служат колебания основания сидения (кинематическое возбуждение).

  Издание официальное

  ★

  
  

  Перепечатка воспрещена

  
  

Переиздание. Декабрь 1977 г.

Стр. 2 ГОСТ 12.4.025—76

• 6. Исходными данными для расчета являются: характеристика колебаний основания сиденья; масса оператора, приходящаяся на сиденье; масса подрессоренной части сиденья;

расчетная схема колебательной системы «оператор — сиденье»; характеристики сил, возникающих в колебательной системе; свободный ход сиденья.

• 6.1. Характеристика колебаний основания задается:

при гармонических колебаниях — амплитудой и частотой перемещения (скорости, ускорения) основания;

при полигармонических колебаниях — амплитудами и частотами гармонических составляющих перемещения (скорости, ускорения) основания;

при случайных стационарных колебаниях — спектральной плотностью перемещения (скорости, ускорения) основания.

• 6.1.1. Характеристики колебаний основания сиденья определяют экспериментально для машины конкретного вида при работе на характерном для нее режиме и устанавливают в отраслевых стандартах пли в другой нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

• 6.2. Часть массы оператора, приходящаяся на сиденье, составляет 5/7 всей его массы. Расчет ведут для трех вариантов массы оператора 60, 80, 120 кг.

• 6.3. Массой подрессоренной части сиденья является сумма масс элементов конструкции, перемещающихся в процессе работы относительно основания сидень'я.

• 6.4. Расчетная схема колебательной системы «оператор — сиденье» определяется конструкцией виброизоляции сиденья и принимаемой динамической моделью тела человека — оператора, примеры которой приведены в справочном приложении 3.

• 6.5. Выбор динамической модели тела человека — оператора для конкретного вида машины устанавливают по экспериментальным данным в отраслевой нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

• 6.6. Характеристиками сил, возникающих в колебательной системе, являются:

коэффициент жесткости — для восстанавливающей силы; коэффициент сопротивления — для диссипативной силы вязкого трения;

абсолютная величина — для диссипативной силы сухого трения.

Значения вышеуказанных характеристик обуславливаются конструкцией системы виброизоляции сиденья и определяются экспериментально или расчетным путем. Примеры характеристик приведены в справочном приложении 4.

• 6.7. Свободный ход сиденья не должен быть более допустимого значения, устанавливаемого для машины конкретного вида в отраслевых стандартах или другой нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

• 7. Методика расчета определяется:

расчетной схемой;

характеристиками восстанавливающей и диссипативной сил; характером возбуждения.

• 7.1. Для случая расчетной схемы, соответствующей черт. 1а приложения 3, восстанавливающей и диссипативной сил с линейными характеристиками, при гармоническом, полигармоническом и случайном стационарном возбуждениях в диапазоне частот 0,7—22,4 Гц методика расчета приведена в рекомендуемом приложении 5.

• 7.2. Для случая расчетной схемы, учитывающей динамические свойства тела человека по черт. 2 приложения 3, восстанавливающей и диссипативной сил с линейными характеристиками, при гармоническом, полигармоническом и случайном стационарном возбуждениях в диапазоне частот 0,7—22,4 Гц методика расчета приведена в рекомендуемом приложении 6.

• 7.3. Для случая расчетной схемы, соответствующей черт 1(7 приложения 3, восстанавливающей силы с линейной характеристикой диссипативных сил вязкого и сухого трения, при гармоническом и случайном стационарнО1М возбуждениях в диапазоне частот 0,7—22,4 Гц методика расчета приведена в рекомендуемом приложении 7.

• 7.4. Для случая расчетной схемы, соответствующей черт. 16 приложения 3, восстанавливающей силы с ломаной характеристикой, диссипативных сил вязкого и сухого трения, при гармоническом возбуждении в диапазоне частот 0,7—22,4 Гц методика расчета приведена в рекомендуемом приложении 8.

• 7.5. Для случая, когда расчетная схема и (или) характеристики восстанавливающих и диссипативных сил и (или) характер возбуждения не соответствуют указанным в пп. 7.1—7.4, расчет ведут по специально разрабатываемым методикам.

• 7.6. Методики расчета параметров гидропневматической и активной электрогидравлической систем виброизоляции приведены в справочных приложениях 9 и 10.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ОБОЗНАЧЕНИЯ ВЕЛИЧИН, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ РАСЧЕТЕ

f — частота, Гц;

—угловая частота, с—¹;

Я — ускорение свободного падения, м/с²; g = 9,81 м/с².

Характеристики возбуждения

у—перемещение основания сиденья относительно земли, м; dy

—скорость основания сиденья относительно земли, м/с;

d¹y

——ускорение основания сиденья относительно земли, м/с²;

(dy 1 (d²y\

Vb'Xdt! ¹ \ dfi / — амплитуды гармонических колебании соответствующих функций;

Sy (со)—оценка спектральной плотности t/, м²»с¹; ~ ^у

Sy•((»>) — оценка спектральной плотности ^,м²/с;

Sy¹(&) —оценка спектральной

т_к—интервал корреляции-^ , с.

Характеристики колебаний сиденья

х—перемещение сиденья относительно основания, м; dx

—относительная скорость сиденья, м/с;

d’x

^7—относительное ускорение сиденья, м/с²;

х₀— амплитуда гармонического колебания х;

S_x((o)— оценка спектральной плотности х, м²-с;

о_х—среднеквадратическое значение х, м;

2 — перемещение сиденья относительно земли, м; dz

—абсолютная скорость сиденья, м/с;

d~z

—абсолютное ускорение сиденья, м/с²;

jjo L— амплитуды гармонических колебаний соответствующих функций;

о //г

о₂-(ю)— оценка спектральной плотности ,м³/с;

—оценка спектральной плотности

— среднеквадратическое значение

°а— среднеквадратическое значение

L — логарифмический уровень а-, в октавной полосе частот.

Параметры системы виброизоляции

— масса подрессоренной части сиденья, кг;

т_ч — масса оператора, приходящаяся на сиденье, кг;

т — масса подрессоренной части сиденья с сидящим оператором, кг; Р — масса подрессоренной части сиденья с сидящим оператором, Н; г —коэффициент жесткости, Н/м;

£ —коэффициент сопротивления, Нс/м;

d — свободный ход сиденья до упора, м;

fo — собственная частота системы виброизоляции, Гц;

—собственная угловая частота системы виброизоляцни, с—¹;

D — относительное демпфирование.

Силы, действующие в системе виброизоляцни

Г_в — восстанавливающая сила, Н;

Р_л —диссипативная сила, вызванная вязким трением, Н;

F_c —диссипативная сила, вызванная сухим трением, Н;

Ро — абсолютная величина сухого трения, Н.

Характеристики системы виброизоляции

T_x(6>)— относительный коэффициент передачи при виброизоляцни х₀ гармонического возбуждения, T,_v((o)=-— ;

Уо

Т₂(ы)— абсолютный коэффициент передачи при виброизоляцни гармонического возбуждения, ТЛ<») —~ »

^Уо 1

Кэф(ш)—коэффициент эффективности виброзащиты, Кэф(<о) = ?ту_(Оу •

Гидропневматическая виброизоляция

—диаметр цилиндра, см;

^шт — диаметр штока, см;

«5_Ь $2 — площадь поршня основной ступени, ступени «противодавления», см²; р₀—избыточное давление воздуха в системе машины, Н/см²;

pj.pi—абсолютное давление воздуха в основной ступени и ступени «противодавления» при статической нагрузке, Н/см²;

с₀—коэффициент жесткости вибронзоляции сиденья при статической нагрузке, Н/м;

С1»с»—коэффициенты жесткости основной ступени и ступени «противодавления» при статической нагрузке, Н/м;

п—показатель политропы сжатия;

Vi,V₂—объем воздуха основной ступени и ступени «противодавления» при статической нагрузке, см³;

и—перемещение поршня², см;

^йсж>“отб—максимальное перемещение поршня при сжатии и при отбое, м.

Активная виброизоляция

х—чувствительность датчика ускорений, мВ/g; t/_DX— напряжение сигнала на входе, В;

U_{BX эмп}— минимальное напряжение срабатывания электромагнитного преобразователя, В;

(/вых— напряжение сигнала на выходе, В;

и_л— пороговая чувствительность измерительного усилителя. В;

/?вх.м.у— входное сопротивление мощного усилителя блока управления, Ом; Кх— коэффициент усиления обратной связи по относительному перемещению, с—²;

Ку— коэффициент усиления обратной связи по относительной скорости, с—¹;

К_а—коэффициент усиления обратной связи по абсолютному ускорению;

Д(<о)— амплитудно-частотная характеристика замкнутой системы; ф(ш)—фазо-частотная характеристика замкнутой системы;

Я(со)— амплитудно-частотная характеристика разомкнутой системы; 6(<о) — фазо-частотная характеристика разомкнутой системы.

где So?(со)—опенка спектральной плотности го<7);

(й_н, (0_в — нижняя и верхняя граничные частоты октавы,

sin(w/4-<p) (g)_h

1,41

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Справочное

ДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА

/4одель, рассматривающая тело человека — оператора как твердое, а массу его и сиденья как единую массу (расчетная схема «оператор — сиденье* показана на черт. 1).

Модель, рассматривающая тело человека — оператора как линейную одномассовую колебательную систему, обладающую жесткостью и сопротивлением (расчетная схема «оператор — сиденье» показана па черт. 2).

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Справочное

СИЛЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ В СИСТЕМЕ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ

При статическом нагружении системы виброизоляции относительное перемещение сиденья х зависит от величины приложенной силы F. Простейшие характеристики этой зависимости при нагрузке и разгрузке системы показаны на черт. 1. Для расчета системы виброизоляции указанную силу удобно представить в виде суммы восстанавливающей силы и силы сухого трения. Формулы для этих сил приведены ниже.

Случай 1 (черт. 1а). Характеристика силы F может быть представлена формулами:

при нагружении 1

F—cx^-F₀,—d <х <d,

при разгрузке 2

F—cx—F₀,—d <х <</,

пли в общем виде

где

F_B=cx;

—d <x<d;

_с dx

Графики F_B, показаны на черт. 2а.

Случай II (черт. 16). Характеристика силы Г может быть представлена формулами:

при нагружении 1

I — нагрузка; 2 — разгрузка Черт. 1

с —жесткость на участке — d₀<xcd₀,

с*— жесткость на участках —d<x<—do,d_o<x<d,

где

( —cd₀ -J-r₀ (х -Mo), —d ;

При е>1 восстанавливающая сила имеет жесткую характеристику, прв е< 1 — мягкую

Графики F₃, F_c показаны на черт. 26.

В системе виброизоляцни, имеющей гидравлический демпфер, при колебаниях сиденья возникает диссипативная сила, зависящая от величины относительной скорости сиденья. В случае, когда характеристика демпфера мало отличается от линейной, указанная сила может быть заменена диссипативной силой с линейной характеристикой, то есть диссипативной силой вязкого трения коэффициент сопротивления которой равен среднеарифметическому значений этих коэффициентов на отдачу и на сжатие:

dx 1

F2 *

где —значение 5 на отдаче;

—значение 6 на сжатие.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Рекомендуемое

МЕТОДИКА ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА ПРОСТЕЙШЕЙ ЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМЫ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ

Расчетная схема системы виброизоляции представлена на черт. 1а приложения 3.

Восстанавливающую и диссипативную силы определяют по формулам: F_B=cx_t — d<x <d-_t

Расчет ведут для случая, когда известна одна из следующих кинематических характеристик движения основания:

перемещение;

скорость;

ускорение.

I ГАРМОНИЧЕСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ

Особенности линейной виброизоляции

• 1. Виброзашитными свойствами (К_Эф>1) система обладает, когда отношение частоты возбуждения (<•> ) к частоте собственных колебании (<•>© ) больше

• 2. При частоте возбуждения = 1,41 «>₀ колебания передаются без изменения (К_Эф =1)-

• 3. Если отношение частоты возбуждения к собственной частоте меньше

1 ₍41(—<1,41 ) , система увеличивает колебания (К_Эф<1).

\<о© ' /

• 4. Когда частота возбуждения близка собственной частоте (<о « на

блюдается наибольшие колебания (резонанс), при этом коэффициент эффективности принимает наименьшее значение.

• 5. В области виброизоляции (——> 1,41 ) коэффициент виброзащиты выше

для системы с меньшим относительным демпфированием (О). В области, где система увеличивает колебания!--<1,41 ), коэффициент эффективности виб-

розащиты меньше для систем с меньшим относительным демпфированием.

• 6. Возможность использования виброизоляции с линейной характеристикой восстанавливающей силы ограничивается значением статического прогиба (х_ст), который должен быть меньше свободного хода сиденья. Если необходимо для нижней границы области подавляемых частот (f _н) выполнить условие К эф = 1³> то х_ст определяют формулой

4,9

^ЛСТ- _Q .2 •

Численные значения х_ст в зависимости от f„даны в табл. 1.

Таблица 1

Цель расчета

dz \ ( d-z А

dt /₀ ' I dt* J_Q

Сравнение среднеквадратического значения скорости (ускорения) с допустимым.

Исходные данные:

™с,7Я_ч, £

Исходные данные по возбуждению для различных случаев кинематических характеристик движения основания приведены в табл. 2.

Таблица 2

Вспомогательные величины

со

^т=2л^ •

Порядок расчета

• 1. Подсчитывают коэффициенты передачи при виброизоляции по формулам:

<1)

Для £) = 0; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0 зависимости Т_х ^н T_z от —приведены на

U)q черт. 1 и 2.

• 2. Определяют коэффициент эффективности виброзащиты по формуле

  
  

Формулы для их определения в за

висимости от исходных данных, характеризующих кинематическое возбуждение, приведены в табл. 3.

Таблица 3

4. Определяют среднеквадратические значения скорости (ускорения) и логарифмические уровни скорости по формулам:

__J__(d^_\

°^а_ 1,41 W /О ’

_ ___

" 51O^_SM/C

и сравнивают с допустимыми для данной октавной полосы частот. Пример расчета

Исходные данные:

тп_с=16,5 кг;

80-5/7=57,0 кг;

с=6520 Н/м; g=700 Нс/м.

Характеристикой кинематического возбуждения служит скорость основания» сиденья, изменяющаяся по гармоническому закону, с амплитудой

(зг)_о=⁰'^{126 м/с}

и частотой f=4 Гц.

Вспомогательные величины

со 25,1

(Do ^_ 9,42 “²’⁶⁷’

Порядок расчета

• 2. ±=2.

Система виброизоляции дает снижение вибрации в два раза.

• 3. Поскольку исходные данные» описывающие возбуждение, соответствуют случаю 2 табл. 3, то

( 57-)_о~⁰'^{4 5}’^{0, l26==0,063 M}'^lC’ (SV⁰’⁵*⁰’¹²⁶'²⁵’¹^¹’^{6 Mjc}®^;

0,126

x₀=l,l- 25~] =0,005 m=0,5 cm.

0,045

L=201g——<=119 дБ.

1 и

It ПОЛК7ЛР51ОНИЧЕСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ

Цель расчета

( dz \ [ d⁶z \

Определение )_Qk . \ ;_ой^{для каж}Дого из гармонических

слагаемых полигармонического возбуждения⁶.

Определение среднеквадратических значений скоростей (ускорений) для каждой из октавных полос и сравнение их с допустимыми для этих октавных полос значениями.

Исходные данные:

т_с ♦ ⁶ С, ’

Исходные данные по возбуждению для различных случаев кинематических характеристик движения основания приведены в табл. 4.

Таблица 4

Вспомогательные величины

(Oq

Порядок расчета

• 1. Для каждой из гармонических составляющих, входящих в полигармони-ческое возбуждение, ведут расчет по пп. 1—3 разд. I.

• 2. Определяют, в каких октавных полосах находятся частоты возбуждений. Для каждой из октавных полос подсчитывают среднеквадратическое значение скорости (ускорения) по формулам:

Стр. 18 ГОСТ 12.4.025—76

где суммируют все амплитуды скорости (ускорения), соответствующие частотам, относящимся к данной октавной полосе. Для каждой из октавных полос подсчитанные значения сравнивают с допустимыми.

Пример расчета

Исходные данные

/и_с = 16,5 кг; т_ч=5/7-30=57 кг; с=6.520 Н/м; 5=700 Нс'м.

Характеристикой кинематического возбуждения служит скорость основания, изменяющаяся по полигармоничсскому закону (из трех гармонических составляющих), причем

(гг)₀1=°’^125м/с: Л=' M^rV⁰-^{063 м/е}^ f₂=4 Гц;|, jr)₀₃=0,02 м/с; /₃=5 Гц

Вспомогательные величины

16.5 4-57,0=73.5

орядок расчета

Из формул (1), (2) найдем значения Т_х , Т_z при £> = 0,5

2. Для —^-=0,70 /С_эф=т“д=0,7

Системы виброизоляции на частоте 1 Гн не уменьшает, а увеличивает вибрацию в 1,4 раза.

Система виброизоляции на частоте 4 Гц снижает вибрацию в два раза.

Для =3,33; К_эф= -о^-=З.О.

Система виброизоляции на частоте 5 Гц снижает вибрацию в 3 раза.

• 3. Поскольку исходные данные, описывающие кинематическое возбуждение, соответствуют случаю 2 табл. 3, то

для /]=1 Гц

(jfV^-1'⁴'⁰’^{125 = 01175 м}'^с;

(S)oi ^{= I,4}’°’¹²⁵’⁶’^{28=1,1 м/с2;}

0.125 ~/g =0,012 м.

для /₂=4 Гц

(&')о2^⁰’⁵’°’⁰⁶³⁼⁰‘^{032 м/с;}

( d'²z \

V dT²^ =0.5-0,063-25,1-0,79 м/с²;

0,063

х_Од = 1,1- . —0,003 м;

для /з=5 Гц

()_(П~⁽*-³³'⁰'^{02 = 0}’^{007 м/с:}

(g)_ft3 =0.33-0,02.31.4=0,21 м/с*;

, ^{0 02} .

^Лоз_'’ 31,4 ^{=0 М}‘

• 4. Частота /■ = ! Гц находится в октавной полосе 1 Гц (среднегеометрическая частота полосы равна 1 Гц)

0.175

^(1) = "Г74Т‘=°.¹2^ м/с.

• 5. Частоты /г=4 Гц и /з=5 Гц приходятся на октавную полосу 4 Гц (среднегеометрическая частота полосы равна 4 Гц)

^{М4) =} /^[(^)а2⁺Шоз) =/4-(°’⁰³²¹+^{0 0072})=⁰-⁰²3 ^{м с}

П1. СЛУЧАЙНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ

Цель расчета

Определение среднеквадратических значений скоростей (ускорений) для каждой из октавных полос и сравнение их с допустимыми.

Определение <*_х и сравнение его с d. Определение вероятности удара об упор

Стр. 20 ГОСТ 12.4X25—76

Исходные данные:

77Z g , т ц , с, ■», d.

Исходные данные по возбуждению для различных случаев кинематических характеристик случайного стационарного движения основания приведены в табл. 5.

Таблица 5

Если при случайных стационарных колебаниях основания неизвестна его спектральная плотность, допускается приближенно проводить расчет по среднеквадратическим значениям в треть октавных полосах. Расчет проводят как для полигармонического возбуждения с частотами, равными среднегеометрическим значениям треть октавных полос, и с амплитудами^равными соответствующим средысквадратичсским значениям, умноженным на2.

Вспомогательные величины

т—т_с+т_ч; о)₀— л/ — ; D— “ - — .

г т 2 ) ст

Порядок расчета

• 1. Подсчитывают S ₂* (<о) ,<S₂‘((o),S_x ( u> ) для значений w , охватывающих октавные полосы. Формулы для определения этих величин в зависимости от исходных характеристик случайного движения основания даны в табл. 6.

Таблица 6

d

4. Подсчитывают а=~ ^и.г табл. 7.

Пример расчета

Исходные данные:

/п_с —16,5 кг; с=6520 Н/м; m _ч=57,0 кг; £=700 Нс/м; d—0,06 м.

Характеристикой случайного стационарного кинематического возбуждения служит ускорение основания.

Рассматриваются два варианта:

а) оценка спектральной плотности аппроксимируется аналитической функцией

~ , _ч оуг-гссз j рз

[Ш-—(a⁴+p-)]- + 4aW ’

as=l,9 с [3=18 с ¹; с.,==2,7 м/с²;

с₀—среднеквадратическое значение ускорения основания, тогда

- _ <»²-J-327.6

= ₃27,6)s-rl₄.4«>i ^:

б) оценка спектральной плотности задана таблично.

Вспомогательные величины

Пор st док расчета

1. Подсчитывают S_z(<⁸>), S _v(a> ) по формулам табл. 6 для случая 3. Расчет ведут для значений <о от w = 4,39 с—^!8 дос⁹ , при котором подсчитываемые функции практически равно нулю.

Стр. 22 ГОСТ 12.4Л25—74

Таблица 7

* При ы>3,50, р=0.

3,28

“ 88.7

Вариант б

Предварительно подсчитывают

88,7_________

to® ^2 (О²

^1-__88,7 ) ⁺ 88,7

• 2. Подсчитывают¹⁰

<35,2^.

^G&(4)— Д/ J S? o_v{8) = 1 [’ 5^-

*17,6 10

Г”141~

а-, (16)= 1/ Js_z(ct))^<o.

*

Значения этих величин, приведенные в табл. 8, сравнивают с допустимыми.

Таблица 8

• 3. Подсчитывают ~_х

/~ х> ~ _____

°.r= I/ |ЛН<¹⁰<«>=1 0,00015 =0,012 м. * ’о

• 4. Подсчитывают

0.060 _г ^и==0,012 “⁵-

По табл. 7 получим

р—0.

Вероятность удара об упор равна нулю.

Стр. 24 ГОСТ 12.4.025—76

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Рекомендуемое

МЕТОДИКА ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА ЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМЫ ВИ&РОИЗОЛЯЦИИ С УЧЕТОМ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Тело сидящего человека рассматривают как линейную одномассовую колебательную систему. Расчетная схема системы впброизоляции с учетом динамических свойств тела человека представлена на черт. 2 приложения 3.

Методика расчетов при гармоническом, полигармоническом и случайном возбуждениях аналогична изложенной в приложении 5, только в исходные данные и вспомогательные величины добавляют величины, характеризующие динамические свойства тела человека, и Т_х, Т _z определяют по формулам (1) и (2) настоящего приложения.

Дополнительные исходные данные

с_ч — коэффициент жесткости тела человека. Н/м.

—коэффициент сопротивления тела человека, Нс/м.

Дополнительные вспомогательные величины

<о_ч —собственная частота тела человека, с—¹;

D₄ —относительное демпфирование тела человека

«ч= 1/ ; D₄ = .

г т_ч 2 У c₄w₄ °о

Черт. 1

—^- 3,33; 2,00; £>—0,7; 0,5; 0,2; показано на черт. 1—3¹¹.

Пример расчета

Исходные данные:

тп_с=16,5 кг;

5=700 Нс/м;

/7?_ч=57,0 кг;

с_ч^52700 Н/м;

с=6520 Н/м;

-1070 Нс/м.

D=0,7

Черт. 2

Характеристикой кинематического возбуждения служит скорость основания сиденья, изменяющаяся по гармоническому закону с амплитудой и частотой t 'г^{012 М;С; /==3 Гц}-

Вспомогательные величины

ГОСТ 12.4.62S—76 Стр. 27

—0,225-2²4-3,ЗЗ² 4-4-0,5-0,32-3,33-M)J²=I779;

/ О) 1-Г / <t)_q Uu₄ / (rt ’.²/ о»а ] T²

⁴!37,1 -4.IW.32+

4-0,5*3,33)3,33 - 2²(0,54-0,32.3,33)]²=2,0;

i (s-Wi^r-e.n r-

=[3,33²—2²(14-4 0,5 0,32-3,33)p4-4-2²(3,33(0,324-0,5*3,33)—

—0.5-2²]² 331.

3-график Г при —=3,33, D=0,7

* <*>о

Черт. 3

Тогда

Г’ 1779+2*

_{т =} _> ------=0.43.

V 1779+2

2- ^=-^=2,3

Система виброизоляции дает снижение вибрации в 2,3 раза.

jdz \ (d-z\

3. Подсчитывают ; х₀ по формулам табл. 3 приложения о.

=0,43-0» 12—0,052 м/с;

\ dt /о

= 0,43-0,12- 18,8 = 1,0 м/с³;

\ ал- ;₀

0.12 _л

х = , 14 • - =0,007 м

⁰ 18,8

4. Частота f==3 Гц находится в октавной полосе 4 Гц.

0,052

Ог, = —- = 0,04 м/с;

1,41

1,0

’---“'⁷''^г‘’

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Рекомендуемое

МЕТОДИКА ПОЗЕРОЧНОГО РАСЧЕТА НЕЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМЫ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ ПРИ ЛИНЕЙНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ ВОССТАНАВЛИВАЮЩЕЙ СИЛЫ

Расчетная схема системы виброизоляции представлена на черт. 16 приложения 3. Система оборудования симметричными упорами, ограничивающими перемещение сиденья при работе на сжатии и на отдаче. Возникающие в системе виброизоляиии восстанавливающая сила и сила сухого трения соответствуют случаю 1 приложения 4. Наличие сухого трения и упоров делают систему нелинейной.

Расчет можно проводить для случая, когда известна одна из следующих кинематических характеристик движения основания:

перемещение;

скорость;

ускорение.

• I. ГАРМОНИЧЕСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ

Некоторые особенности характера движения нелинейной системы виброизоляции

• 1. Сухое трение, имеющееся в системе, может вызвать заклинивание сиденья (сиденье не перемещается относительно основания). Заклинивание происходит, когда сила инерции меньше силы сухого трения, то есть при сравнительно малых амплитудах и частотах.

• 2. Ограниченность свободного хода при сравнительно больших амплитудах возбуждения может вызвать удар об упор. При жестких упорах это может привести к «стуку на упорах».

• 3. Существуют такие возбуждения, при которых возможно несколько режимов колебания. В случае линейной характеристики восстанавливающей силы, рассматриваемой в данном приложении, возможны два режима колебаний, один из которых удар об упор.

Цель расчета

Определение характера движения (проверка на заклинивание и на возможность возникновения удара об упор).

/ dz / d-z \

Определение х₀. Кэф* ТТ I » •

\ dt ;о \ dt* /о

Определение среднеквадратического значения скорости (ускорения) и сравнение с допустимым для соответствующей октавы значением.

Метод расчета

Излагаемая ниже методика приближенного расчета основана на применении метода гармонической линеаризации.

Исходные данные:

т 0, щ ч, с» с d_t Fq.

Исходные данные по возбуждению для различных случаев кинематических характеристик движения основания указаны в табл. 2 приложения 5.

Вспомогательные величины:

Вспомогательная безразмерная величина b определяется по формулам, приведенным в табл. 1 для различных случаев кинематических характеристик движения основания.

Таблица 1

Способ определения движения основания

Формулы для определения b

ЛО²—Q Г_____ - --

; Х₂=у О²—0,924 у

Определение характера движения

Характер движения определяют в зависимости от значений а\ и Х_а по табл. 2.

Расчет численных характеристик

Порядок расчета

• 1. Для о_гс0 х_о=0.

Для ai >0 Л'о определяют по формуле

*о =

где

Л=г(1—О)²-г-(2Р0)²; В - 2D0Q: С=/>²0<—Q².

Хо должно удовлетворять условию

0<х₀< 1,08d Если х₀ не удовлетворяет указанному условию, то режима колебания с этим значением х_с не существует.

• 2. Определяют Т_х, T_z, К_Эф по формулам:

Таблица 2

• 3. Далее расчет ведут по пи. 3 и 4 разд. I приложения 5.

Примеры расчета

Пример 1

Исходные данные:

!7f_c-^=16,5 кг; ш_ч—57,0 кг; с = 6520 Н м;

J = 700 Н • с/м; d = 0,06 м; F_o = ’00 Н.

Характеристикой кинематического возбуждения служит скорость основания сиденья, изменяющаяся по гармоническому закону, причем

— 0,126 М/С; / = 4 Гц.

о

Вспомогательные величины

т = 16,5 57,0 — 73,5 кг;

9,42

, 0,126 b =-----------= 0,084;

0,06 - 25,1

0.084 . 2,672 — 0.32 _{Л Л} а_л ----------------------— 0,103;

¹ 2-0,5.2,67

Определение характера движения

По табл. 2 рассматриваемый случай (aj = 0,103) принадлежит строке, где 0<ai<l,08. Как видно из табл. 2. в системе не происходит заклинивания сухим трением и невозможен удар об упор.

Расчет численных характеристик

Порядок расчета

• 1. Поскольку а₁ = 0,103>0, то подсчитываем

Л = (1—2,67²)⁵н-(2«0,5-2,67)² = 44,5;

8 = 2 - 0,5 . 2,67 ■ 0,32 = 0,852;

С = 0,084² - 2,67⁴ - 0,32² = 0,257;

— 0,852 — 1<0.852з -к 44.5.0.257

44,5

1,084 =1,08 - 0,03 = 0,065 м;

Хо удовлетворяет условию 0<х₀< 1,084.

Поскольку в рассматриваемом примере невозможен удар об упор, то система будет совершать гармонические колебания с амплитудой

х₀ = 0,0035 м.

• 2. Подсчитываем

0,0035

7*--1__о 7.

^х 0,084 • 0,06 ’ ’

^т-~ /°'^7IidF-^|) ^{+ l}-"-^8:

** —' ■=»■

• 3. Далее расчет ведут по пп. 3 и 4 разд. 1 приложения 5. Пример 2

Исходные данные:

т_с = 16,5 кг; т_ч = 57,0 кг; с = 6520 Н/м;

* = 700 Н ■ с/м; d = 0,06 м; = 100 Н.

ГОСТ 12.4.025—7* Стр. 33

Характеристикой кинематического возбуждения служит скорость основания сиденья, изменяющаяся по гармоническому закону, причем

= 0,03 м/с; f = 4 Гц.

\ иI /о

Вспомогательные величины

Значения величин т, со *, D, О,со , Q те же, что и в примере 1.

1. = 1'2,67²-!-0,924 J' 2,67⁴ ■ 0,02² — (0,32 + 1 ,85 - 0,5-2,67)®

— мнимое число.

Определение характера движения

По табл. 2 рассматриваемый случай (gi =—0,07) принадлежит строке, где CjcO. Как видно из таблицы, происходит заклинивание сиденья сухим трением,, удар об упор невозможен.

Расчет численных характеристик

Порядок расчета

• 1. Поскольку Ц]=—0,07<0, то Хо=О.

• 2. Подсчитываем

  0,02 • 0,06

  
  

• 3. Далее расчет ведут по пп. 3 и 4 и разд. I приложения 5. Пример 3

Исходные данные:

m_z — 16,5 кг; т_ч = 57,0 кг; с = 6520 Н/м; | = 700 Н . с/м; d =* 0,06 м; Г_о - 100 Н.

Характеристикой кинематического возбуждения служит ускорение основания сиденья, изменяющееся по гармоническому закону, причем

(^) = ^{8 м}/^с:; f = ^{1 Гц}-

dt,o Вспомогательные величины

Значения величин т, <о* D, Q те же, что и в примере 1

е> = 2я ■ 1 = 6,28 с^-1;

- 1,78;

О,6б7²+О,924Ио,667⁴ - 3,39⁴— (0,32 + 1,85 • 0,5 ■ 0,6>7)² = 1

Определение характера движения

По табл. 2 рассматриваемый случай (ai = l,78) принадлежит строке, где Д:>1,08. Как видно из таблицы, в рассматриваемом примере сиденье не заклинивается сухим трением. Для определения возможности удара об упор следует обратиться к значению О . В нашем случае О = 0,667<1, поэтому смотрим на значение Аг- Поскольку а₂==1,24>1, то согласно табл. 2 возможен удар об .упор.

Расчет численных характеристик

Порядок расчета

1. Поскольку ai==l,78>0, то подсчитываем

А = (1 — 0,667-)² ч- (2 . 0,5 • 0,667)- = 0,753;

В - 2 • 0,5 • 0.667.0,32 = 0,214;

С = 3,39* - 0.667⁴ — 0,32² = 2,15;

r,=~*L²¹⁴⁺l 0>1М.⁷зЗ'²,15 -0,06-0,085 м;

-Хо не удовлетворяет условию

0<х_о<1 iO8sf.

Следовательно, не существует режима гармонических колебаний с амплитудой х₀=0,085 м, будет наблюдаться удар об упор, возможность которого была показана выше.

н. случайное возбуждение

Цель расчета

Определение среднеквадратнческих значений скоростей (ускорений) для каждой из октавных полос и сравнение их с допустимыми.

Определение a_r и сравнение его с d. Определение вероятности удара об упор.

Метод расчета

Излагаемая ниже методика приближенного расчета основана на применении метода статистической линеаризации.

Исходные данные:

/н * Cf », d, Вq.

Кинематическим возбуждением является случайное стационарное движение основания. Характеристикой его служит ускорение основания. Для упрощения расчета оценку спектральной плотности аппроксимируем аналитической функцией вида

Вспомогательные величины

Порядок расчета

В координатной плоскости £)_пра>для Z)«D_np<l строим кривые

х Л a²4-p²'|² _ti' а V а а² + ₽² 1

^а,1(£пр)~ J¹* _ш*2 ) +⁴|^Пр+ ][&*

»/п ¹ i °о^т \^г (О..р-Д>² г « /_ол , ^а K-t-P* 1

2 { F_o / ’ D_nP ’f<o* +(^2/3пр+_<!)» ] _ш*2 1

Абсцисса точки пересечения кривых дзет значение D _пр. Дальнейший рас

чет проводят по разд. 111 приложения 5. При расчете принимаем 2>=Р_пр> <о₀=ш*.

Пример расчета

Исходные данные:

zn_c^16,5 кг; £=420 кг/с; zn₄—57,0 кг; d=0,06 м;

с—6520 кг/с²; Г_о=5О Н.

Характеристикой случайного стационарного возбуждения служит ускорение основания. Оценка спектральной плотности аппроксимирована аналитической функцией

~ _{z v} 2a^ao co²-l-a²+fJ²

S"(<o)=— • |«²-ia²4 P’-)J^s+4a²u>² ’

Вспомогательные величины

m—-16,5—57,0—73,5 кг;

g2_+pi 1,₉2₊₁₈2

(о*³ 9,42» — ' ’

а _лл

ш* " 9,42 —°’²-

Порядок расчета

В координатной плоскости D_np , w для 0,3cD_np <1 строим кривые ^1(Рпр)=(1-3,71)³4-4(/?_ПР+0,2)-(0,2+3,7Ш_пр)-11,8^_р+ “Ь 3,7QD_np-i~7,5;

Графики кривых оь, w₂ показаны на чертеже. Кривые гс’ь w₂ пересекаются в точке М, абсцисса которой £>_пр=0,89. Дальнейший расчет проводят по разд. III приложения 5, где полагаем D — О,89;ш₀ =9,42 с-¹.

ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Рекомендуемое

МЕТОДИКА ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА НЕЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМЫ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ ПРИ НЕЛИНЕЙНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ ВОССТАНАВЛИВАЮЩЕЙ СИЛЫ

Расчетная схема системы внброизоляцпи представлена на черт. 16 приложения 3. Система оборудована симметричными упорами, ограничивающими перемещение сиденья при работе на сжатии и на отдаче.

Возникающие в системе восстанавливающая сила и сила сухого трения соответствуют случаю 2 приложения 4, где приведены формулы для этих сил, причем d_o:>O,42d.

Наличие сухого трения, упоров и восстанавливающей силы с нелинейной характеристикой делают систему внброизоляцпи нелинейной.

Расчет можно вести для случая, когда известна одна из следующих кинематических характеристик движения основания:

перемещение;

скорость;

ускорение.

Гармоническое возбуждение

Особенность характера движения нелинейной системы виброизоляции

Рассматриваемая система виброизоляцин обладает особенностями, перечисленными в разд. I приложения 7. Но в случае нелинейной характеристики восстанавливающей силы режимов колебаний может быть больше, чем указано в п. 3. Существуют такие возбуждения, когда кроме удара об упор может быть до трех режимов колебаний.

Цель расчета

Определение характера движения (проверить на заклинивание и на возможность возникновения удара об упор. Проверить, работает ли система на линейном участке характеристики F_B).

Определение х₀, Кэф,

Сравнение среднеквадратического значения скорости (ускорения) с допустимым для соответствующей октавы значением.

Метод расчета

Излагаемая ниже методика приближенного расчета основана на применении метода гармонической линеаризации.

Исходные данные:

Г»С , /Пц _t CQ_t d_t do, £ > /'*o-

Исходные данные по возбуждению для различных случаев кинематических характеристик движения основания указаны в табл. 1 приложения 5.

Вспомогательные величины:

9 Л— ^{: Q} = S

2 ) ст *^са

Вспомогательную безразмерную величину веденным в таблице приложения 7 для различных случаев кинематических характеристик движения основания

_

^ai=”2DS--’ ^Л1==1/ 14-0,854(е-1)(1-л) ;

т-0,9241^94*-(Q-r 1,85£И>) г.

Определение характера движения

Характер движения определяют в зависимости от значений л-, д, А_х и а₂ по таблице. При 1,08л система работает на линейном участке характе

ристики восстанавливающей силы.

Расчет численных характеристик

при at с 1,08л расчет проводят ио пп. 1—3 разд. I приложения 7.

Порядок расчета

1. Для a_:>l,08n х/’\ Хо хо<³> определяют по формулам¹:

¹ Здесь и далее индексы в скобках вверху указывают на соответствующий режим колебаний.

„(>)_В;4Л_гС_г

^Ло ~ -------------------- .

Аг

Стр. 40 ГОСТ П.4.025—76

Вспомогательные величины:

т=234 57=80 кт;

""ОН ^^{0>6; 12} ’^08л^¹² >⁰⁸*0.6—0,648;

8400

^е~ ЫО0 ^_6;

Поскольку l,08d₃= 1,08-0,012=0,013 м, то Х(Л^1>==0,011 м удовлетворяет условию 0<X(/^l)«l,08do- Следовательно, возможен режим гармонических колебаний с амплитудой х</¹>=0,011 м

_f21 -10,664-17,46

^х0 “ 15,35

Поскольку 1,08^=1,080,02 = 0,0216 м, то х^ , х</³⁾ не удовлетворяют ус

ловию

1,О8<7_о<х_оС1,08<2,

поэтому режимы колебаний с амплитудами Х(/²* , х</³* невозможны.

• 2. Для Хо⁽¹⁾ =0,011 м; ?■=«* =4,18 с-¹.

• 3. Подсчитываем

  
  

Км>=-ог ~⁴-

Система виброизоляции снижает вибрацию в четыре раза.

• 4. Далее расчет ведут по ли. 3 и 4 разд. 1 приложения 5.

ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Обязательное

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНОЙ ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ВИ5РОИЗОЛЯЦИИ

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПАССИВНОЙ ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ

Принципиальная схема гидропвевматической виброизоляции сиденья приведена на чертеже. Направляющий механизм телескопического типа состоит из корпуса 1 и трубчатой направляющей 8. Внутри направляющей установлен цилиндр 2, закрытый снизу крышкой корпуса и сверху сквозной крышкой цилиндра 3. В цилиндре может перемещаться шток 4 с поршнем 5, разделяющим цилиндр на две полости: ступень основного давления Л, заполненную смесью трансформаторного и веретенного масла, ступень «противодавления» Б, заполненную частично воздухом и частично жидкой смесью. Ступень основного давления сообщается с кольцевой камерой 6, заполненной воздухом под определенным давлением. Сжатый воздух в камере 6 отделен от жидкости посредством гибкой резиновой диафрагмы 7. Ступень «противодавления» сообщается с камерой в штоке через калиброванные отверстия.

Благодаря наличию ступени «противодавления» восстанавливающая сила создается как при ходе сжатия, так и при ходе отбоя. Диссипативная сила возникает при перемещениях поршня со штоком в цилиндре за счет перетекания жидкости из ступени основного давления в кольцевую камеру через калиброванные отверстия 9 и из ступени «противодавления» в камеру штока через калиброванные отверстия последнего.

Исходные данные:

гп _с¹³, zn_4> п, рс, и

Вспомогательные величины:

m = m_c -i-m, р — т<?

Порядок расчета

1. Выбираем rfn- Для автономной системы подпитки подвески воздухом предпочтительным является значение от 3,0 до 6,0 см. При подпитке от воздушной

системы машины

• 2. Выбираем а_Ц1Т в зависимости от конструктивной схемы и диаметра цилиндра.

• 3. Рассчитываем

4. Выбираем р_ь рг в зависимости от подпитки системы «противодавления»

• 5. Принимаем f от 1,3 до 1,5 Гц.

■6. Подсчитываем с_в=Р4л²/п.

• 7. Выбираем с_ь с₂ из условий

С₂ г ^0Т V* ^е1

• 8. Подсчитываем

,. S^npi

Vi = —---;

Ci

• 9. Выбираем u_CiK и и_Отб ^из условий

Мотб

“сж ^иотб — ^U I _Ис^_ °^т

• 10. Рассчитываем характеристику восстанавливающей силы

/ Vi \^п /' ?

^в=Р)5! I $_га I V,—5₂u / *

Если перемещение подрессоренной части сиденья равно перемещению поршня в цилиндре и~х, то

/ У к \^п / V* '|^п

F_a^PiSi ( v_s—5\х I ^_PsS4 V_t+S_tx! ■

9. Выбираем и_сж*=6,5 см; «отб=5,5 см, тогда и = 6,5+5,5=12 см;

^цотб

^исж

10. Подсчитываем

p₁S_i=74-9,6=710; p₂S_t = 10-3,9=39;

_л / 165 V*²⁵ ( ²⁴ V’²⁵

^fB=71° (165-9,бх' ^{— 39}\24-_гЗ,9х )

Результаты расчета сводим в таблицу

Продолжение

ПРИЛОЖЕНИЕ 10

МЕТОДИКА РАСЧЕТА АКТИВНОЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ВИБРОЗАЩИТНОЙ СИСТЕМЫ

(ЭГВЗС]

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭГВЗС

ЭГВЗС предназначена для гашения параметров колебаний (ускорения, скорости, перемещения) в диапазоне частот 0.8-f-16 Гц до уровня, удовлетворяющего требованиям действующих государственных стандартов или санитарных норм.

ЭГВЗС представляет собой многоконтурнхю систему автоматического регулирования с обратными связя.ми по параметрам колебательного процесса объекта защиты.

Система (черт. I) состоит из:

датчика абсолютного ускорения (ДУ) объекта защиты;

датчика перемещения (ДП) объекта защиты относительно основания; блока управления (БУ);

исполнительного механизма (ИМ);

объекта защиты (ОЗ);

золотникового управляющего устройства (ЗУ).

Сигналы обратной связи по абсолютному ускорению, относительной скоро-сти и перемещению ОЗ поступают в БУ, выходной сигнал которого управляет золотниковым управляющим устройством ИМ. С выхода электромагнитного преобразователя ЗУ сигнал поступает па гидроусилитель. Перемещение платформы ОЗ (сиденья оператора) осуществляется штоком силового гидроцилиндра. При перемещении основания вверх (вниз) сигналы от датчиков, пройдя БУ, .поступают на ЗУ. Золотник перепускает рабочую жидкость в верхнюю (нижнюю) полость гидроцилиндра, что вызывает перемещение штока вниз (вверх).

Черт. 1

Исходные данные:

Sy , т—выбирают по экспериментальным данным;

f_c—частота среза, принимаемая равной значению верхней границы рабочего диапазона частот.

min—минимальное входное воздействие на датчик ускорения; ^вх.м.у ^{1 кОм};

• 7., L'&x. эмп—по паспортам приборов. Порядок расчета

• 1. Расчет частотных характеристик идеальной ЭГВЗС.

  • 1.1. Рассчитываем

  • 1.2. Рассматриваем возможные значения «>₀ , D. Для каждой пары <*>о , Z> определяют среднеквадратическое значение о_а по формуле

V/ f Sy (w)do>.

’ tl

где

_{и =} KAK_x-K₃<^)+K²_d<S-(Ах-Л%со²)'-ГЛ“а>²

Д' —Аа<^²)о>—Л\_гЛ\/о

¹⁼ (Л'х-Л'а'-Т^К^² ’

Л л-^==4,,оК’а. A?/“~2tiJ₀Z7/f_a.

• 1.3. Выбираем значения <o_u , D, удовлетворяющие требованиям действую* щих государственных стандартов или санитарных норм из условия

^аа<°_а.доП’

где оа.доп —допустимое значение^.

• 1.4. Исходя из выбранных значений <•>„ , D, рассчитываем К_х, K_vno формулам п. 1.2.

• 1.5. Проверяем выбор <о₀ , О из условия перерегулирования

П1ЭХ

где Afi(«o ) —определяют по формуле п. 1.2. ^i(w —0) —1.

• 1.6. Выбираем время переходного процесса Т_р, удовлетворяющее условиям-.

— , ГрсО.1 т_к.

• 1.7. Рассчитываем и строим амплитудно-частотную X₂(^w ) и фазо-частотную ф2(ш)характеристикн замкнутой ЭГВЗС по относительному перемещению х.

___ч

=arctg^ ,

> К_а(К_У-К»‘«^г)<-²

где

„ . . Л'₃Л>>²________

»- <>_v, . 2 »

(Л_х—

35L

H.(u)) = '--Т-------------------;--- ,

1/ СО8ф₂(ш) 1___

V A₃(w)

e_x(aj)—a rctq————7-7—г— ,

¹⁴ ' ^ъ СО5ф₂(ш)—Д₂(<о)

1.9. Рассчитываем амплитудно-частотную характеристику перемещения исполнительного механизма где

Выбираем исполнительный механизм с амплитудно-частотной характеристикой Ним(^ш) > *(^ш)-

• 2. Экспериментальное определение амплятудно-фазо-частотяых характеристик разомкнутой реальной ЭГВЗС по относительному перемещению.

  • 2.1. Снимаем по блок-схеме (черт. 2) частотные характеристики разомкнутой

реальной ЭГВЗС пр» отсутствии коррекции. Амплитудно-частотную характеристику ) определяем как отношение сигнала с датчика перемещений виб

ростенда к сигналу с выхода Д/7. Фазо-частотную характеристику 02(<°)определяем как разность фаз этих двух сигналов. Строим графики

• 3. Расчет параметров корректирующего устройства.

  • 3.1. Корректирующее устройство вводим в блок управления, если расхождение между желаемыми и реальными частотными характеристиками разомкнутой ЭРВЗС более 20%.

  • 3.2. Строим желаемые амплитудно-частотную Нз (^ш ) и фазо-частотную Q₃(<o) характеристики корректирующего устройства по формулам:

L£[H₃(a>)]=Lg[/Z₁(<o)]—LgfH₂(<o)]; Э₃(о>) =6₃(о>) — 6₂(q>).

Определяем 0_3max и соответствующую ему частоту f_m так, что

®s(/m) “®зтах-

• 3.3. Определяем коэффициент усиления К_кор корректирующего устройства, решив уравнение

1

^2max⁼ afCtg у ■ ■- -

V Акор

• 3.4. Корректирующим устройством служит дифферентирующнй контур постоянного тока, показанный на черт. 3. Выбираем /?₂ из условия /?2^>/?_а1Л1у Сопротивление рассчитываем по формуле

р _р -1 ^кор.

/Q—/<2 _к Акор

I — низкочастотный генератор периодических колебаний; 2 — вибростенд; 3 — датчик ускорений^ 4 — блок управления; 5 — исполнительный меха-

: низм: 6"—датчик относительного перемещения:

I 7— осциллограф; 3 —датчик перемещения вмб-___I ростенда

Черт. 2

• 3.5. Рассчитываем величину емкости по формуле

^кор

где f _т—частота, на которой 0₃(Д_п) = в_3п1ах.

• 3.6, Рассчитываем и строим фазо-частотную характеристику реального корректирующего устройства по формуле

Ф₄( со) — arctg w Л—arctgo) 7\,

где Г]—постоянная времени контура по производной (Ti=RiC)'_t

Т₂ — постоянная времени отставания.

• 4. Определение заноса устойчивости системы.

  • 4.1. Снимаем по блок-схеме (черт. 2), где в блок управления включено корректирующее устройство, и строим логарифмическую амплитудно-частотную Н₅(<о ) и фазо-частотную 0s(<o) характеристики по относительному перемещению разомкнутой скорректированной системы.

  • 4.2. Определяем из условия Система устойчива по амп

литуде, когда

jLg H₅(^wi)/>°t 6 до 7 дБ.

Если в рабочем диапазоне частот ©₅(^w)^^z, то система устойчива по амплитуде.

• 4.3. Определяем из условия //5 (to₂) =0.

Система устойчива по фазе, если

• 5. Определение эффективности ЭГВЗС

  • 5.1. Рассчитываем квадрат амплитудно-частотной характеристики скорректированной ЭГВЗС по абсолютному ускорению

_[Л₁(_Ш)]2_=Л12

где ), ) см. п. 1.2.

• 5.2. Рассчитываем

S S" (ш).

и сравниваем их с допустимыми среднеквадратнческимя полосах частот

12 Зак. 968

°н> ⁰⁾в—нижняя и верхняя граничные угловые частоты октавных полос;

— среднегеометрическое значение частоты октавной полосы.

Пример расчета

Исходные данные:

Пусть оценка спектральной плотности ускорения основания аппроксимиру ется аналитической функцией

~ 2<xGq _шг _{+ а}2₊р2

S” (<■>)=-- (_Ш2—(_aa+p2>J3+4aW ’

где а = 1,9 с^-1; ?=18 с^-1; а₀=2,7 м/с²;

Go—среднеквадратическое значение ускорения основания;

'к от 1,0 до 1,5 с; У_вх._эм„=1В; Я_8х._м._у=1 кОм;

( )_п>1п=°>⁰¹ '^5; Гц; х--=100 мв/g.

Порядок расчета

• 1. Расчет частотных характеристик идеальной ЭГВЗС.

1В

• 1.1. t/_D=100 MB'£-0,01g=l мВ. *а=-]^в- = !000;

• 1.2. Результаты расчетов о_а сводим в табл. 1.

Таблица 1 м/с»

• 1.3. Для обеспечения выполнения действующих санитарных норм, пользуясь табл. 1, принимаем <*)₀—1,88 c~^l(fo—O,3 Гц), £>1,0, при которых о —0,4м/с^{14 15}.

• 1.4. Подсчитываем

Х_х=1,88¹⁴ ■ 1000= 3546 с"¹⁴; /(„=2.1,88-1-1000=3760 с^-1.

1.5 .Результаты расчета Af_lm3X для различных £>1,0 показаны в табл. 2.

Таблица 2

Условие перерегулирования при £>1,0 выполняется. -1 к

• 1.6. Поскольку <о_с=2*/_с = 100 с ; -^-=0,03 с;

—=0,12 с; 0,1т_к от 0,10 до 0, 15 с,

<*>с

то

0,03 с<Тр<0,12 с,

Т_р<.от 0,1 до 0,15 с.

Принимаем Т_р =0,1 с.

• 1.7. Результаты расчета Л₂(<*>), <р2(<>>) показаны на черт. 4 и 5.

• 1.8. Результаты расчета Hi( о> ), 0! (со) показаны на черт. 6.

• 1.9. Результаты расчета х(со), подсчитанные дляД/ = 0,5 Гц (До^З^с-¹) приведены в табл. 3.

Таблица 3

Стр. 52 ГОСТ 12.4.02S—76

• 3.2. Я₃(ш), в₃(<о) показаны на черт. 8. 9_зтах—70°, f_m*=10 Гц.

• 3.3. Решив уравнение

70’= arctg-^J—:—arctgFXop . V Акер

получаем К_кор=0,1.

• 3.4. Поскольку ^вхм-у = / кОм, то принимаем i?₂=fO кОм.

  3.&

  
  

  С=

  
  

  __________________1

  2к.10-9.10* KoTi

  
  

  ^0,7 мкФ.

  
  

• 3.6. Фазо-частотная характеристика реального корректирующего устройства показана на черт. 9.

4 .Определение запаса устойчивости системы

• 4.1. Я₅(<о ), 6₅(со) построены на черт. 10.

• 4.2. Поскольку в диапазоне частот от 0 до 16 Гц 6=>(<й)^г. ₉ то система

устойчива по амплитуде.

• 4.3. f₂=l,3 Гц; е₅ (1,3)==—35°.

Запас устойчивости по фазе составляет 145°, то есть условие устойчивости по фазе выполняется.

5. Определение эффективности ЭГВЗС

• 5.1. Результаты расчета fA(<o)]² показаны на черт. 1L

• 5.2. Оценки спектральной плотности S" (<о) _tS_z (<о) представлены на черт. 112.

• 5.3. Результаты расчета показаны на черт. 13. Система обеспечивает выполнение действующих санитарных норм.

358

¹

Здесь и далее спектральная плотность определяется формулой

со

S(co) = — f£(x)cos(o“:d-: , где k (-) -корреляционная функция;

л 0

²

При сжатии и>0, при отбое и<0.

³

Для всех остальных частот области Лэф >1-

⁴

Частота f=4 Гн находится в октавной полосе 4 Гц (среднегеометрическая

⁵

частота полосы равна 4 Гц).

⁶

Здесь и далее индекс k показывает, что соответствующая величина относится к /г-ой гармонической составляющей полигармонического возбуждения.

⁷

П Зак. «68 321

⁸

о> =4,39 с—¹ соответствует /₽=0,7 Гц, что является нижней границей пер

⁹

вой октавной полосы.

¹⁰

(п)—значение о_у для октавной полосы со среднегеометрической ча

стотой л Гц.

¹¹

Исходные данные для графиков см. в примере расчета.

¹²

=/ 1+0, 854(6— 0(1—0, 6) = 1,65;

Л,=У 32-гО,924/3*.О,о²—(О,д+1 ,«5-0,2-З)² =3,6;

Определение характера движения

По таблице рассматриваемый случай (ai = 3,5) принадлежит строке, где О]>1,08. Как видно из таблицы, система не заклинивается сухим трением. Для определения возможности удара об упор сравниваем значения О и л. В нашем примере О — 3, а i = 1,65, то есть случай О > л _ь при котором возможен удар об упор.

Расчет численных характеристик

Порядок расчета

• 1. Поскольку 01 = 3,5; 1,08 л=0,648, то а! = 1,08л, поэтому подсчитываем:

Л^^-З^-НЗ-0,2-3)2^65,4

Bi=2-0,2-3-0,3=0,36;

С*! —0,5³-3¹²—0,3*=20,4;

Л_г=[0,854(6-1 ) + l-3»_J»+(2.0,2.3)«= 15,35;

J9,^2 0,2-3-0,3-0,924(6—1).0,6-[),854.(6-1 )+1—3=] = 10, 66;

С₄=0,5*-3^<—0,3³—0,854-(6—1 )*0,6«= 12,4;

¹³

Величина гп_с зависит от конструктивной схемы подвески и сидения в целом, но не более 12 кг.

¹⁴

Экспериментальное определение амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик разомкнутой реальной ЭГВЗС.

• 2.1. H₂(^w ), в₂(о)) показаны на черт. 7.

¹⁵

Расчет параметров корректирующего устройства.

• 3.1. Поскольку расхождение между реальными и желаемыми частотными характеристиками разомкнутой ЭГВЗС (черт. 6 и 7) превышает 20% необходимо ввести корректирукицее устройство.