DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2022-08-03-183-193

УДК 62-752.2

Корытов М.С., Щербаков В.С., Кашапова И.Е.
Аналитическое выражение для аппроксимации силы трения виброзащитного механизма сиденья оператора
При математическом моделировании динамических и виброзащитных систем операторов строительных и дорожных машин, необходимо учитывать демпфирующие свойства механизмов. Учет силы трения в математических моделях зачастую выполняется при помощи коэффициента, по модели вязкого трения. В более сложных моделях общепринятым является использование известного выражения, в котором присутствуют функции экспоненты и гиперболического тангенса, а независимыми параметрами являются силы трения Кулона и отрыва, скорость трения отрыва, коэффициент вязкого трения. Данное выражение используется в известном математическом пакете. Однако известное выражение недостаточно точно аппроксимирует экспериментальные кривые трения. В настоящей работе было дополнено альтернативное выражение полной силы трения. Доработка позволила применить новую формулу для всего диапазона изменения аргумента скорости и точнее воспроизвести характерную форму экспериментальных характеристик трения. Для нового выражения были получены дополняющие формулы, устанавливающие связь входящих параметров от ряда других, имеющих ясный и простой физический смысл параметров. Было выполнено сравнение общепринятого и предложенного выражений по экспериментальным данным, были построены графики относительной погрешности. Также сравнение двух выражений полной силы трения было произведено, в качестве примера, на динамической модели вынужденных колебаний сосредоточенной массы на подвижном основании. Результаты сравнения показали существенное расхождение общепринятого выражения в сравнении с предложенным, по значениям полной силы трения, а также расхождение в получаемых на динамической модели амплитудах относительных перемещений и абсолютных ускорений массы. Предложенное выражение может быть использовано для аппроксимации полной силы трения в математических моделях динамических виброзащитных систем сидений операторов.
Ключевые слова: вибрация, характеристика трения, виброзащита, сиденье оператора.

Korytov M.S., Sherbakov V.S., Kashapova I.E.
Analytical expression for approximation of the friction force of the vibration protection mechanism of the operator’s seat
In mathematical modeling of dynamic and vibration protection systems of operators of construction and road machines, it is necessary to take into account the damping properties of the mechanisms. Accounting for the friction force in mathematical models is often performed using a coefficient, according to the viscous friction model. In more complex models, it is common to use a well-known expression in which the functions of the exponent and hyperbolic tangent are present, and the independent parameters are the Coulomb and separation friction forces, the separation friction rate, and the coefficient of viscous friction. This expression is used in a well-known mathematical package. However, the well-known expression does not accurately approximate the experimental friction curves. In the present work, an alternative expression for the total friction force has been supplemented. The refinement made it possible to apply a new formula for the entire range of change in the velocity argument and more accurately reproduce the characteristic shape of the experimental friction characteristics. For the new expression, complementary formulas were obtained that establish the relationship between the input parameters and a number of others that have a clear and simple physical meaning of the parameters. A comparison was made of the generally accepted and proposed expressions according to experimental data, graphs of the relative error were constructed. Also, a comparison of two expressions of the total friction force was made, as an example, on a dynamic model of forced oscillations of a concentrated mass on a moving base. The comparison results showed a significant discrepancy between the generally accepted expression in comparison with the proposed one, in terms of the total friction force, as well as a discrepancy in the amplitudes of relative displacements and absolute mass accelerations obtained on the dynamic model. The proposed expression can be used to approximate the total friction force in mathematical models of dynamic vibration protection systems for operator seats.
Key words: vibration, friction characteristic, vibration protection, operator’s seat.

Скачать статью (файл pdf) — Download (pdf)

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.