DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2020-06-04-486-496

УДК 62-752.2

Корытов М.С., Щербаков В.С., Почекуева И.Е.
Имитационная модель виброзащитного механизма кресла с участком квазинулевой жесткости оператора строительно-дорожной машины
Вибрации узлов строительных и дорожных машин, возникающие при их работе, являются вредным производственным фактором для операторов машин, поэтому их снижение может считаться весьма актуальной задачей. Основным путем передачи вибраций являются системы виброизоляции сиденья и кабины оператора. Проще и экономичнее обеспечить виброизоляцию оператора с помощью его кресла, снизив вибрации. Для кресел могут использоваться наиболее простые и надежные виброзащитные системы с одной степенью свободы, ограниченной вертикальными перемещениями кресла. Перспективными считаются виброзащитные механизмы и систем с квазинулевой жесткостью. Они обеспечивают постоянную статическую силу в некотором диапазоне перемещений объекта. Актуальной является задача разработки математических моделей, описывающих виброзащитные системы с квазинулевой жесткостью. В программном комплексе Matlab с использованием библиотеки моделирования физических элементов Simscape, разработана имитационная математическая модель виброзащитной системы кресла с одной степенью свободы. Основание кресла в разработанной модели совершает гармонические синусоидальные перемещения. Выходными параметрами разработаннойой математической модели выступают временные зависимости координат и ускорений кресла. Описаны используемые в модели блоки, приведена статическая силовая характеристики, заданная при помощи сплайна Эрмита. Модель включает блок жесткого ограничения перемещений. Приведен пример использования разработанной имитационной математической модели кресла. Разработанная модель позволяет задавать как размеры участка квазинулевой жесткости, так и вид кривых силовой статической характеристики виброзащитной системы. Она может быть интегрирована в модели более высокого уровня.
Ключевые слова: вибрации, виброзащита, модель, Simscape, квазинулевая жесткость.

Korytov M.S., Sherbakov V.S., Pochekueva I.E.
Simulation model of a chair vibration protective mechanism with a part of quasi-zero-stiffness for the operator of a road-building machine
Vibrations of construction and road machinery components that occur during their operation are a harmful production factor for machine operators, therefore, their reduction can be considered a very urgent task. The main route of vibration transmission is through vibration isolation systems for the operator’s seat and cab. The easiest and most cost-effective way to isolate the operator from vibration is through his seat by reducing vibration. The simplest and most reliable vibration protection systems with one degree of freedom limited by vertical movements of the chair can be used for the chairs. Vibration protection mechanisms and systems with quasi-zero rigidity are considered promising. They provide constant static force over a certain range of movement of the object. The task of developing mathematical models describing vibration protection systems with quasi-zero rigidity is urgent. In the Matlab software package using the Simscape library for modeling physical elements, a simulation mathematical model of the vibration protection system of a chair with one degree of freedom has been developed. The base of the chair in the developed model performs harmonic sinusoidal movements. The output parameters of the developed mathematical model are the time dependences of the chair coordinates and accelerations. The blocks used in the model are described, the static force characteristics are given, given using the Hermite spline. The model includes a block of hard movement restrictions. An example of using the developed simulation mathematical model of the chair is given. The developed model makes it possible to specify both the dimensions of the quasi-zero stiffness section and the shape of the curves of the force static characteristics of the vibration protection system. It can be integrated into higher level models.
Key words: vibration, vibration protection, simulation model, Simscape, quasi-zero-stiffness.

Скачать статью (файл pdf) — Download (pdf)

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