Главная » 2014»Сентябрь»22 » Скачать Научные основы виброизоляции операторов карьерных машин. Трегубов, Виталий Анатольеивч бесплатно
6:12 AM
Скачать Научные основы виброизоляции операторов карьерных машин. Трегубов, Виталий Анатольеивч бесплатно
Научные основы виброизоляции операторов карьерных машин
Диссертация
Автор: Трегубов, Виталий Анатольеивч
Название: Научные основы виброизоляции операторов карьерных машин
Справка: Трегубов, Виталий Анатольеивч. Научные основы виброизоляции операторов карьерных машин : диссертация доктора технических наук : 05.05.06 Кривой Рог, 1983 349 c. : 71 85-5/182
Объем: 349 стр.
Информация: Кривой Рог, 1983
Содержание:
2 , ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ПРОБЛЕМЫ ВИБРАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ОПЕРАТОРОВ
2 , Вибрация карьерных машин
22 , Технические средства вибрационной защиты операторов
2 3 , Динамические свойства тела человека и методы их идентификации
24, Виброизоляция в пассивных системах
2 5 , Параметрическая оптимизация систем виброизоляции
2 6 , Основные выводы и задачи исследований
3 ЙСОЩОВАНЙЕ ВЙБРАЦЙОНШХ ПРОЦЕССОВ КАРЬЕРНЫХ МАШИН
3 Выбор длин р е а л и з а щ й ,
32 Методика испытаний карьерных машин на вибро-нагруженность рабочих мест
3 3 П^гиеническая оценка вибрационных условий труда операторов,
34 Методика анализа случайных низкочастотных вибрационных процессов
35 Спектральные характеристики вибрационных процессов
36 Источники и причины вибраций экскаваторов,
37 Выводы
4 , ИССЛЩОВАНЙБ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБЪЕКТОВ ВИБРАЦЙОНЮЙ ЗАЩИТЫ
4 Л « Динамические! модели; и методы идентификации
4 2 Основные зависимости для идентификаций объекта при свободных колебаниях
4 Основные зависимости для идентификации объекта при вынужденных колебаниях
4 4 Методика экспериментальных исследований
4 5 Интерпретация! результатов экспериментов,
4 6 Анализ динамических моделей объектов
4 7
Выводы
5 ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ВИБРОИЗОЛЯЩШ ОПЕРАТОРОВ
5 , Задачи и методические положения
5 , Основные зависимости для системы с инерционной связью и кул о новым трением
5 3 , Испытания моделей системы с инерционной связью
5 4 , Динамические особенности направляющих механизмов устройств виброизолящи операторов
5 ,
Выводы
6 , ШБОР ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА ШБРОИЗОЛЯЦИИ ОПЕРАТОРА
6 1 Общий методический подход ,
6 2 Структурные схемы устройств виброизоляции операторов
6 3 Локальные; критерии качества
6 4 Области варьирования параметров
6 5 Испытания структурных схем
66 Анализ возможностей систем и принятие решений
67 Программа решения задачи выбора параметров
7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВИБРОИЗОЖРУЮЩИХ ПОДВЕСОК СИДЕНИЙ ОПЕРАТОРОВ
7 1 , Общие положения
72, Выбор структурных схем и оптимальных параметров вкброизоляции операторов
73 , Принципиальные схемы подвесок сидений и расчет элементов конструкций
74, Конструкции виброизолирующих сидений
75, Резюме
8 ИСПЫТАНИЯ ВИБРОИЗОЖРУЮЩИХ ПОДВЕСОК СИДЕНИЙ ОПЕРАТОРОВ И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ
8 1 , Определение рабочих параметров
82, Проверка адекватности моделей ,
8 3 , Исследования при случайных вибровоздействиях
84, Промышленные испытания
85, Технико-экономическая эффективность внедрения
86,
Выводы
Введение:
Актуальность работы. Вибрация, неизбежно сопутствующая работе любой машины, наносит ущерб здоровью операторов и затрудняет выполнение ими операций управления. Причем, в ближайшем будущем прогресс в создании новых видов техники с форсированными параметрами вступит во все возрастающее противоречие с возможностью нормального функционирования оператора из-за отставания в разработке простых и надежных виброизолирующих устройств / 1^0 / , Это породило проблему "Человек-вибрация", которая общепризнана и отражена в ряде государственных документов / 37, 38 / .Особо остро проблема "Человек-вибрация" затрагивает горнодобывающую промышленность и, в частности, предприятия по добыче полезных ископаемых открытым способом. Используемые в карьерах машины, прежде всего, одноковшовые и роторные экскаваторы, большегрузные автосамосвалы и шарошечные буровые станки относятся к технике с весьма неудовлетворительным состоянием вибронагруженности рабочих мест. Это подтверждено исследованиями, которые в разное время проводились Московским, Свердловским и Криворожским НИИ гигиены труда, ЦНЙИШ (г.Березовок), ВНИИТБчермет (г.Челябинск), УкрНйИпроект (г.Киев), ВНИИБТГ ( г . Кривой Рог) и другими организациями.Наибольшие абсолютные уровни вибраций среди упомянутых машин имеют карьерные автосамосвалы, на рабочих местах которых гигиенические нормы превышаются в два и более раза / 24 / .Следствием этого являются, ряд профессиональных заболеваний и возрастание числа случаев временной утраты трудоспособности по мере увеличения стажа вождения автомобиля / 1 6 , 62 f, Кроме того, интенсивная вибрация вынуждает водителя уменьшать скорость движения и увеличивать продолжительность отдыха, что существенно снижает производительность труда / ЮЗ / .Вибрация рабочих мест карьерных экскаваторов и станков шарошечного бурения по сравнению с автосамосвалами несколько ниже. Тем не менее, из-за более жестких гигиенических требований, предъявляемых к этим машинам, здесь также наблюдаются превышения вибробезопасных уровней / 23, 52, 56 / , Причем, возрастение вибраций по мере увеличения скорости вращения бурового инструмента и усилия его подачи препятствует работе станков СБШ на оптимальных режимах и не дает возможности достичь высоких скоростей бурения / 114 / .Работа на буровых станках и экскаваторах не вызывает вибро' заболеваний, однако ущерб для здоровья машинистов очевиден, Так, заболеваемость с временной утратой трудоспособности рабочих этих профессий превышает средние показатели по горному цеху / 137 / .Как видно, вибрационная нормализация условий труда рабочих ведущих профессий находится в ряду актуальных задач, стоящих перед, горнодобывающей промышленностью.Вместе с тем, решение этой актуальной задачи сдерживается недостаточным; теоретическим и методическим обеспечением процесса проектирования эффективных устройств виброизоляции операторов карьерных машин. Так, из-за малой изученности специфики вибрационных процессов этих машин затруднен выбор соответствующих структур виброизолирующих систем и построение их адекватных математических моделей. Кроме того, не разработаны методы выбора оптимальных рабочих параметров моделей и перехода к эквивалентным параметрам реальных конструкций.Таким образом, научная, проблема, разрешению которой посвящена настоящая работа, заключается в создании теории, методов и средств нормализации вибронагруженности рабочих мест операторов карьерных машин. Эта проблема затрагивает интересы мно« гих десятков тысяч трудящихся горнодобывающей промышленности и её решение обеспечивает значительный социальный и экономический эффект. Цель диссертации. Разработать научные основы и методы проектирования виброизолирующих устройств, обеспечивающие нормализацию вибронагруженности рабочих, мест операторов карьерных машин, Основная идея^ исследований. Обеспечить виброизоляцию операторов за счет использования устройств, спроектированных на основе перехода от случайных колебательных процессов к детер-:минированным, динамической идентификации объектов вибрационной защиты; в заданных условиях, построения и анализа адекватных математических моделей и многокритериальной оптимизации их рабочих параметров, Методы и объекты исследования. При выполнении настоящей работы использовались методы виброметрии, спектрального анализа случайных процессов, динамической идентификации, теоретической механики, многокритериального проектирования машин, автоматического регулирования, планирования экспериментов, математической статистики.Вычислительные эксперименты, а также статистическая обработка данных, в том числе и спектральный анализ, выполнялись с помощью ЭВМ EG-I022 и МбООО. Объектами исследований служили разработанные нами для экскаваторов, станков шарошечного бурения и автосамосвалов устройства виброизоляции операторов, а также сами карьерные машины.Защищаемые научные положения: 1. Нестационарность случайного вибрационного процесса одноковшового экскаватора на периоде цикла определяется низкочастотными (менее 22 Гц) составляющими спектра, которые преимущественно обусловлены изменениями сопротивления движению ковша при черпании породы и трением скольжения в венцовом зубчатом зацеплении поворотного механизма при вращении платформы.2. Входные динамические процессы на рабочих местах операторов карьерных машин не отвечают требованиям вибрационной безопасности и имеют доминирующие направления вибровоздействий: вертикальное на экскаваторах ЭНГ-4,бБ и автосамосвалах БелАЗ-5ад(548" и поперечное на экскаваторах ЭКГ-8И и стажах СБШ-250(320), 3. Представление нормируемой части спектра случайного вибрационного процесса карьерных машин детерминированным в виде суммы гармоник с частотами, равными среднегеометрическим значениям третьоктавных полос, и амплитудами, соответствующими среднеквадратичным вибросмещениям в этих полосах, обеспечивает достаточно высокую точность при динамической идентификации объектов вибрационной защиты в заданных условиях и при математическом моделировании проектируемых устройств виброизоляции операторов, ^, Динамические свойства человека и других сложных объек« тов вибрационной защиты адекватно идентифицируются в виде импедансной или упруго-вязко-инерционной моделей путем анализа характера колебаний, совершаемых объектом на упругой подвеске с известными (предварительно идентифицированными) параметрами.5, Требования вибрационной безопасности и ограничения на динамический ход системы наиболее полно удовлетворяются' при многокритериальном подходе к выбору оптимальных рабочих параметров устройств виброизоляции операторов; практическая реализация оптимальных рабочих параметров требует учета возможности появления дополнительных резонансов, динамических особенностей направляющих механизмов и влияния кулонова трения на антирезонаш в системах с инерционной связью.Достоверность результатов исследований обеспечена совпадением данных математического моделирования с данными экспериментов в пределах их интервала воспроизводимости, а также достаточной статистической надежностью измерительной информации, Максимальная относительная погрешность результатов экспериментов с вероятностью 0,95 не превысила значений « 25 %, Кроме того, достоверность научных основ проектирования подтверждена промышленными испытаниями и длительной эксплуатацие:й систем виброизоляции операторов машин.Научная новизна; «• доказана для исследованных карьерных машин возможность за** мены случайного вибрационного процесса в нормируемой части спектра детерминированным; •* V(\ установлены основные статистические характеристики цикличII ного случайного вибрационного процесса одноковшового экска« ватора и выявлены причины и закономерности формирования низкочастотных вибрационных возмущений в его поворотном меха** низме; разработаны теоретические основы динамической идентификации объектов вибрационной защиты в виде упруго-вязко-инерционН0Й1 модели по характеру колебаний объекта на ynpyroHi систем ме с известными параметрами; установлен характер влияния кулонова трения на поведение колебательной системы с инерционной связью, находящейся в условиях кинематического возбуждения; разработаны теоретические основы многокритериального выбора оптимальных параметров проектируемых устройств вйброизоля« ции операторов машин.Практическая! ценность; разработана методика оценки цикличных случайных вибраций одноковшовых экскаваторов, что позволяет контролировать вибронагруженность узлов машин и рабочих мест; разработана методика идентификации объектов вибрационной защиты и установлены в заданных условиях динамические характеристики ряда объектов "человек-подушка сиденья", что дает возможность адекватно моделировать системы виброизоляции операторов карьерных машин; составлена программа выбора рабочих параметров проектируемых устройств виброизоляции оператора, позволяющая наиболее полно удовлетворять требованиям вибрационной безопасности и ограничению на динамический ход; - разработана методика расчета конструктивных элементов подвесок сидений операторов, дающая возможность реализовать значения выбранных рабочих параметров; - созданы конструкции виброизолирующих подвесок сидений типов IB-I, ПВ-*2Г, ПВ-З и ПВН-1, обеспечивающие соблюдение требований вибрационной безопасности на рабочих местах экскаваторов, шарошечных станков и большегрузных автосамосвалов.Реализация^ работы в промышленности. Методика оценки случайных вибраций карьерных экскаваторов используется П.0."Уралмаш", "Ижорский завод". Криворожским институтом гигиены труда. Методика выбора оптимальных рабочих параметров проектируемых систем виброизоляции оператора принята к использованию ИМАШ АН GGGP.Виброизолирующая подвеска сиденья оператора типа IIB-I, предназначенная для снижения вертикальных вибраций в диапазоне спектра 5-30 Гц, принята П.О. "Уралмаш".и с 1976 года ими оснащаются карьерные экскаваторы ЭКГ-4,бБ, Подвеска сиденья типа ПВ=*2Г, предназначенная для снижения продолъно«поперечных вибраций. Б диапазоне ЗЛб Гц, принята П.О, "Ижорский завод" и с I98I г, ими оснащаются карьерные экскаваторы ЭКГ«8И. Внедрение подвесок сидений, помимо социального, обеспечивает экономический эффект от повышения производительности труда около 0,5 тыс,руб. на карьерную машину в год.Публикации. Результаты исследований изложены в 24 печатных работах. По прикладным аспектам темы получено 5 авторских свидетельств на изобретения.Объем работы.. Диссертация, структурная схема которой приведена на рис. I . I , . состоит из семи основных: разделов и содержит 242 страницы машинописного текста, 57 рисунков, список литературы из 172 наименований и 15 приложений.