Измерители плавности хода

В лесотранспортных машинах возмущение колебаний происходит от различных источников, но при изучении плавности хода выделяются главные, возникающие под воздействием микронеровностей опорной поверхности. В процессе движения толчки и удары, действующие со стороны пути, вызывают угловые и линейные колебания подрессоренных (вес которых воспринимается рессорами) и неподрессоренных (вес которых не воспринимается рессорами) масс.
Под плавностью хода понимается способность подвески поглощать толчки, удары и колебательные процессы, возникающие при взаимодействии движителя с неровностями пути с целью защиты водителя, пассажиров, перевозимых грузов и элементов конструкции от динамических нагрузок. Плавность хода является важным эксплуатационным свойством машины, характеризующим совершенство подвески и определяющим надежность, долговечность, производительность, топливную экономичность машины, комфортабельность езды и утомляемость оператора. На плавность хода влияют характер микронеровностей опорной поверхности, скорость движения, компоновка машины, конструкция и характеристика элементов движения. Для оценки плавности хода, решения задач анализа и синтеза подвесок транспортных и тяговых машин выбирают оценочный показатель — критерий, характеризующий плавность хода и качество подвески, а также позволяющий сравнивать различные ее конструктивные решения и характеристики. Чем меньше значение имеет критерий, тем лучшими качествами обладает подвеска.
При изучении влияния воздействий пути только на машину и пачку древесины в качестве критерия принимают максимальное среднее квадратическое значение абсолютных ускорений, иногда используют среднее квадратическое отклонение третьей производной абсолютных перемещений подрессоренных масс. Применяются дополнительные параметры, например, максимальная кинетическая энергия, удельная мощность колебаний, равная отношению максимальной энергии к произведению массы колеблющегося тела на период колебаний.
Колебания лесотранспортной машины, возбужденные микронеровностями опорной поверхности, являются случайной функцией, поэтому и критерий плавности хода должен быть вероятностным. Однако при исследовании машин, аналогичных лесотранспортным, обычно оценивают плавность хода по воздействию колебаний на человека. При этом характер исследования и динамическая модель «путь-подвеска-машина-водитель» резко усложняются и изменяются требования к показателю, применяемому в качестве критерия плавности хода. В зависимости от типа лесотранспортной машины и условий эксплуатации показатель, принятый в качестве критерия плавности хода, должен отражать влияние на организм человека характера действующих возмущений с учетом частоты процесса, амплитуды и направления линейных перемещений, совместного действия линейных и угловых перемещений.
Выбор показателей и проектирование подвески скоростных машин, предназначенных для работы в сложных дорожных условиях, проводятся с учетом восприятия организмом человека колебаний в определенном диапазоне частот, для чего необходимо знать передаточные функции динамической системы с человеком, находящимся на сиденье. В этой связи ведутся исследования по биодинамическому моделированию тела человека и его отдельных органов. Например, установлено, что при двухмассовой системе резонансные частоты органов тела находятся в пределах 4,5-5,0 Гц, а при продольных колебаниях образуется дополнительный резонанс с частотой 1,8-2,0 Гц. Особенно плохо воспринимаются организмом человека возбуждения с частотами, близкими к резонансу органов тела. Физиологически человек привык к вертикальным колебаниям, наиболее близким по частоте колебаниям, возникающим при ходьбе. Эта частота находится в пределах 60-90 колебаний в минуту. При частотах более высоких наступают неприятные вибрации, а меньшие частоты вызывают укачивание и даже появление симптомов морской болезни.
Существуют различные методы оценки влияния ускорений на организм человека, но все они сориентированы на предельно допустимые ускорения, которые испытывает человек при ходьбе. Например, при спокойной ходьбе человек испытывает 0,25g, а при спрыгивании с небольшого возвышения — 2,8-3,0g. Поэтому в качестве предельных допустимых значений ускорений рекомендуется 2,8-3,0g, а для кратковременных непрерывных воздействий — не более 1,1-1,7g. Часто разделяют частоты на диапазоны и в каждом диапазоне устанавливают три уровня ускорений, обеспечивающих безопасность здоровья, производительную работу и комфорт. Значения ускорений по уровням заметна отличаются: границы ускорения для комфорта почти в 3 раза меньше, чем граница предела снижения производительности труда или границы допустимой утомляемости. Иногда применяется показатель колебаний, называемый «палей», который пропорционален третьей производной перемещения массы во времени и представляется логарифмом отношения удельной мощности колебания к удельной мощности, находящейся на границе ощутимости человеком. Чем меньше число «палей», тем хуже ощущение человека.