avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2023-7-1-61-69avroen-60Research ArticleАВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКАAVIATION AND ROCKET-SPACE ENGINEERINGИсследование виброзащитной системы сиденья с квазинулевой жесткостью при стохастических воздействиях на элементы ходового оборудования автогрейдераInvestigation of vibration protection system of a seat with quasi-zero stiffness under stochastic effects on the elements of running equipment of a motor graderhttps://orcid.org/0000-0002-5104-7568КорытовМ. С.KorytovM. S.

Корытов Михаил Сергеевич - доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Автомобильный транспорт» Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета (СибАДИ), SPIN-код: 2921-4760. AuthorID (РИНЦ): 352677. AuthorID (SCOPUS): 57035238500. ResearcherID: B-5667-2015.

644080, Омск, пр. Мира, 5

Korytov Mikhail Sergeyevich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of Road Transport Department, Siberian State Automobile and Highway University (SibADI), SPIN-code: 2921-4760. AuthorID (RSCI): 352677. AuthorID (SCOPUS): 57035238500. ResearcherID: B-5667-2015.

Omsk, Mira Ave., 5, 644080

kms142@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3084-2271ЩербаковВ. С.ShcherbakovV. S.

Щербаков Виталий Сергеевич - доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Автоматизация и энергетическое машиностроение» СибАДИ, SPIN-код: 6171-2320. AuthorID (РИНЦ): 485687. AuthorID (SCOPUS): 57034922100. ResearcherID: N-1716-2017.

644080, Омск, пр. Мира, 5

Shcherbakov Vitaliy Sergeyevich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of Automation and Power Engineering Department, SibADI, SPIN-code: 6171-2320. AuthorID (RSCI): 485687. AuthorID (SCOPUS): 57034922100. ResearcherID: N-1716-2017.

Omsk, Mira Ave., 5, 644080

https://orcid.org/0000-0002-0631-564XКашаповаИ. Е.KashapovaI. E.

Кашапова Ирина Евгеньевна, аспирант кафедры «Автоматизация и энергетическое машиностроение» СибАДИ, SPIN-код: 8011-6829. AuthorID (РИНЦ): 1053624. AuthorID (SCOPUS): 57563069600.

644080, Омск, пр. Мира, 5

Kashapova Irina Evgen’yevna - Graduate Student of Automation and Power Engineering Department, SibADI, SPIN-code: 8011-6829. AuthorID (RSCI): 1053624. AuthorID (SCOPUS): 57563069600.

Omsk, Mira Ave., 5, 644080

Сибирский государственный автомобильно-дорожный университетРоссияSiberian State Automobile and Highway UniversityRussian Federation202330032023716169Copyright © Корытов М.С., Щербаков В.С., Кашапова И.Е., 20232023Корытов М.С., Щербаков В.С., Кашапова И.Е.Korytov M.S., Shcherbakov V.S., Kashapova I.E.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/60

При помощи разработанной в среде Matlab комплексной имитационной математической модели автогрейдера, включающей подсистемы виброзащитных опор кабины, виброзащитного механизма сиденья оператора, задания стохастических воздействий на элементы ходового оборудования при движении по микрорельефу, проведен вычислительный эксперимент, при обработке результатов которого установлено влияние ряда параметров системы на среднеквадратичное отклонение ускорения сиденья в вертикальном направлении. В качестве варьируемых параметров выступали cреднеквадратичное отклонение вертикальных координат микропрофиля опорной поверхности; скорость перемещения автогрейдера; величина зоны квазинулевой жесткости виброзащитного механизма сиденья оператора; величина прибавки коэффициента жесткости пружины виброзащитного механизма, задающая наклон среднего участка статической силовой характеристики виброзащитного механизма. Увеличение величины зоны квазинулевой жесткости позволяет в несколько раз снизить среднее значение среднеквадратичного отклонения ускорения сиденья для совокупности перемещений при различных высотах профиля и скорости. Придание средней части статической характеристики небольшого наклона также позволяет незначительно уменьшить среднее значение среднеквадратичного отклонения сиденья.

With the help of a complex simulation mathematical model of a motor grader developed in the Matlab environment, including subsystems of vibration-protective cab supports, a vibration-protective mechanism of the operator's seat, setting stochastic effects on the elements of running equipment when moving along a microrelief, a computational experiment is carried out, when processing the results of which, the influence of a number of system parameters on the root-mean-square seat acceleration deviation in the vertical direction. The variable parameters are the root mean square deviation of the vertical coordinates of the microprofile of the supporting surface, the speed of motion of the motor grader, the size of the zone of quasi-zero stiffness of the vibration protection mechanism of the operator's seat, the value of the increase in the spring stiffness coefficient of the vibration protection mechanism, which sets the slope of the average section of the static power characteristic of the vibration protection mechanism. An increase in the size of the zone of quasi-zero stiffness allows several times to reduce the average value of the root-mean-square deviation of the seat acceleration for a set of movements at various profile heights and speeds. Giving the middle part of the static characteristic a small slope also allows a slight decrease in the average value of the standard deviation of the seat.

виброзащитавибрациясиденьеквазинулевая жесткостьмоделированиеvibration protectionvibrationseatquasi-zero stiffnessmodelingReferencesMian J., Shoushi L., Yong G., Jigang W. The improvement on vibration isolation performance of hydraulic excavators based on the optimization of powertrain mounting system // Advances in mechanical engineering. 2019. Vol. 11, no. 5. DOI: 10.1177/1687814019849988.Mian J., Shoushi L., Yong G., Jigang W. The improvement on vibration isolation performance of hydraulic excavators based on the optimization of powertrain mounting system // Advances in mechanical engineering. 2019. Vol. 11, no. 5. DOI: 10.1177/1687814019849988. (In Engl.).Chi F, Zhou J, Zhang Q, Wang Y, Huang P. Avoiding the health hazard of people from construction vehicles: a strategy for controlling the vibration of a wheel loader // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2017. Vol. 14, no. 3. P. 275. DOI: 10.3390/ijerph14030275.Chi F., Zhou J., Zhang Q., Wang Y., Huang P. Avoiding the health hazard of people from construction vehicles: a strategy for controlling the vibration of a wheel loader // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2017. Vol. 14, no. 3. P. 275. DOI: 10.3390/ijerph14030275. (In Engl.).Korchagin P. A., Teterina I. A., Rahuba L. F. Improvement of human operator vibroprotection system in the utility machine // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 944. P. 012059. DOI: 10.1088/1742-6596/944/1/012059.Korchagin P. A., Teterina I. A., Rahuba L. F. Improvement of human operator vibroprotection system in the utility machine // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 944. P. 012059. DOI: 10.1088/1742-6596/944/1/012059. (In Engl.).Dhanjee K. C., Sanjay K. P., Vivekanand K., Netai C. K. Whole-body vibration exposure of heavy earthmoving machinery operators in surface coal mines: a comparative assessment of transport and non-transport earthmoving equipment operators // International Journal of Occupational Safety and Ergonomics: JOSE. 2020. P. 1–10. DOI: 10.1080/10803548.2020.1785154.Dhanjee K. C., Sanjay K. P., Vivekanand K., Netai C. K. Whole-body vibration exposure of heavy earthmoving machinery operators in surface coal mines: a comparative assessment of transport and non-transport earthmoving equipment operators // International Journal of Occupational Safety and Ergonomics: JOSE. 2020. P. 1–10. DOI: 10.1080/10803548.2020.1785154. (In Engl.).Lynas D., Burgess-Limerick R. Whole-body vibration associated with dozer operation at an Australian surface coal mine // Annals of Work Exposures and Health. 2019. Vol. 63, no. 8. P. 881–889. DOI: 10.1093/annweh/wxz054.Lynas D., Burgess-Limerick R. Whole-body vibration associated with dozer operation at an Australian surface coal mi ne // Annals of Work Exposures and Health. 2019. Vol. 63, no. 8. P. 881–889. DOI: 10.1093/annweh/wxz054. (In Engl.).Galdin N. S., Semenova I. A., Galdin V. N. Analysis of the striker stroke impact on the hydropneumatic impact devices energy performance // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1260, no. 11. P. 112010. DOI: 10.1088/1742-6596/1260/11/112010.Galdin N. S., Semenova I. A., Galdin V. N. Analysis of the striker stroke impact on the hydropneumatic impact devices energy performance // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1260, no. 11. P. 112010. DOI: 10.1088/1742-6596/1260/11/112010. (In Engl.)Wieckowski J., Rafajlowicz W., Moczko P., Rafajlowicz E. Data from vibration measurement in a bucket wheel excavator operator’s cabin with the aim of vibrations damping // Data in Brief. 2021. Vol. 35. P. 106836. DOI: 10.1016/j.dib.2021.106836.Wieckowski J., Rafajlowicz W., Moczko P., Rafajlowicz E. Data from vibration measurement in a bucket wheel excavator operator’s cabin with the aim of vibrations damping // Data in Brief. 2021. Vol. 35. P. 106836. DOI: 10.1016/j.dib.2021.106836. (In Engl.).Lyashenko M. V., Pobedin A. V., Potapov P. V. Analysis of possible dynamic vibration dampers uses in tractor cabins suspensions // Procedia Engineering. 2016. Vol. 150. P. 1245–1251. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.132.Lyashenko M. V., Pobedin A. V., Potapov P. V. Analysis of possible dynamic vibration dampers uses in tractor cabins suspensions // Procedia Engineering. 2016. Vol. 150. P. 1245– 1251. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.132. (In Engl.).Kim S.-H., D.-S. Yoon, G.-W. Kim [et al.]. Road traveling test for vibration control of a wheel loader cabin installed with magnetorheological mounts // Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2020. P. 1045389X20953900. DOI: 10.1177/1045389X20953900.Kim S.-H., D.-S. Yoon, G.-W. Kim [et al.]. Road traveling test for vibration control of a wheel loader cabin installed with magnetorheological mounts // Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2020. P. 1045389X20953900. DOI: 10.1177/1045389X20953900. (In Engl.).Burian Yu. A., Silkov V. M., Sitnikov V. D. Quasi-zero stiffness vibration isolation support with stiffness corrector based on a rubber-cord air spring // AIP Conference Proceedings. 2020. Vol. 2285. P. 030007. DOI: 10.1063/5.0027543.Burian Yu. A., Silkov V. M., Sitnikov V. D. Quasi-zero stiffness vibration isolation support with stiffness corrector based on a rubber-cord air spring // AIP Conference Proceedings. 2020. Vol. 2285. P. 030007. DOI: 10.1063/5.0027543. (In Engl.).Burian Y. A., Sitnikov D. V., Silkov M. V., Belkov V. N. The active system of vibration isolation with digital twin and control by acceleration // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1791, no. 1. P. 012007. DOI: 10.1088/1742-6596/1791/1/012007.Burian Y. A., Sitnikov D. V., Silkov M. V., Belkov V. N. The active system of vibration isolation with digital twin and control by acceleration // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1791, no. 1. P. 012007. DOI: 10.1088/1742-6596/1791/1/012007. (In Engl.).Корытов М. С., Кашапова И. Е., Щербаков В. С. Условие квазинулевой жесткости статической силовой характеристики параллелограммного механизма виброзащитной системы сиденья // Вестник СибАДИ. 2022. Т. 19, № 2 (84). С. 144–155. DOI: 10.26518/2071-7296-2021-19-2-144-155.Korytov M. S., Kashapova I. E., Shcherbakov V. S. Usloviye kvazinulevoy zhestkosti staticheskoy silovoy kharakteristiki parallelogrammnogo mekhanizma vibrozashchitnoy sistemy siden’ya [The condition of quasi-zero stiffness of the static power characteristic of the parallelogram mechanism of the vibration protection system of the seat] // Vestnik SibADI. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2022. Vol. 19, no. 2 (84). P. 144–155. DOI: 10.26518/2071-72962021-19-2-144-155. (In Russ.).Лукутин Б. В., Муравьев Д. И. Имитационная модель фотодизельной системы электроснабжения с интеллектуальным управлением в Matlab/Simulink // Омский научный вестник. 2021. № 4 (178). С. 52–62. DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-52-62.Lukutin B. V., Murav’yev D. I. Imitatsionnaya model’ fotodizel’noy sistemy elektrosnabzheniya s intellektual’nym upravleniyem v Matlab/Simulink [Matlab/Simulink simulation model of photo-diesel power supply system with intelligent control] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2021. No. 4 (178). P. 52–62. DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-52-62. (In Russ.).Korytov M. S., Shcherbakov V. S., Titenko V. V., Ots D. A. Simulation model for the determination of energy losses during vibrations of the working equipment of a earth-moving machine in the transport mode // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1260. P. 112015. DOI: 10.1088/1742-6596/1260/11/112015.Korytov M. S., Shcherbakov V. S., Titenko V. V., Ots D. A. Simulation model for the determination of energy losses during vibrations of the working equipment of a earth-moving machine in the transport mode // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1260. P. 112015. DOI: 10.1088/1742-6596/1260/11/112015. (In Engl.).Корытов М. С., Щербаков В. С., Почекуева И. Е. Имитационная модель виброзащитного механизма кресла с участком квазинулевой жесткости оператора строительно-дорожной машины // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2020. № 4. С. 486–496. DOI: 10.22281/2413-9920-2020-06-04-486-496.Korytov M. S., Shcherbakov V. S., Pochekuyeva I. E. Imitatsionnaya model’ vibrozashchitnogo mekhanizma kresla s uchastkom kvazinulevoy zhestkosti operatora stroitel’nodorozhnoy mashiny [Simulation model of a chair vibration protective mechanism with a part of quasi-zero-stiffness for the operator of a road-building machine] // Nauchno-tekhnicheskiy Vestnik Bryanskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Scientific and Technical Journal of Bryansk State University. 2020. No. 4. P. 486–496. DOI: 10.22281/2413-9920-2020-06-04-486-496. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.