Динамика пневматических элементов и устройств для преобразования движения в системах вибрационной защиты объектов

Логунов, Александр Сергеевич

Динамика пневматических элементов и устройств для преобразования движения в системах вибрационной защиты объектов тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Логунов, Александр Сергеевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Иркутск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.06 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Динамика пневматических элементов и устройств для преобразования движения в системах вибрационной защиты объектов»

Автореферат диссертации на тему "Динамика пневматических элементов и устройств для преобразования движения в системах вибрационной защиты объектов"

На правах рукописи

Логунов Александр Сергеевич

ДИНАМИКА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ВИБРАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ

Специальность 01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

2 2 0К7 2ииЭ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Иркутск-2009

003480772

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения»

Научный руководитель

заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Елисеев Сергей Викторович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лонцих Павел Абрамович кандидат технических наук, доцент Балбаров Вячеслав Самбуевич

Ведущая организация

ГОУ ВПО «Читинский государственный университет», г. Чита

Защита диссертации состоится « 5 » ноября 2009 г. в 10-00 часов на заседании совета по защите кандидатских и докторских диссертаций Д218.004.02 при ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения» (664074, Иркутск, ул. Чернышевского, д. 15, ауд. А-803).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного университета путей сообщения.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах заверенных печатью организации, просим направлять по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15, ИрГУПС. Диссертационный совет по защите докторских и кандидатских диссертаций Д218.004.02, ученому секретарю.

Автореферат разослан « » октября 2009 г. Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент

Ю.В. Ермошенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Обеспечение безопасности и эксплуатационной надежности оборудования и аппаратуры можно отнести к актуальным направлениям теоретических и экспериментальных исследований в области динамики машин. Многочисленные разработки посвящены задачам вибрационной защиты технических объектов, мехатроники и робототехники, а также развитию методов и средств повышения эффективности управляемых динамических систем. В последние годы заметно возрос интерес к мехатронным системам подрессоривания транспортных средств, активным системам защиты от вибраций и ударов, приборов и аппаратуры, созданию самонастраивающихся систем обеспечения динамического состояния технических объектов. Существенное развитие в динамике машин получили методы теории автоматического управления, учета возможностей работы машин и агрегатов в сложном динамическом окружении.

В работах отечественных и зарубежных ученых Артоболевского И.И., Фролова К.В., Синева A.B., Блехмака И.И., Генкина М.Д., Турецкого В.В., Вейца В.Л., Елисеева C.B., Го-вердовского В.Н., Коловского М.З., Колесникова К.С., Ден-Гартога Дж., Бабакова И.М. и др. получили развитие многие технические идеи, нашедшие в настоящее время свои области применения. В современной теории колебаний и её приложениях расширилась элементная база механических колебательных систем и форм соединения элементарных звеньев между собой. В колебательных структурах стали использоваться различные механизмы (рычажные, зубчатые, винтовые и др.), в т. ч. с рабочими телами в виде газа и жидкости, полевые взаимодействия, создаваемые вращением элементов (центробежные силы) и другие эффекты.

В решении задач виброзащиты и виброизоляции технических объектов идеи управления движением связаны с развитием структурной теории виброзащитных систем (ВЗС). Активные элементы управляемых ВЗС все чаще становятся объектом теоретических исследований и практических разработок. В этом плане пневматические элементы, используемые в структурах ВЗС, вызывают интерес, как элементы достаточно недорогие и обладающие большими возможностями в вариантах конструктивно-технических решений. Пневматические элементы в инженерной практике используются в течение последних трех десятков лет виде пневмобаллонов в подвесках транспортных систем; известны применения пневмоме-анических систем при защите прецизионного оборудования и других объектов техники, ¡месте с тем особенности динамических свойств, в частности, изменение параметров сис-гмы при изменении частот внешнего воздействия, характер демпфирования колебаний, взаимодействие пневматических элементов между собой при наличии массообмена и др. не получили еще должной оценки и изучения. Это делает исследование возможностей пневматических неуправляемых и управляемых элементов в схемах защиты от вибраций и ударов, особенно в транспортных системах, достаточно актуальным.

Цель и задачи диссертационной работы. Цель заключается в разработке методов оценки и учета особенностей динамики пневматических элементов и устройств с преобразованием движения в системах защиты технических объектов от вибрационных воздействий для обеспечения эффективности и надежности работы оборудования и аппаратуры.

Решение поставленной цели достигается решением ряда задач.

1. Изучение областей применения пневматических элементов в составе виброзащи ных систем с учетом особенностей их конструктивного исполнения и эффективности и пользования для обеспечения необходимого динамического состояния объекта защиты.

2. Разработка математических моделей пневматических элементов с учетом их коне руктивных особенностей и возможностей сопрягаемости с элементной базой виброзащи ных систем в рамках структурных методов исследования.

3. Оценка возможностей формирования структурных блоков виброзащитных систе] состоящих из различных наборов элементной базы с учетом зависимости параметров от ча тоты проходящего сигнала и других факторов.

4. Разработка методов построения пневматических виброзащитных систем с учете использования устройств с преобразованием движения при различных вариантах введеш управляющих связей.

5. Проверка достоверности теоретических результатов в их важных проявлениях п; тем эксперимента и обработки экспериментальных данных.

Научная новизна работы состоит в том, что для задач исследования и разработ! виброзащитных систем с пневматическими элементами или звеньями создана методолог: ческая основа, позволяющая рассматривать взаимодействие пневматических элементов структурах управляемых динамических систем. Пневматические элементы рассматривают! автором и вводятся как дополнительные связи, имеющие свою специфику в формах физич ских реализаций, однако их взаимодействие в рамках виброзащитной системы подчиняет! общим правилам соединений элементов структурной теории ВЗС.

К наиболее существенным результатам можно отнести нижеследующие.

1. Разработаны математические модели пневматических элементов на основе общи сти динамических свойств, характерных для структурной теории ВЗС, использующей ра ширенный набор типовых элементов.

2. Разработаны методы построения математических моделей пневматических вибр защитных систем и оценки их динамических свойств с применением структурных интерпр таций систем и передаточных функций.

3. Предложен ряд конструктивных решений и математических моделей для оцеш динамических свойств в различных условиях внешних воздействий.

4. Предложена методика оценки динамических свойств механических колебательнь систем для целей прогнозирования получения необходимого качества систем при введеш различных дополнительных связей на стадиях предварительных исследований и проект рования.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Концепция построения и оценки возможностей пневмомеханических виброзащи ных систем, создаваемых на основе расширенного набора элементной базы, обеспечива! щая дальнейшее развитие структурной теории виброзащитных систем.

2. Методика построения математических моделей пневматических элементов различного вида, их комбинаций, математических моделей (структурных, в том числе) пневматических ВЗС различного назначения.

3. Результаты исследований и разработок, связанных с введением в рассмотрение новых схемных решений для задач вибрационной защиты объектов.

Достоверность и обоснованность полученных результатов основывается на проверенных инженерной практикой методах теории колебаний, динамики машин, прикладного системного анализа, теории автоматического управления, а также на основе экспериментальных исследований и обработки экспериментальных данных в области виброзащиты технических объектов.

Практическая значимость в использовании результатов разработок заключается в том, что методологические позиции, предложенные и развитые автором, позволяют:

• решать задачи поискового конструирования пневматических виброзащитных систем с учетом представлений о достаточно широком спектре динамических свойств пневматических элементов, реализуемых через различные виды соединений;

• обосновать инженерные методы расчгта пневматических систем, то есть определение их размеров, параметров состояния и надежности;

• проводить оценку разрабатываемых пневматических подвесок для использования в транспортных системах, в частности, на железнодорожном и автомобильном транспорте;

• использовать методическую базу для разработки конструктивных решений в робототехнике для борьбы с упругими колебаниями, защиты оборудования на движущихся объектах и т.д.

Результаты автора получены в научно-исследовательских разработках, поддержанных грантами поисковых фундаментальных исследований по тематике НИИ современных технологий, системного анализа и моделирования ИрГУПС. Ряд предложений и рекомендаций был разработан по договорам о сотрудничестве с организациями и вузами г.г. Иркутска, Братска, Волгограда, имеются акты внедрения.

российской научной конференции «Нелинейные колебания механических систем», Нижний Не город, 2008; IV Всероссийской научной конференции «Винеровские чтения», г. Иркутск, 2009 IV Международной конференции «Проблемы механики современных машин», г. Улан-Удэ, 20( г.; XIV Байкальской Всероссийской конференции с международным участием «Информацио] ные и математические технологии в науке и управлении», г. Иркутск - оз. Байкал, 2009 г.; Международной научно-технической конференции «Динамика и прочность машин, зданий и coop; жений», г. Полтава (Украина), 2009 г.

Основные научные результаты опубликованы в 11 статьях.

Диссертация обсуждена и рекомендована к защите на научно-методическом семина{ «Современные технологии. Системный анализ. Моделирование» ИрГУПС (2009 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, изложена на 197 стр. mi шинописного текста, содержит 86 рис., 7 таблиц, список литературы - 167 назв.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, дается краткая характер1 стика диссертационной работы, определена научная новизна, отражены основные научнь положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации представлен сравнительный обзор результатов теореп ческих и практических разработок в области динамики транспортных систем. В качест! объектов защиты от вибраций рассматриваются средства подвижного состава железнод< рожного транспорта, системы защиты человека-оператора. Однако, развиваемый подхс может быть применен также на автомобильном транспорте и в других отраслях техники, до которых характерно динамическое взаимодействие с внешней средой.

Теории и практике транспортной динамики, защиты оборудования, приборов и маши посвящены работы Е. П. Блохина, М.Ф. Вериго, И.И. Галиева, JI. О. Грачевой, В. А. Кама ва, А.Я. Когана, В. А. Лазаряна, В. Б. Меделя, М. П. Пахомова, И. И. Силаева, Т. А. Тибшк ва, В. Ф. Ушкалова, А.П. Хоменко и др. Задачи вибрационной защиты технических объекте во многом опираются на традиционные подходы, в которых находит отражение отраслев; специфика. Вместе с тем, вполне определенно формируется направление, ориентирование на обобщение задач виброзащиты и виброизоляции на основе системного восприятия мет! дов и средств теории автоматического управления и соответствующих им частотных мен дов исследования.

Транспортные средства можно отнести к сложным техническим объектам, расчетнь схемы которых представляют собой механические колебательные системы со многими ст пенями свободы. Структура систем, как правило, состоит из блоков, между которыми npi исходит интенсивный обмен энергией. Поиск возможностей для аналитических подходе требует разумных упрощений и выделения основных позиций в рассматриваемых динам: ческих процессах. Элементная база виброзащитных систем включает в себя металличесю пружины и листовые рессоры, демпферы и гасители колебаний. Динамические свойства т ких устройств достаточно хорошо изучены. Пневматические элементы в этом плане пре,

ставляют собой достаточно сложные устройства, имеющие различные формы конструктивного исполнения и использующие динамические свойства рабочего тела в виде воздуха или газа. Пневматические баллоны и рессоры имеют замкнутую резинокордную оболочку, часто соединяемую с демпферными (дополнительными) камерами. Пневматические элементы обладают возможностями больших статических осадок, что обеспечивает в ряде случаев частоты собственных колебаний в пределах 1-2Гц. Однако пневматические элементы мембранного или поршневого типа могут работать и в режимах, реализующих, так называемые, активные или управляющие силы.

Накопленный в промышленности и на транспорте опыт обеспечивает развитие направлений, связанных с созданием управляемых пневматических систем подрессоривания. По-существу, такие системы являются специальными системами автоматического управления динамическим состоянием (или положением) объекта защиты. Общность, в этом смысле, задач управления и стабилизации, интерпретируемых как задачи вибрационной защиты и виброизоляции, предопределяет интерес к структурным методам исследования пневматических виброзащитных систем.

Динамические свойства управляемых (или активных) систем зависят от вида и структуры обратных дополнительных связей, законов управления и ряда других факторов. Вместе с тем пневматические устройства с их особенностями (зависимостью свойств от частоты внешних воздействий и др.) требуют детализированных представлений на уровне математических моделей, в том числе с использованием соответствующих передаточных функций. В связи с этим пневматические элементы могут рассматриваться как типовые элементы второго уровня, то есть как некоторые структуры, образованные на основе элементарных звеньев, рассматриваемых в структурной теории виброзащитных систем. Многообразие динамических свойств в проявляемых силовых взаимодействиях пневматических звеньев с другими звеньями механических колебательных систем позволяет создавать пневмомеханические системы, также обладающие эффективностью в решении задач виброзащиты человека-оператора, что нашло применение, в частности, в создании систем пневматической подвески сидений машинистов локомотивов и др. В заключительной части главы рассматриваются основные направления развития пневматических виброзащитных систем, формируется постановка задачи исследования.

Вторая глава диссертации посвящена оценке динамических свойств пневматических устройств как типовых элементов виброзащитных систем. Конструктивно-технические варианты пневматических устройств ориентированы на использование упругих свойств рези-нокордных баллонов, проточных устройств, а также поршневых и мембранных исполнительных механизмов, в которых потоки сжатого газа распределяются соответствующими регуляторами. Пневмоэлементы при больших деформациях проявляют нелинейные свойства, избирательно реагируют на частоты внешних нагружений, рассеивают энергию высокочастотных воздействий, нагреваются и т.д. При таком подходе динамические свойства пневматических устройств целесообразно описывать, используя представления о комбинациях элементарных типовых звеньев, реализуемых тем или иным способом.

Более сложной конструктивно-технической формой пневматических устройств, коти рые можно отнести к средствам пассивной виброзащиты, являются пневматические двухка мерные баллоны или пневматические механизмы возвратно-поступательного действия взаимодействующие с дополнительными камерами через дроссели или трубопроводы.

Устройства в виде пневматических приводов могут быть достаточно сложны по свое1 конструкции, включать в свой состав золотники, распределители, регуляторы и др. Однако в целом, даже пневмопривод или другие исполнительные пневматические устройства явля ются, в определенном смысле, пружинами, точнее, обобщенными пружинами, если принят во внимание, что входным сигналом в таких устройствах выступает смещение, а на выходе ■ сила, прикладываемая к объекту защиты.

Важной особенностью работы усложненных пневматических устройств является за висимость их упруго-диссипативпых свойств от частоты динамического воздействия, чп предопределяет интерес к разработке соответствующих математических моделей.

Разнообразие конструктивно-технических форм пневматических устройств и особен ности решаемых задач приводят к тому, что в представлениях о динамических свойства пневматических устройств используются несколько математических моделей. Другими словами, передаточные функции для пневматических устройств и элементов могут принимать вид передаточных функций усилительного, апериодического, форсирующего звеньев, а также звеньев чистого запаздывания и интегрирования. Важным для последующих оценок является то обстоятельство, что пневматический элемент обладает разными свойствами в зависимости от условий нагружения и выбора системы определяемых параметров. Связь между величиной рассеиваемой за цикл энергией и параметрами колебательного процесса может быть заменена линейной зависимостью, в которой эквивалентный коэффициент сопротивления имеет различные величины для различных значений амплитуд и частот колебаний.

Простейший пневмопоршневой виброизолятор можно представить в виде поршня, который совершает поступательные перемещения внутри цилиндра (рис. 1). При преобразованиях для коэффициента жесткости используется соотношение:

.42

к = -

Р0а$2п

ск

(1)

&с

т/Я+У

РО'Я'^О

Рис. 1 Схема пневмопоршневого виброизолятора: а - начальное положение поршня; б-положение поршня при нагрузке Q.

где р0а - абсолютное давление газа в виброизоляторе, 5 - площадь поперечного сечения поршня, п - показатель политропы, зависящий от свойств газа и условий протекания процесса, К0 - объем воздуха в состоянии статического равновесия, х - смещение поршня.

Автором рассматриваются уравнения состояния пневматических элементов для поршневого вида устройств типа сопло-заслонка и проточного типа. Показано, что передаточная функция активного элемента, при входе в виде смещения и выходе как расход воздуха соответствует интегральному звену. В связи с этим рассмотрены возможные виды соединений типовых элементарных звеньев с интегральным звеном первого рода, вводимые в базовую систему виброзащиты параллельно пружине (к0) и демпферу вязкого трения (6Д). Установлено, что введение таких дополнительных связей, построенных комбинационным образом, может приводить к потере устойчивости. Характеристическое уравнение системы, полученное из передаточной функции, в общем случае имеет вид:

£(р) = а0р" + а,р"4 + а2р"-2 +...+а„, (2)

где а0, Я[,..., ап - коэффициенты, зависящие от параметров системы. Для того чтобы ВЗС была устойчива необходимо и достаточно, чтобы определители Гурвица, составленные из коэффициентов её характеристического уравнения удовлетворяли условию:

а„>0,Л1>0,Л2>0.....4 >0, (3)

где п - порядок характеристического уравнения системы. При исследовании устойчивости с помощью алгебраических критериев проверяются также необходимые условия устойчивости, в частности, автором применяются критерии Льенара-Шипара. Из условий устойчивости определены граничные значения коэффициента усиления интегрирующего звена, позволяющего существенным образом изменять вид амплитудно-частотных характеристик, формируя последние в соответствии с определенными требованиями. Передаточные функции систем и граничные соотношения для ряда характерных случаев приведены в таблице 1.

Табл. 1

Виды передаточных функций дополнительных связей на основе интегрирующих звеньев

Передаточная функция блока Вид передаточной функции системы Примечание

1 2 3

А-к кЬ0р2 + р(кк0 +АЬ0) +А(к + к0) Граничное значение {_М0{кй + Ьа) т0(к-Ь0)

кр + А тйкръ + р2Ь0к + р (кк0 + АЬ^) + А{к + кй)

А + кр Ь0р2+р(к + к0) + А Граничное значение {_Ьй{кй + к) Щ

р т0р3 + р2Ь0 + р(к + к0) + А

А-ср Ь0сръ + к0срг + рА(с + Ь0) + Ак0 При исследовании устойчивости используется условие (3)

ср2 + А тйср4 + рЪсЬ0 + рг(скй +Ата) +рА(с + Ь0)+Ак0

А + ср2 (Ь0 + с)р2+к0р + А Граничное значение ±_(Ь0 + с)к0 т0

Р т0рг + р2(с + Ь0) + к0р + А

Продолжение табл.

1 2 3

А-Ьр2 ¿60р4 + ¿V3 + А^Р2 + ЛЬ0р + Ак0 При исследовании устойчив! ста используется условие (3)

1р3 + А т^р5 + р*ЬЬа + кдЬр3 + р2А(Ь + т0) + Ь0Ар+ Ак0

А + Ьр3 Р Ьр3 + Ь0р2 + к0р + А р3 (¿ + т0) + Ь0р2 + к0р +А Граничное значение К-К Ь + т0

А-А, (Л, + А)Ь0р2 +(А1 + А)к0р + А1А Граничное значение

(А + Ах)р +А)ръ +(Л, +А)Ь0р2 +(А1 + А)к0р + А^

А + А, Ь0р2 +к0р + А] +А Граничное значение ^ ¿оЛ-'М щ

Р т0р3+ Ь0р2+к0р+А) +А

А-А, АЬ0р3 +(А1Ь0 + Ак0) р2 + кйА^р + АХА При исследовании устойчив» ста используется условие (3)

(Ар+Ах)р т0Ар4 +АЬ0р3 +(¿0^1 +к0А)р2 + к0А1р + А^А + А^т0

Ар+А{ Ь0р3+к0р2 + Ар + А1 При исследовании устойчив! ста используется условие (3)

Р2 т0рА + Ьар3 + к0р2 + Ар + А,

Сдвиг по фазе между внешним воздействием и смещением, что характерно для пнеЕ матических ВЗС, может быть учтен рассмотрением звена чистого запаздывания (IV - Ае~ар Предлагается упрощенная методика оценки предельных свойств ВЗС на основе замены зв( па чистого запаздывания апериодическим звеном. Такое звено не является уже элемента! ным и может рассматриваться как звено граничное в классе элементарных второго уровня.

В заключительном разделе главы показаны возможности формирования дополнител! ных механических цепей путем последовательных и параллельных соединений элемента] ных звеньев.

Третья глава диссертации посвящена развитию методологических основ построени математических моделей управляемых пневматических виброзащитных систем, которые ш зволяют с единых позиций подойти как к созданию математических моделей, так и к оцет возможных динамических свойств ВЗС. Введение дополнительных цепей с активными эл< ментами (пневматическими приводами) в структуре системы усложняет математическу; модель. Возможные пути упрощения связаны с учетом фильтрующих свойств механическс части системы, что дает определенные основания полагать существенное снижение рол высокочастотных составляющих в цепях формирования управляющей силы. Установка а] тивных элементов приводит к появлению в системах внутренних конструктивных связе: действие которых проявляется даже при нулевом значении управляющего сигнала. Приш мая во внимание фильтрующие свойства системы, передаточную функцию активной цепи, целом, можно упростить до передаточной функции апериодического звена общего вида

е0+е\Р

где , , еп, е, - постоянные коэффициенты, определяемые конструктивно-техническими параметрами дополнительной обратной связи. Зануляя те или иные коэффициенты в (4), можно получить соответствующие законы управления динамическим состоянием объекта защиты.

В пневматических виброзащитных системах осуществляется взаимодействие пневматических и механических элементов. Таким образом, исследование динамики пневматических виброзащитных систем (ПВЗС) основывается на решении нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих как изменения параметров движения механической системы, так и ход газотермодинамических процессов. Получение общей математической модели системы требует рассмотрения процессов в её отдельных элементах, унифицированный вид которых описывается выражениями:

ф, к-1\ 1 ЫУ," — - Я,С, - ПС,--р.—

'' ' ' к-Г' л

(5)

Л V

л к.

где П1, #,' - удельный приход (расход) энергии, С,, С] - секундный приход (расход) газа, у, - плотность газа в /'-ом объеме, к - показатель адиабаты, р,, - давление и объем газа в /-ом объеме. В работе представлены математические модели ПВЗС с поршневым, мембранным исполнительными механизмами (ИМ) и приводами на проточных камерах. Автором предлагается унификация уравнений движения объекта, процессов в распределяющих устройствах (РУ). С учетом линеаризации можно записать:

а) для ПВЗС с мембранным ИМ и золотниковым РУ

рЛр = аиЛр + а,2Лу + а!3Лхр +аи(х-х,)р, (6)

рЛу = ацЛр + а,6Ау + а17Ахр+а18(х-х,)р, (7)

где Ар = Р]-Ра, Ау = у1-уа, рп у, - давление и плотность газа в подмембранной, под-поршневой и демпферной камере, ра - атмосферное давление;

б) для ПВЗС с двухкамерным ИМ и регулятором «сопло-заслонка»

рАр - а21Ар + а22Ау + 2а23А/ + а24( х — х1

)Р, (8)

рАу = а25Ар + а26Ау + 2а27А/ + а28(х-х,)р, (9)

где Ар = р2-р;, Ау-у2-у1, р2, у2 - давление и плотность газа в подпоршневой, рабочей камере коэффициенты а¡. могут быть получены из исходной нелинейной системы уравнений при линеаризации на основе разложения в ряд Тейлора для функции многих переменных вблизи установившегося состояния (значения коэффициентов приведено в тексте диссертации, обобщенная структурная схема системы приведена на рис. 2 (/ = 1,3 )).

Рис. 2 Структурная схема ПВЗС, соответствующая управлению по относительному (II) и абсолютному (I) отклонениям

Передаточная функция ПВЗС при управлении по абсолютному отклонению, с учетом сделанных допущений, принимает вид:

цг(р) = Ъ. =_Т,р3+(Т1+Т2)р2+(Т2 + Т3)р + Т3_

X тт4р4 + (тТ4 + п + 7})р3 + (т + Т, + Т2)Р2 + (Т2 + Т3)р + Т3±\Уакт ' где 7}, Т2, 7}, Т4 - зависят от конструктивных параметров системы.

Автором проведен упрощенный анализ влияния различных законов управления на величину зоны эффективности. Условие эффективности предполагает обеспечение выигрыша в коэффициенте передачи в активной системе по сравнению с пассивной. Аналитическое условие эффективности принимается в виде:

А2„(т)-А1(со)>0, (11)

где Аа - модуль коэффициента передачи активной ПВЗС; Ап - модуль коэффициента передачи пассивной системы. Выполнение условия эффективности должно соотноситься с условием обеспечения устойчивого режима работы.

В четвертой главе диссертации рассматриваются вопросы построения математических моделей ПВЗС, которые могут быть использованы для разработки систем защиты ош ратора транспортных средств. Один из вариантов подвески с пневмобаллонами представле на рис. За,б.

На расчетной схеме (рис. 36) длины /, и /2 рычажного механизма отражают констру! тивные параметры подвески кресла машиниста: М - масса защищаемого объекта (опред! ляется массой машиниста и приведенной массой конструкции, которая вовлекается в отн< сительное движение); т - приведенная масса упругой камеры и части подвески; у - кол! бания объекта; г - колебания основания; кпр - приведенный коэффициент жесткости пне] мобаллона, передаточная функция которого как элемента пневмомеханической системы 01

ределяется через \¥0. В с вою очередь, 1У0 представляет собой структуру, состоящую из элементарного набора звеньев колебательных систем.

Рис. 3 Система пневматической подвески кресла оператора транспортных средств: а) расчетная схема; б) упрощенная расчетная схема.

Автором получено дифференциальное уравнение движения относительно положения статического равновесия

у(м + тг2) + кп/у = 2(1 + ¿)ии + кп/г. (12)

Однако в относительной системе координат (у,) дифференциальное уравнение движения принимает иную форму. Таким образом, в системе координат у (движение относительно абсолютно неподвижной системы координат) передаточная функция «объект защиты - основание» принимает вид:

Ж =4 =

У2+»'('+'2)р2 (м + т12)р2+кп/

(13)

При выборе системы координат у1 (движение относительно основания) получим соответственно

у, _ (пи-М)р2

'{т^ + м)Р2 + кп/'

Структурные схемы эквивалентных в динамическом отношении систем автоматического управления (СЛУ) представлены на рис. 4а,б. а) б)

г{1 + 12)р2+к„/

Рис. 4 Структурные схемы ПВЗС: а) в системе координат у; б) в системе координат у1.

Для оценки общих свойств взаимодействия автором предлагается упругие свойства пневматического двухкамерного блока оценивать через значения параметров соединения элементов расширенного элементного набора колебательных систем, как показано на рис. 5.

В этом случае передаточная функция блока (обобщенная пружина) принимает вид

(к0+Ь0р)к,

° К+ьоР + к\' При р -» 0, то есть в низкочастотной области —>

(15) *0*1 .

к0 + к\ ' Рис. 5 Структура

упругого блока как ПРИ Р 00 соответственно - 1¥0 -» л,. В общем виде зависимость

последовательного приведенного коэффициента жесткости от о можно записать соединения элемен-

тов пневмобаллона

Передаточная функция системы подвески в общем случае имеет вид

у= £0 + Ь0р + к^ V > г

^ =4:

{тг2+М^р

2 + ).!МЙ.'

к0+Ь0р + к1

(16)

(17)

Тогда выражение для амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) запишется соответственно

4(®) =

|х2Лг0Лг, — ¿у2 Ц/ + 72)(£() + £,) | +^\р-к{Ьй-со1Ьйт[1 + 12} |

111\к0 -т2[(м + то2 )(£, + ¿о)]}2 + {а>[/2*,60 - т\ (т'2 + Л^)])2

(18)

При со = 0 - Л, (0) = 1. а при со -> со - л, (=о) =

на высоких частотах пнев-

М + т1

матическая подвеска «запирается», что хорошо подтверждается экспериментально.

Передаточная функция (18) дает возможность определить (при Ь0 = 0) частоты динамического гашения и собственных колебаний. Если ввести коэффициент формы системы, равный отношению частот динамического гашения и собственных колебаний

то его физический смысл заключается в том, что он является величиной обратной уровню «запирания» системы и изменяется в пределах 0 < К < оо.

Если /' < —, то значение И будет возрастать, а уровень величины «запирания» систе-т

мы на высоких частотах будет уменьшаться. Если / = 0, то режим динамического гашения

не реализуется. Во всем диапазоне 0 < / < — частота динамического гашения будет больше

частоты собственных колебаний. По мере уменьшения / частота режима динамического гашения будет возрастать и сдвигаться вправо, а АЧХ будет принимать форму АЧХ обычной

системы с одной степенью свободы. Однако при / = — система «запирается», а её АЧХ

принимает вид прямой, выходящей из точки А(со) -1 и идущей параллельно оси частот. В этом случае Л = 1, частота динамического гашения равняется частоте собственных колеба-. М

нии. Если 1> —, то происходит смещение частоты динамического гашения влево, а режим т

динамического гашения реализуется на частоте меньшей, чем частота собственных колебаний. В области высоких частот происходит «запирание», но величина этого «запирания» будет при А(а>) > 1. Изменится и форма АЧХ. На рис. 6 показана «динамика» изменения форм

(19)

' со

Рис. 6 Виды АЧХ при различных соотношениях параметров

А(о),

амплитудно-частотных характеристик. Таким образом, варианты подвесок сиденья машиниста могут иметь принципиально разные динамические свойства в зависимости от выбора параметров системы. При выборе / «1 (например, ¿ = 0,3) частота динамического гашения может уходить вправо в области частот больше чем на 10-15Гц.

По второй части 4-ой главы рассмотрена подвеска, в которой движение подвижно

Рис. 7 Система пневматической подвески кресла оператора транспортных средств с инерционным элементом и рычажным механизмом: а) расчетная схема; б) упрощенная расчетная схема.

Особенностью рассматриваемой схемы является то, что подвижная скоба через рычажные соединения имеет связь с дополнительным инерционным механизмом, имеющим массу т. Движения скобы или вертикальное перемещение оператора массой М сопровождается преобразованием относительного движения с помощью рычажных механизмов. Аналогичный эффект может быть достигнут с использованием других механизмов или устройств преобразования движения. Важным обстоятельством является то, что преобразование движения приводит к изменению значений приведенных масс, они могут быть увеличены или уменьшены за счет изменения геометрических параметров механизмов или устройств преобразования движения. В физическом плане преобразование движения связано с возникновением дополнительных инерционных сил, которые при определенных условиях могут создавать эффекты динамического гашения, полезные тем, что в некотором диапазоне частот они могут создавать условия для снижения амплитуд вынужденных колебаний объекта защиты.

В пятой главе диссертации рассмотрены вопросы экспериментального подтверждения результатов теоретических разработок. Автором используются экспериментальные данные о свойствах пневматических элементов, полученные при лабораторных и натурных ис-

пытаниях. Часть экспериментов по оценке динамических свойств пневматических устройств проведена автором диссертации на лабораторных стендах по испытанию пневмоаппаратуры в Иркутском государственном техническом и Братском государственном университетах. Для экспериментального подтверждения используются данные, полученные при испытаниях пневмоподвесок сиденья машиниста по схемам на рис. 3, 7 на тепловозах марок 2ТЭ116 -475«А» и ПМ4-2033 и представлены в работах Андрейчикова A.B. На рис. 8 приведены для сравнения результаты эксперимента и расчета для системы пневматической подвески кресла оператора транспортных средств, представленной на рис. 3. Экспериментальная кривая ( Ajnlr((j>)) определена для пары «выход-вход» - «подвижная скоба-основание кресла». Расчетная кривая (Арасч(а>)) построена по параметрам проведенного опытного исследования с использованием математической модели, разработанной в четвертой главе. Результаты, полученные аналитическим путем достаточно наглядно подтверждают качественные эффекты, которые рассматривались в четвертой главе по отношению к конструктивно-технической схеме (рис. За,б). Система подвески имеет резонансную частоту 1,3Гц, режим динамического гашения на частоте 8,3Гц. Автором отмечается, что при использовании данных эксперимента величина приведенной массы на самом деле должна приниматься в два раза больше, что можно объяснить неточностью определения параметра т. А( i 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

1 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 SO 32 34 36 38 (О,Гц

Рис. 8 Сопоставление результатов эксперимента и теоретических расчетов для системы пневматической подвески кресла оператора транспортных средств, представленной на рис. 3

На рис. 9 приведены для сравнения результаты эксперимента и расчета для системы пневматической подвески кресла оператора транспортных средств с устройством преобразования движения (УПД), представленной на рис. 7. Сравнительный анализ подтверждает наличие ниспадающей части АЧХ в зоне, предшествующей частоте резонанса, что совпада-

ет с результатами расчетов в четвертой главе. Совпадение заключений о поведении АЧХ области высоких частот также определяются выводами, представленными в четвертой глав( Автором отмечено, что на высоких частотах обе конструктивно-технические схемы (рис.3,7 обладают недостатком, который проявляется в полном запирании, с коэффициентами О, для системы на рис. 3 и 1,1 для системы на рис. 7.

Обработка экспериментальных данных и сопоставление с результатами расчетов даю совпадение по частотам собственных колебаний погрешность 7-8%, частотам провалов : пиков АЧХ в пределах 10%, по максимумам АЧХ - погрешность расчетов 8-10 %, по вели чинам провалов - 10-12 %. Значения коэффициентов передачи амплитуды колебаний пр] запирании системы составляет 7-8%. Сопоставление результатов теоретических и экспери ментальных данных, отражающих форму и разнообразие АЧХ в зависимости от влияния ос новных параметров дают вполне удовлетворительное совпадение.

2,0

1,а 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

О)

'^зкеп \т)

Д / / с А ч'*

) N 4/ 7е X

V V

1 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 ел,Гц

Рис. 9 Сопоставление результатов эксперимента и теоретических расчетов для системы пневматической подвески кресла оператора транспортных средств с УПД, представленной на рис. 7

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований могут быть сделаны следующие основные выводы:

1. Разработана методологическая основа, позволяющая с единых позиций решать задачи динамического синтеза пневматических виброзащитных систем, включающих элементы расширенного набора, в частности, устройства с преобразованием движения.

2. Развит ряд положений структурной теории виброзащитных систем, в рамках которой проведена систематизация элементов механических колебательных систем, в том числе, пневматических устройств различной природы. Для пневматических элементов построена унифицированная математическая модель.

3. Предложена и обоснована математическая модель двухкамерного пневматического устройства как структуры второго уровня, состоящей из соединенных определенным образом типовых элементов и имеющей передаточную функцию апериодического звена общего

вида, что позволяет выбирать параметры системы с учетом особенностей внешнего возмущения.

4. Предложена методика оценки возможностей размещений в структуре ВЗС активных элементов, которые вносят внутренние конструктивные связи, учет которых существенным образом меняет возможности системы. Показано, что при размещении активных элементов необходимо учитывать законы противодействия.

5. Предложена методика построения структурных схем ПВЗС и оценки их динамических свойств при различных законах управления, которые являются частными случаями структуры дополнительной обратной связи.

6. Разработана методика построения математических моделей пневматических систем защиты от вибраций оператора транспортных средств. Получены математические модели, позволяющие оценить возможные свойства системы и сделать прогнозы в получении тех или иных динамических эффектов. Показано, что введение дополнительных связей расширяет возможный спектр динамических эффектов.

7. Показаны возможности использования для настройки ПВЗС устройств с преобразованием движения, позволяющих получить режимы динамического гашения в дорезонансной области частот, что может быть представлено амплитудно-частотными характеристиками с падающей ветвью в области частот от нуля до первого резонанса и появление дорезонансно-го режима динамического гашения.

8. Проведена обработка экспериментальных данных, полученных в ряде экспериментах, в том числе из исследований автора на макетах виброзащитных систем, а также численные расчеты на ЭВМ, подтверждающие с достаточно хорошим совпадением выводы и рекомендации, полученные аналитическим путем.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

в изданиях перечня ВАК:

1. Насников Д. Н., Логунов А. С. Типовые звенья в структурных интерпретациях механических колебательных систем // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2006. - № 4 (12). - С. 78-92.

2. Логунов А. С. Структурное моделирование пневматических систем в задачах вибрационной защиты объектов. Обобщенные подходы // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2008. - № 4 (20). - С. 82-89.

3. Елисеев С. В., Логунов А. С. Особенности переходных процессов в пневматических виброзащитных системах // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. -2009.-№ 1 (21).-С. 8-16.

4. Логунов А. С. Экспериментальные исследования пневматической виброзащитной системы // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2009. - №3 (23). -С. 192-196.

D других изданиях:

5. The Decision of Generalized Tasks Vibroprotection on the Basis of Structura! Methods с Mathematical Modeling / Upyr' R Yu., Logunov A. S., Nasnikov D. N., Eliseev S. V. // Annals с DAAAM for 2007 & Proceedings of the 18th International DAAAM Symposium/ Edite B.Katalinic. - Vienna (Austria), 2007. - P. 475-477.

6. Логунов А. С. Задачи динамического синтеза на основе структурных интерпретаци / А. С. Логунов, А. О. Московских // Решетневские чтения: Материалы XI Междунар. нау конф., посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем акаде мика М.Ф. Решетнева. - Красноярск, ноябрь 2007 г. - Красноярск, 2007. - С. 242-243.

7. Система новых типовых звеньев в структурных представлениях механических колебательных систем / С. В. Елисеев, Д. Н. Насников, Р. Ю. Упырь, А. С. Логунов // Инновационные технологии транспорту и промышленности: Труды 45-й Междунар. научно-практической конф. ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки. - Хабаровск, 2007. - С. 173-182.

8. Обеспечение безопасности сложных технических систем (технологические подхс ды). / Елисеев С. В., Гозбенкс В. Е., Быкова H. М. ... Логунов A.C. [и др.] / Иркут. гос. ун-путей сообщ. - Иркутск, 2008. - 124 е.: ил., библ. 42. - Деп. в ВИНИТИ РАН 17.04.2008, } 328-В2008.

9. Логунов, А. С. Фазовые сдвиги в динамических взаимодействиях элементов колебг тельных структур [электронный ресурс] / A.C. Логунов // Винеровские чтения: Материал] III Всерос. конф. - Иркутск,: ГОУ ВПО ИрГТУ, 2009.

10. Методологические основы разработки организационно-технического обеспечени системы безопасности сложных технических объектов. / Елисеев С. В., Гозбенко В. Е., Бь кова H. М.... Логунов A.C. [и др.] // Иркут. гос. ун-т путей сообщ.. - Иркутск, 2008. - 150 с ил., библ. 24. - Деп. в ВИНИТИ РАН 17.04.2008, № 329-В2008.

11. Логунов A.C. Колебательные структуры с элементами запаздывания / A.C. Логз нов // Проблемы механики современных машин: Материалы четвертой междунар. конф. ВСГТУ. - Улан-Удэ, 2009. - Т.1. - С. 272-279.

Лицензия № 021231 от 23.07.97 Подписано в печать 01.10.2009. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.

Гарнитура Times. Усл.печ.л. 1,16 Уч.-изд. л. 1,08 Тираж 120 экз. Зак.1175

Отпечатано в Глазковской типографии. 664039. г.Иркутск, ул. Гоголя, 53. Тел. 38-78-40.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Логунов, Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ВИБРАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ.

1.1 Защита от вибраций и ударов на подвижных объектах.

1.2 Принципы построения активных виброзащитных систем.

1.3 Возможности и практика использования пневматических подвесок в транспортных системах.

1.4 Элементная база систем пневматического подвешивания.

1.4.1 Обзор конструктивных решений по созданию пневматических виброзащитных систем.

1.4.2 Некоторые реализации управляемых виброзащитных систем.

1.4.3 Функциональные схемы управляемых пневматических ВЗС.

1.5 Структурные методы исследования управляемых виброзащитных систем.

1.6 Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТИПОВЫХ ЗВЕНЬЕВ

И ИХ СОЕДНИНЕНИЙ В ПНЕВМАТИЧЕСКИХ

ВИБРОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМАХ.

2.1 Особенности динамических свойств пневматических устройств.

2.2 Об учете особенностей интегрирующих элементарных звеньев.

2.3 Особенности типового звена чистого запаздывания.

2.5 Возможности соединений типовых элементов.

2.6. Выводы по 2-ой главе.

ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ПОСТРОЕНИЮ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЯЕМЫХ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ВИБРОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ.

3.1 Основные элементы пневматических виброзащитных систем. Обобщенный подход.

3.1.1 Математические модели ВЗС с различными пневматическими исполнительными механизмами.

3.1.2 Линеаризация математических моделей ПВЗС.

3.2 Структурные схемы управляемых ПВЗС и сравнительный анализ законов управления.

3.3 Особенности динамических свойств управляемых ПВЗС.

3.4 Выводы по 3-ей главе.

ГЛАВА 4. ДИНАМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ В ЗАДАЧАХ

ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА ОТ ВИБРАЦИЙ И УДАРОВ.

4.1 Характеристика конструктивных элементов системы подвески.

4.2 Расчетные схемы и математические модели пневмомеханических систем защиты оператора.

4.3 Оценка динамических свойств пневматических виброзащитных систем.

4.4 Использование в схемах пневматической защиты механизмов или устройств с преобразованием движения (УПД).

4.5 Учет упругости подушки кресла сиденья машиниста.

4.6 Выводы по 4-ой главе.

ГЛАВА 5. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.

5.1 К обоснованию методики проведения эксперимента.

5.2 Оценка параметров математических моделей.

5.3 Сравнительная оценка экспериментальных данных.

5.4 Сравнительный анализ экспериментальных данных.

5.5 Выводы по 5-ой главе.

Введение диссертация по механике, на тему "Динамика пневматических элементов и устройств для преобразования движения в системах вибрационной защиты объектов"

Актуальность темы. Обеспечение безопасности и эксплуатационной надежности оборудования и аппаратуры можно отнести к актуальным направлениям теоретических и экспериментальных исследований в области динамики машин. Многочисленные разработки посвящены задачам вибрационной защиты технических объектов, мехатроники и робототехники, а также развитию методов и средств повышения эффективности управляемых динамических систем. В последние годы заметно возрос интерес к мехатронным системам подрессо-ривания транспортных средств, активным системам защиты от вибраций и ударов, приборов и аппаратуры, созданию самонастраивающихся систем обеспечения динамического состояния технических объектов. Существенное развитие в динамике машин получили методы теории автоматического управления, учета возможностей работы машин и агрегатов в сложном динамическом окружении.

В работах отечественных и зарубежных ученых Артоболевского И.И., Фролова К.В., Синева А.В., Блехмана И.И., Генкина М.Д., Турецкого В.В., Вей-ца B.JL, Елисеева С.В., Говердовского В.Н., Коловского М.З., Колесникова К.С., Ден-Гартога Дж., Бабакова И.М. и др. получили развитие многие технические идеи, нашедшие в настоящее время свои области применения. В современной теории колебаний и её приложениях расширилась элементная база механических колебательных систем и форм соединения элементарных звеньев между собой. В колебательных структурах стали использоваться различные механизмы (рычажные, зубчатые, винтовые и др.), в т. ч. с рабочими телами в виде газа и жидкости, полевые взаимодействия, создаваемые вращением элементов (центробежные силы) и другие эффекты.

В решении задач виброзащиты и виброизоляции технических объектов идеи управления движением связаны с развитием структурной теории виброзащитных систем (ВЗС). Активные элементы управляемых ВЗС все чаще становятся объектом теоретических исследований и практических разработок. В этом плане пневматические элементы, используемые в структурах ВЗС, вызывают интерес, как элементы достаточно недорогие и обладающие большими возможностями в вариантах конструктивно-технических решений. Пневматические элементы в инженерной практике используются в течение последних трех десятков лет в виде пневмобаллонов в подвесках транспортных систем; известны применения пневмомеханических систем при защите прецизионного оборудования и других объектов техники. Вместе с тем особенности динамических свойств, в частности, изменение параметров системы при изменении частот внешнего воздействия, характер демпфирования колебаний, взаимодействие пневматических элементов между собой при наличии массообмена и др. не получили еще должной оценки и изучения. Это делает исследование возможностей пневматических неуправляемых и управляемых элементов в схемах защиты от вибраций и ударов, особенно в транспортных системах, достаточно актуальным.

Цель настоящих исследований заключается в разработке методов оценки и учета особенностей динамики пневматических элементов и устройств с преобразованием движения в системах защиты технических объектов от вибрационных воздействий для обеспечения эффективности и надежности работы оборудования и аппаратуры.

Решение поставленной цели достигается решением ряда задач.

1. Изучение областей применения пневматических элементов в составе виброзащитных систем с учетом особенностей их конструктивного исполнения и эффективности использования для обеспечения необходимого динамического состояния объекта защиты.

2. Разработка математических моделей пневматических элементов с учетом их конструктивных особенностей и возможностей сопрягаемости с элементной базой виброзащитных систем в рамках структурных методов исследования.

3. Оценка возможностей формирования структурных блоков виброзащитных систем, состоящих из различных наборов элементной базы с учетом зависимости параметров от частоты проходящего сигнала и других факторов.

4. Разработка методов построения пневматических виброзащитных систем с учетом использования устройств с преобразованием движения при различных вариантах введения управляющих связей.

5. Проверка достоверности теоретических результатов в их важных проявлениях путем эксперимента и обработки экспериментальных данных.

Научная новизна работы состоит в том, что для задач исследования и разработки виброзащитных систем с пневматическими элементами или звеньями создана методологическая основа, позволяющая рассматривать взаимодействие пневматических элементов в структурах управляемых динамических систем. Пневматические элементы рассматриваются автором и вводятся как дополнительные связи, имеющие свою специфику в формах физических реализаций, однако их взаимодействие в рамках виброзащитной системы подчиняется общим правилам соединений элементов структурной теории ВЗС.

К наиболее существенным результатам можно отнести нижеследующие.

1. Разработаны математические модели пневматических элементов на основе общности динамических свойств, характерных для структурной теории ВЗС, использующей расширенный набор типовых элементов.

2. Разработаны методы построения математических моделей пневматических виброзащитных систем и оценки их динамических свойств с применением структурных интерпретаций систем и передаточных функций.

3. Предложен ряд конструктивных решений и математических моделей для оценки динамических свойств в различных условиях внешних воздействий.

4. Предложена методика оценки динамических свойств механических колебательных систем для целей прогнозирования получения необходимого качества систем при введении различных дополнительных связей на стадиях предварительных исследований и проектирования.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Концепция построения и оценки возможностей пневмомеханических виброзащитных систем, создаваемых на основе расширенного набора элементной базы, обеспечивающая дальнейшее развитие структурной теории виброзащитных систем.

• обосновать инженерные методы расчета пневматических систем, то есть определение их размеров, параметров состояния и надежности;

ГУПС. Ряд предложений и рекомендаций был разработан по договорам о сотрудничестве с организациями и вузами г.г. Иркутска, Братска, Волгограда, имеются акты внедрения.

Апробация результатов. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научных мероприятиях с участием отечественных и зарубежных специалистов, в частности, на: IX школе-семинаре «Математическое моделирование и информационные технологии», Иркутск, 2007; XI Международной научной конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева «Решетневские чтения», Красноярск, 2007; 45-й международной научно-практической конференции ученых транспорта, вузов, инженерных работников и представителей академической науки, Хабаровск, 2007; IX международной конференции, посвященная 105-летию Н.Г. Че-таева, Иркутск, 2007; 18th International DAAAM Symposium, Vienna, Austria, 2007; IV Международном симпозиуме, посвященному 80-летию академика РАН В.А. Ильина «Обобщенные решения в задачах управления (GSCP-08)», Улан-Удэ, 2008; Ш Всероссийской конференции с международным участием «Математика, ее приложения и математическое образование», Улан-Удэ, 2008; XTV Байкальской международной школе-семинаре «Методы оптимизации и их приложения», Иркутск, Байкал, 2008; VIII Всероссийской научной конференции «Нелинейные колебания механических систем», Нижний Новгород, 2008; IV Всероссийской научной конференции «Винеровские чтения», г. Иркутск, 2009 г; IV Международной конференции «Проблемы механики современных машин», г. Улан-Удэ, 2009 г.; XIV Байкальской Всероссийской конференции с международным участием «Информационные и математические технологии в науке и управлении», г. Иркутск - оз. Байкал, 2009 г.; Международной научно-технической конференции «Динамика и прочность машин, зданий и сооружений», г. Полтава (Украина), 2009 г.

Основные научные результаты опубликованы в 11 статьях.

Диссертация обсуждена и рекомендована к защите на научно-методическом семинаре «Современные технологии. Системный анализ. Моделирование» ИрГУПС (2009 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, изложена на 197 стр. машинописного текста, содержит 86 рис., 7 таблиц, список литературы -167 назв.

В заключении автор хотел бы выразить благодарность д.т.н., профессору Хоменко А.П. за поддержку и постоянный интерес к исследованиям.

Заключение диссертации по теме "Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры"

5.5 Выводы по 5-ой главе

1. Обработка экспериментальных данных подтверждает в целом достаточное совпадение математических моделей пневматических систем защиты человека-оператора и в качественном и в количественном аспектах.

2. Экспериментально подтверждены эффекты динамического гашения, проявляющиеся через провалы амплитудно-частотных характеристик, связанные с преобразованием движения, обеспеченного рычажными связями, а также «запиранием» системы при увеличении частот.

3. На основе экспериментальных данных можно утверждать, что увеличение приведенных масс и передаточных отношений может приводить к запиранию систем в области высоких частот, в том числе с превышением коэффициентов передачи амплитуды колебаний больше 1, что предполагает математическая модель. Сходимость результатов теоретических расчетов и экспериментальных данных по основным параметрам составляет в среднем 10-12 %.

4. На основе экспериментальных данных подтверждается физическая гипотеза о характере энергообмена между рабочей и демпферной камерами, что дает возможность рассматривать пневмобаллон, как типовой элемент второго уровня, в рамках структурной теории ВЗС.

5. Системы ПВЗС, используемые на практике, в силу особенностей конструктивно-технического исполнения (механизмы параллелограммного типа и др.), содержат в своей структуре элементы преобразования движения, но их влияние на фоне других факторов выступает не очень заметным образом, поскольку в рычажных механизмах передаточное отношение <1.

При введении специальных устройств для преобразования движения (рычажные механизмы, винтовые, зубчатые и др.) передаточное отношение которых более единицы, необходимо учитывать, что приведенная масса может принимать большие значения, в частности, превосходить массу объекта защиты, что подтверждается соответствующими АЧХ, как в области низких частот, так и в области высоких частот.

Заключение и основные выводы

Пневматические элементы в составе механических колебательных систем достаточно широко используются в инженерной практике, известны многочисленные реализации в виде пневматических рессор и подвесок, пневматических опор для оборудования, управляемых пневматических виброзащитных систем и др. В меньшей степени получили развитие аналитические подходы, в рамках которых могли бы найти отражение проблемы структурного и динамического синтеза, учета взаимодействия пневматических элементов, связанных с распределением и перераспределением расходов воздуха. Автором на основе сравнительного анализа возможностей и особенностей ПВЗС предложена концепция построения пневматических ВЗС с использованием структурных представлений, использующих в качестве динамического аналога системы автоматического управления.

Пневматические устройства или механизмы достаточно разнообразны по своим конструктивно-техническим свойствам, однако, это многообразие на предварительном этапе может быть представлено усилительным звеном или, в обобщенном смысле, некоторой «пружиной». Свойства такого элемента могут зависеть от частоты, что характерно для ПВЗС, содержащих рабочую и демпферные камеры. Автором разработана методика построения математических моделей ПВЗС, которые позволяют учитывать особенности пневматических исполнительных механизмов. При детализированном подходе к управляемым ВЗС показано, что дополнительная обратная связь имеет сложную структуру и состоит из последовательно соединенных звеньев различной природы и функционального назначения. К таким звеньям можно отнести измерительные устройства или датчики, преобразователи, усилители, корректирующие звенья, реализующие устройства и исполнительные механизмы. Поскольку реальные виброзащитные системы рассчитываются на работу в области сравнительно низких частот, то общая передаточная функция дополнительной (активной) обратной связи может быть упрощена до передаточной функции апериодического звена общего вида. Такую же передаточную функцию, как оказалось, имеют и

177 пневмобаллоны с рабочей и дополнительной камерами, что позволяет развивать обобщенные подходы в динамическом синтезе ПВЗС. Автором рассмотрен ряд конструктивно-технических решений в области создания активных пневматических систем, применяемых, в частности в подвесках сидений машинистов локомотивов.

На основе структурных подходов разработаны математические модели для ряда конкретных разработок, прошедших экспериментальную отработку в лабораторных и реальных условиях. При детализированном сравнительном анализе автору удалось выявить особенности рычажных взаимодействий в схемах подвески и предложить обобщенную модель, которая учитывает детальные свойства подвесок и позволяет определить характерные свойства ПВЗС. В частности, можно отметить особую роль устройств с преобразованием движения, изменение параметров которых дает возможность получать различные характеристики и режимы работы ПВЗС, вплоть до полной блокировки системы. Получены необходимые политические соотношения, определяющие условия эффективной работы ПВЗС и возможности ее поднастройки.

Автором проведены лабораторные эксперименты на макетах ВЗС по уточнению некоторых эффектов, характерных для пневматических исполнительных механизмов. Для подтверждения правомерности и адекватности математических моделей использовались экспериментальные данные, полученные в реальных условиях и опубликованные в упомянутых автором работах.

Обработка результатов эксперимента позволила подтвердить наличие всех эффектов, которые характерны для систем, содержащих устройства с преобразованием движения и свойств, определяемых введением в структуру ВЗС дополнительных звеньев с передаточной функцией апериодического звена общего вида (пневмобаллон с двумя камерами).

Эффективность использования ПВЗС проявляется в области низких частот и определяется не только возможностями получения большой статической осадки, но и тем, что в области низких частот до первых резонансов также возможна реализация режимов динамического гашения. Такой подход, по-существу, связан с автономным направлением в создании управляемых ВЗС.

178

Если при обычной постановке задачи защиты объекта основное внимание уделяется активной или управляющей силе, действующей на объект и создаваемой внешним источником, то во втором случае - режим динамического гашения реализуется на процессах динамического взаимодействия инерционных элементов системы, что в энергетическом плане может быть менее затратным. I

Подводя итоги исследований, автор диссертации хотел бы отметить положительные свойства пневматических исполнительных механизмов, заключающихся в их простоте. Вместе с тем, повышение требований к безопасности и надежности систем ВЗС, по-видимому, должны реализовываться на пути создания комбинированных систем, в которых работоспособность системы должна в экстремальных случаях обеспечиваться и при отказе пневматических элементов. По-существу, такие предпосылки заложены в основах теории активных i

ВЗС, поскольку при отсутствии управляющего сигнала дополнительная связь привносит в систему внутреннюю (конструктивную) связь, выполняющую упомянутую функцию.

На основании проведенных исследований можно сделать ряд основных выводов:

7. Показаны возможности использования для настройки ПВЗС устройств с преобразованием движения, позволяющих получить режимы динамического гашения в дорезонансной области частот, что может быть представлено амплитудно-частотными характеристиками с падающей ветвью в области частот от нуля до первого резонанса и появление дорезонансного режима динамического гашения.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Логунов, Александр Сергеевич, Иркутск

1. Аверьянов Г. С. Динамика колебательной системы с управляемыми виброзащитными устройствами/ Г. С. Аверьянов, А. В. Зубарев, Р. Н. Хамитов // Вестник машиностроения. - 2008. - № 6. - С.27 - 30.

2. Аверьянов Г. С. Исследование процессов и путей повышения эффективности воздушного демпфирования в пневматических амортизаторах виброзащитных систем /Г.С. Аверьянов. Омск, 1999. - 115 с. - Деп. ВИНИТИ 17.06.99, № 1957-В99.

3. Акатушкин Б. А. О приближенных уравнениях колебания груза на пневмо-рессоре / Б.А. Акатушкин // Взаимодействие подвижного состава и пути, динамика локомотивов / Научные труды Омского ин-та инженеров ж.-д.транспорта.

4. Акопян Р. А. Пневматическое подрессоривание автотранспортных средств (вопросы теории и практики). В 2 ч. Львов: Вища школа. Изд-во при Львов, ун-те, Ч. 1, 1979.-216 с.

5. Астахов И. В. О применении пневматических упругих элементов в рессорном подвешивании локомотивов / И.В. Астахов // Электровозостроение. Новочеркасск, 1972. - С. 93 - 109.

6. Астахов И. В. Соотношение между силовыми характеристиками и конструктивными параметрами пневмоэлементов / И.В. Астахов // Электровозостроение. Новочеркасск, 1972. - С. 78 - 92.

7. Бакланов JI.C. Анализ энергетических, весовых и габаритных характеристик пневмодвигателей / JL С. Бакланов // В сб. «Пневматические приводы и системы управления». -М.: Наука. 1971.-С. 118 — 125.

8. Бакланов Л.С. Сравнительный анализ динамических моделей пневматического привода с дроссельным управлением на входе и выходе / JI.C. Бакланов // В сб. «Пневмоавтоматика». М.: Наука. 1966. - С. 136 - 142.

9. Беляковский Н. Г. Конструктивная амортизация механизмов, приборов и аппаратуры на судах / Н. Г. Беляковский. Л.: Судостроение, 1965. - 302 с.

10. Бендат Дж., Измерение и анализ случайных процессов / Дж. Бендат, А. Пирсон. М.: Мир 1974, - 404 с.

11. Болотник Н. Н. Оптимизация амортизационных систем / Н.Н. Болотник. — М.: Наука, 1983.-255 с.

12. Бурчак Г. В. К вопросу выбора расчетных схем и возмущающих воздействий в задачах о вертикальных колебаниях подвижного состава / Г. В. Бурчак, И. И. Верчетич, А. В. Будаев // Научн. труды ВНИИ вагоностроения. 1974. — Вып. 25. - С. 11 - 27.

13. Вибрации в технике: Справочник в 6 т. Т. 6 Защита от вибраций и ударов / Под ред. К. В. Фролова. М.: Машиностроение, 1981. — 456 с.

14. Виброизолирующая опора: а. с. 261831 СССР: МПК F 16F / Пуш В. Э., Ри-вин Е. И., Шмаков В. Т.; заявитель и патентообладатель Московский станкостроительный институт. № 1281157/25-28; заявл. 11.11.68 ; опубл. 13.01.70, Бюл. №5.-4 с.

15. Виброизоляторы и системы установки оборудования с автоматическим регулированием. Серия C-I. / Под ред. В. И. Ривина. М., 1971. - 272 с.

16. Воеводин В. В. Матрицы и вычисления / В. В. Воеводин, О. А. Кузнецов — М.: Наука, 1981.-318 с. ,

17. Волков А. М. Гигиеническое нормирование шума и вибрации подвижного состава ж.-д. транспорта. М.: Медицина, 1970. - С. 17 — 32.

18. Волоховский В. Ю. О выборе оптимальных параметров нелинейных виброзащитных систем при случайных воздействиях / В. Ю. Волоховский, В. П. Ра-дин // Механика твердого тела. 1972. -№ 2. - С. 3-13.

19. Вольперт Э. Г. Динамика амортизаторов с нелинейными упругими элементами / Э. Г. Вольперт. М.: Машиностроении, 1972. - № 2. - С. 3 - 13.

20. Воробьев А.С. Об эквивалентной добротности релейного пневматического сервомеханизма / А. С. Воробьев, А. Н. Кутуров // Сб. «Системы и устройства пневмоавтоматики». М.: Наука. 1969. - С. 65 - 69.

21. Выгодский Н. Н. Оптимизация параметров пневматического амортизатора на подвижном объекте / Н.Н. Выгодский // Машиностроение. — 1975. № 6. - С. 20-53.

22. Галанин В.А. Анализ изохордных характеристик пневморессор / В. А. Га-ланин, А. М. Петренко // Изв. вузов. Машиностроение. — 1975. № 6. - С.20-53.

23. Галиев И. И. Виброзащита подвижного состава / И. И. Галлиев, Ю. Ф. Савельев, В. Я. Шевченко, Н. Ю. Симак // Железнодорожный транспорт. 2008. — № 2 - С. 57 - 59.

24. Галиев И. И. Метод оценки демпфирующих свойств двухобъемной пневматической рессоры / И. И. Галлиев // Повышение эффективности работы тепловозов. Л.: ЛИИЖТ, 1983. - С. 68 - 76.

25. Генкин М. Д. Методы активного гашения вибрации механизмов / М. Д. Генкин, В. Г. Елезов, В. Н. Яблонский // Динамика и акустика машин. М.: Наука, 1971.-С. 70-88.

26. Генкин М. Д. Упруго-инерционные виброизолирующие системы. Предельные возможности, оптимальные структуры / М. Д. Генкин, В. М. Рябой. М.: Наука, 1988.- 191 с.

27. Герц Е. В. Теория и расчет силовых пневматических устройств / Е. В. Герц, Г. В. Крейнин. -М.: Изв. АН СССР, 1960. 178 с.

28. Говердовский В. Н. Развитие теории и методов проектирования машин с системами инфранизкочастотной виброзащиты : автореф. дисс. . доктора, техн. наук.: 05.02.02 / Говердовский Владимир Николаевич. Новосибриск, 2006 - 42 с.

29. Гольдштейн И. А. Колебания экипажа высокоскоростного наземного транспорта с электрическим подвесом и пневморессорами : автореферат дисс. . канд. техн. наук. / Гольдштейн И А . М., 1982. — 18 с.

30. Горячева Е. М. Виброзащита тягового подвижного состава посредством пневмодемпферов / Е. М. Горячева, А. П. Беляев // Железнодорожный транспорт. 2008. - № 5. - С. 68 - 70.

31. Грановский В. А. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях / В. А. Грановский, Т. Н. Сирая. JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. - 288 е.: ISBN 5-283-04480-7.

32. Грибов М. М. Регулируемые амортизаторы РЭА / М. М. Грибов. М.: Советское радио, 1974. — 144 с.

33. Григорьев Н. В. Специальные способы и средства виброзащиты машин от воздействия переменной частоты / Н. В. Григорьев, В. Н. Исаков // В кн.: Приборы и машиностроение / Труды СЗПИ. Л., 1965.-№ 31-С.65-71.

34. Данович В. Д. Определение параметров передаточных функций системы (рельсового пути) по начальному участку обратной частотной характеристики / В. Д. Данович // Научн. труды ДИИТ. 1980. - Вып. 209/22. - С. 68 - 74.

35. Дент-Гартог Дж. Механические колебания / Дж. Дент-Гартог. М.: Физ-матгиз, 1960.-580 с.

36. Димов А. В. Моделирование и динамические процессы в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов : дисс. . канд. техн. наук : 01.02.06 / Димов Алексей Владимирович. — Иркутск, 2005. 183 с.

37. Драч М. А. Динамический синтез и моделирование в задачах оценки и изменения вибрационного состояния крутильных колебательных систем : дисс. . канд. техн. наук : 01.02.06 / Драч Михаил Андреевич. Иркутск, 2006 - 182 с.

38. Дружинский И. А. Механические цепи / И. А. Дружинский. М.: Машиностроение, 1977. - 238 с.

39. Дубинов А. Е. FF-функция Ламберта и ее применение в математических задачах физики: учеб. пособие для вузов / А. Е. Дубинов, И. Д. Дубинова, С. К. Сайков. Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2006. - 160 е.: ISBN 5-9515-0065-6.

40. Дудников Е. Г. Основы автоматического регулирования тепловых процессов : учебное пособие для ВУЗов / Е. Г. Дудников. М.: Госэнергоиздат, 1956. — 264 с.

41. Евстратов А. С. Экипажные части тепловозов / А. С. Евстратов. — М.: Машиностроение, 1987. 136 с.

42. Елисеев С. В. Динамика механических систем с дополнительными связями / С. В. Елисеев, JI. Н. Волков, В. П. Кухаренко. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1990. - 214 с.

43. Елисеев С. В. Динамика твердого тела на многосекционных пневматических опорах / С. В. Елисеев, В. И. Соболев. Иркутск.: ИЛИ, 1984. - С. 3 - 9.

44. Елисеев С. В. Динамические гасители колебаний / С. В. Елисеев, Г. П. Не-рубенко. Новосибирск.: Наука, 1982. - 142 с.

45. Елисеев С. В. Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов / С. В. Елисеев, Ю. Н. Резник, А. П. Хо-менко, А. А. Засядко. Иркутск.: Изд-во Иркутского гос. ун-та, 2008. - 523 с.

46. Елисеев С. В. К динамике элементов активной цепи пневматической виброзащитной системы/ С. В. Елисеев, П. А. Лонцих // В сб. «Вибрационная защитаи надежность приборов машин и механизмов». Иркутск.: ИЛИ, 1973 — С. 54 -62.

47. Елисеев С. В. Методы виброзащиты технических объектов / С. В. Елисеев, А. А. Засядко// Управляемые механические системы: сб. научных трудов. Иркутск.: ИЛИ, 1986. - С. 3 - 22.

48. Елисеев С. В. Мехатронные подходы в задачах вибрационной защиты машин и оборудования / С. В. Елисеев, Р. Ю. Упырь // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2008. - № 4(20). - С.8 - 12.

49. Елисеев С. В. Некоторые задачи виброзащиты в классе систем с переменной структурой / С. В. Елисеев, В. В. Ольков // Сб. «Механика и процессы управления». Иркутск, 1971. - С. 61 - 69.

50. Елисеев С. В. О введении активных связей в механических системах / С. В. Елисеев // Электроизоляционная техника. Надежность систем автоматического регулирования. Иркутск: ИЛИ, 1972. — С. 260 - 267.

51. Елисеев С. В. Особенности переходных процессов в пневматических виброзащитных системах / С. В. Елисеев, А. С. Логунов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2009. - № 1(21). - С. 8-16.

52. Елисеев С. В. Рычажные связи в задачах динамики вибрационных воздействий на машины и оборудование / С. В. Елисеев, А. П. Хоменко, Р. Ю. Упырь // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2009. — № 3(23).-С. 104-119.

53. Елисеев С. В. Способы изменения динамических свойств и принципы построения активных виброзащитных систем / С. В. Елисеев, В. В. Ольков // Сб. «Вопросы надежности и вибрационной защиты приборного оборудования». — Иркутск.: ИЛИ, 1972. С. 61 - 69.

54. Елисеев С. В. Структурная теория виброзащитных систем / С. В. Елисеев. -Новосибирск: Наука, 1979. 227 с.

55. Елисеев С. В. Структурные интерпретации механических колебательных систем / С. В. Елисеев, Ю. Н. Резник, А. П. Хоменко / Кулагинские чтения: материалы VII Всерос. науч.-практ. конф. Чита: ЧитГУ, 2007. - С. 33 - 54.

56. Елисеев С. В. Управление колебаниями с помощью пневматических устройств / С. В. Елисеев, П. А. Лонцих // Теория активных виброзащитных систем. Иркутск: ИЛИ, 1974. - С. 85 - 103.

57. Елисеев С. В. Экспериментальные исследования активных пневматических виброзащитных систем / С. В. Елисеев, П. А. Лонцих // Сб. «Вопросы надежности и вибрационной защиты приборов». Иркутск: ИЛИ, 1972. - С. 32 - 43.

58. Елисеев С. В. Элементы теории активных пневматических виброзащитных систем / С. В. Елисеев, П. А. Лонцих // Сб. трудов ИЛИ -Иркутск, 1973. № 77. -С. 3-20.

59. Ермошенко Ю. В. Управление вибрационным состоянием в задачах виброзащиты и виброизоляции : дисс. . канд. техн. наук.: 01.02.06 / Ермошенко Юлия Владимировна. Иркутск, 2002. - 185 с.

60. Закорецкий В. А. Теоретическое исследование пневматического рессорного подвешивания при линейном регуляторе / В. А. Закорецкий и др. // Сб. «Локомотивостроение» / Труды Луганского машиностроительного ин-та. -Харьков, 1968.-Вып. 1.-С. 54-61.

61. Закорецкий В. А. Определение параметров системы регулирования обеспечивающих устойчивую работу пневматического рессорного подвешивания локомотива / В. А. Закорецкий, С. М. Куценко, В. Н. Дмитриев // Транспортное машиностроение. 1969. — № 8. — С. 13-18.

62. Залманзон Л. А. Проточные элементы пневматических приборов контроля и управления / Л. А. Залманзон . М.: Изд. АН СССР, 1961. - 248 с.

63. Зелманов А. А. Теория элементов пневмоники / А. А. Зелманов. М.: Наука, 1969.-217 с.

64. Ивович В. А. Виброизоляция горно-обогатительных машин и оборудования / В. А. Ивович. М.: Недра, 1978. - 252 с.

65. Ильинский В. С. Защита РЭА и прецизионного оборудования от динамических воздействий / В. С. Ильинский. М.: Радио и связь, 1982. - 292 с.

66. Иориш Ю. М. Виброметрия. Измерение вибрации и ударов. Общая теория, методы и приборы / Ю. М. Иориш. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машгиз, 1963.-704 с.

67. Камаев В. А. Оптимизация параметров ходовых частей железнодорожного состава/В. А. Камаев. -М.: Машиностроение, 1980. -215 с.

68. Квитко Б. И. О формировании случайных возмущений при исследовании на ЭВМ боковых колебаний транспортных экипажей / Б. И. Квитко // Вопросы транспортного машиностроения. 1979. - С. 69 - 74.

69. Ким П. Д. Теория автоматического управления в 2 т. Т1. Линейные системы./П. Д. Ким. -М.: Физматлит, 2003. -288с. ISBN 5-9221-0379-2.

70. Коловский М. 3. Автоматическое управление виброзащитными средствами /М. 3. Коловский. -М.: Наука, 1975.-320 с.

71. Коловский М. 3. Нелинейная теория виброзащитных систем / М. 3. Коловский. М.: Наука, 1966. - 317 с.

72. Кузнецов А. В. Демпфирующая способность упругих элементов пневматического подвешивания пассажирских вагонов / А. В. Кузнецов // Транспортное машиностроение. 1964 - № 2. - С. 32 - 36.

73. Кузнецов А. В. Пневматические рессоры вагонных тележек / А. В. Кузнецов. М.: НИИинформтяжмаш, 1967. -№ 3. - С. 41 - 45.

74. Кузнецов Н. К. Методы снижения динамических ошибок управляемых машин с упругими звеньями на основе концепции дополнительных связей: дис. .д-ра. техн. наук: 01.02.06 / Кузнецов Николай Константинович. Иркутск, 2006. - 405 с.

75. Кузовков Н. Т. Теория автоматического регулирования, основанная на частотных методах / Н. Т. Кузовков. М.: Оборонгиз, 1960. - 446 с.

76. Лаврусь В. В. Совершенствование пневматических рычажно-шарнирных виброзащитных систем железнодорожного транспорта: дис. . канд. техн. наук: 01.02.06 / Лаврусь Василий Викторович. Орел, 2006. - 137 с.

77. Лебеденко И. С. К расчету промывочных (дроссельных) характеристик струйникового распределителя с суживающимся соплом / И. С. Лебеденко, М. В. Малиованов // В сб. «Пневматические приводы и системы управления». — М.: Наука, 1971.-С. 25-27.

78. Лобачев Н. А. Пневматическая система опор и связи кузова тепловоза с тележками: дис. . канд. техн. наук: 05.22.07 / Лобачев Николай Алексеевич. -Коломна, 1983.- 190 с.

79. Логунов А. С. Колебательные структуры с элементами запаздывания / А. С. Логунов // Проблемы механики современных машин: Материалы четвертой междунар. конф. / ВСГТУ. Улан-Удэ, 2009. - Т. 1. - С. 272 - 279.

80. Логунов А. С. Структурное моделирование пневматических систем в задачах вибрационной защиты объектов. Обобщенные подходы / А. С. Логунов //Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. ИрГУПС. -2008. Вып № 4(20). - С.82 - 87.

81. Логунов А. С. Фазовые сдвиги в динамических взаимодействиях элементов колебательных структур электронный ресурс. / А. С. Логунов // Материалы III Всероссийской конференции «Винеровские чтения». Иркутск: ИрГТУ, 2009.

82. Логунов А. С. Экспериментальные исследования пневматической виброзащитной системы / А. С. Логунов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2009. - №3(23). - С. 192 - 196.

83. Лонцих П. А. Защита машиностроительных и технологических систем и оборудования от вибраций и ударов / П. А. Лонцих, А. Н. Шулешко. Иркутск, 2002.-178 с.

84. Лонцих П. А. Исследование активных электропневматических виброзащитных систем: автореф. дис. .канд. техн. наук: 01.02.01/ Лонцих Павел Абрамович. Новосибирск, 1974.— 21 с.

85. Лонцих П. А. Исследование динамики активных пневматических виброзащитных систем / П. А. Лонцих, С. В. Елисеев, В. В. Ольков // Вопросы виброизоляции приборов и оборудования. — Ульяновск.: Ульяновский политехнический институт, 1974. — С.76 — 89.

86. Лонцих П. А. К вопросу о выборе закона управления активной пневматической виброзащитной системы / П. А. Лонцих, С. В. Елисеев // В сб. «Вопросы надежности и вибрационной защиты приборного оборудования». — Иркутск: ИЛИ, 1972.-С. 126- 137.

87. Лонцих П. А. Пневматические виброзащитные системы / П. А. Лонцих, С. В. Елисеев // Теория активных виброзащитных систем. Иркутск: ИЛИ, 1975. -Вып. II. - Часть 1.- С.5 - 97.

88. Львов А. А. Динамика вагонов электропоездов ЭР22 и ЭР200 на тележках с пневматическим подвешиванием / А. А. Львов, Ю. С. Ромен, А. В. Кузнецов и др. // Труды ЦНИИ. М.: Изд-во Транспорт, 1970. - Вып. 417. - 184 с.

89. Мамонтов М. А. Некоторые случаи течения газов по трубам, насадкам и проточным сосудам / М. А. Мамонтов. М.: Оборонгиз, 1951. - 490 с.

90. Морозов Б. И. Применение метода механических цепей для расчета систем активной виброзащиты / Б. И. Морозов, Р. И. Райхлин // Вибрационная техника: материалы семинара МДНТП, 1968. С. 45 — 53.

91. Найденко О. К. Амортизация судовых двигателей и механизмов / О. К. Найденко, П. П. Петров. Л.: Судпромгиз, 1962. — 288 с.

92. Насников Д. Н. Активные элементы как типовые звенья в управляемых виброзащитных системах / Д. Н. Насников // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2008. - Вып. № 4(20). - С.41 - 50.

93. Насников Д. Н. Экспериментальные исследования гидравлической активной виброзащитной системы / А. А. Засядко, Д. Н. Наскников // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2008. - Вып. № 3(19). - С. 26 -31.

94. Обеспечение безопасности сложных технических систем (технологические подходы). / С. В. Елисеев, В. Е. Гозбенко, Н. М. Быкова и др.. Иркутск, 2008. - 124 е., ил., библ. 42. - Деп. в ВИНИТИ РАН 17.04.2008, № 328-В2008.

95. Панков А. М. Анализ влияния параметров усилителя на частотные характеристики электропневматического сервомеханизма / А. М. Панков, Г. П. Елецкая // В сб. «Пневматические приводы и системы управления». — 'М.: Наука, 1971.-С. 10-15.

96. Певзнер Я. М. Пневматические и гидравлические подвески / Я. М. Певз-нер, А. Ч. Горелик. М.: Матгиз, 1963. - 319 с.

97. Пневматическое рессорное подвешивание тепловозов / Под ред. С. М. Ку-ценко. Харьков: Изд-во Высшая школа, 1976. - 97 с.

98. Пневматические устройства и системы в машиностроении: Справочник / Е. В. Герц, А. И. Кудрявцев, О. В. Ланкин и др. / Под общей редакцией Е. В. Герц. М.: Машиностроение? 1981. - 408 с.

99. Подчуфаров Б. М. Динамика газового привода одностороннего действия / Б. М. Подчуфаров, Т. Н. Виноградова // В сб. «Пневматические приводы и системы управления». М.: Наука, 1971. - С. 98 - 105.

100. Подчуфаров Б. М. Об устойчивости стационарного состояния пневматического сервомеханизма / Б. М. Подчуфаров, В. И. Чекмазов // Известия ВУЗов. М.: Машиностроение, 1964. - № 4. - С. 34 - 39.

101. Подчуфаров Б. М. Современное состояние и некоторые перспективы развития теории пневматических (газовых) сервомеханизмов / Б. М. Подчуфаров // В сб. «Пневматические приводы и системы управления». — 1987. С. 37 - 46.

102. Попов Д. А. Системы подрессоривания современных тракторов / Д. А. Попов, Е. Г. Попов, Ю. А. Волошин. М.: Машиностроение, 1974. — 176 с.

103. Равкин Г. О. Пневматическая подвеска автомобилей / Г. О. Равкин. М.: Машгиз, 1962. - 364 с.

104. Райхлин Р. И. Гашение вибраций путем стабилизации давления в пневматическом амортизаторе / Р. И. Райхлин // «Вибрационная техника». — АДНТП, 1968.-33 с.

105. Ривин Е. И. Демпферы и гасители колебаний для станков / Е. И. Ривин, О.

106. B. Лапин. Иркутск, 1986. - 118 с.

107. Ривин Е. И. Перспективы применения виброизоляторов и сисустановки с автоматическим регулированием для стационарного оборудования / Е. И. Ривин // В сб. «Вопросы надежности и вибрационной защиты». Иркутск: ИЛИ, 1972.-С. 18-26.

108. Ривкин С. С. Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании / С. С. Ривкин. М.: Наука, 1978. - 320 с.

109. Романенко Н. Т. Исследование динамических характеристик пневматических мембранных исполнительных устройств / Н. Т. Романенко, В. Н. Соллогуб // В сб. «Пневматические приводы и системы управления». М.: Наука, 1971. —1. C. 42-50.

110. Романов Г. Д. Влияние теплоотдачи в трубопроводе на динамические характеристики пневматического сервомеханизма / Г. Д. Романов // В сб. «Системы и устройства пневмоавтоматики». — М.: Наука, 1969. — С. 22 — 31.

111. Ружичка Дж. Активные виброзащитные системы / Дж. Ружичка // Испытательные приборы и стенды (Экспресс-информация). — 1969 № 10. - С. 14 — 24.

112. Рябов И. М. Экспериментальные исследования амортизирующих устройств транспортных средств / И. М. Рябов, В. В. Вопробьев, Р. Ю. Упырь и др. // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2009. — №2(22).-С. 81-84.

113. Савушкин С. С. Пневматический упругий элемент Н-5 для рессорного подвешивания локомотивов / С. С. Савушкин, М. JI. Пиновский // В сб. «Транспортное машиностроение». М., 1969. - Вып. 7. - С. 17 — 28.

114. Светлицкий В. А. Случайные колебания механических систем / В. А. Светлицкий. М.: Машиностроение, 1976. — 216 с.

115. Системы автоматического управления с запаздыванием: учеб. Пособие / Ю. Ю. Громов, Н. А. Земской, А. В. Лагутин, О. Г. Иванова, В. М. Тютюник. -Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. — 76 с.

116. Система автоматической установки на фундаменте по уровню./ Е. И. Ри-вин. Авт. свидетельство № 1392201/25-8. - 4с.

117. Соколов М. М. Гасители колебаний подвижного состава: Справочник / М. М. Соколов, В. И. Варава, Г. М. Левит. М.: Транспорт, 1985. - 216 с.

118. Солодовников В. В. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования в 4 кн. Кн. I Математическое описание, анализ устойчивости икачества систем автоматического регулирования / В. В. Солодовников. — М.: Машиностроение, 1967. 768 с.

119. Стефани Е. П. Основы расчета настройки регуляторов теплоэнергетических процессов / Е. П. Стефани. — М.: Энергия, 1972. — 312 с.

120. Упырь Р. Ю. Динамика механических колебательных систем с учетом пространственных форм соединений элементарных звеньев: автореф. дис. . канд. техн. наук: 01.02.06 /Упырь Роман Юрьевич. Иркутск, 2009. - 19 с.

121. Фролов К. В. Прикладная теория виброзащитных систем / К. В. Фролов, Ф. А. Фурман. М.: Машиностроение, 1980. - 276 с.

122. Фролов К. В. Современное состояние изучение системы «человек-машина» / К. В. Фролов // В кн. «Влияние вибраций различных спектров на организм человека и проблемы виброзащиты». М.: Наука, 1973. — С.41 - 50.

123. Фурман Ф. А. Активные виброзащитные системы / Ф. А. Фурман. — Вестник машиностроения. — 1972. — № 5 — С. 31 — 34.

124. Хоменко А. П. Динамика и управление в задачах виброзащиты и виброизоляции подвижных объектов / А. П. Хоменко. — Иркутск: Изд-во ИГУ, 2000. -296 с. ISBN 5-7430-2096-4.

125. Хоменко А. П. Динамика многомерных виброзащитных систем с перекрестными связями / А. П. Хоменко, С. В. Елисеев // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2009. - №1(21). - С. 88 - 98.

126. Шмаков В. Т. Выравнивающая виброопора для прецизионных станков / В. Т. Шмаков // Станки и инструмент. 1974. - № 1. - С. 17-18.

127. Шмаков В.Т. Исследование пневматических активных средств для прецизионных станков : дисс. . канд. техн. наук. -Ульяновск, 1970 236с.

128. Шмаков В. Т. Пневматические активные средства виброизоляции для прецизионных станков / В. Т. Шмаков // Машиностроение. — 1973. Вып. 1. - т. IX.-С. 89-95.

129. Шорников Е. Е. К анализу динамической модели электропневматического сервомеханизма / Е. Е. Шорников // В сб. «Пневматические приводы и системы управления». М.: Наука, 1971.-С. 113-121.

130. Шорников Е. Е. Некоторые вопросы устойчивости стационарных состояний электропневматического сервомеханизма / Е. Е. Шорников // В сб. «Системы и устройства пневмоавтоматики». М.: Наука, 1969. - С. 107 - 112.

131. Шулешко А. Н. Трендовое прогнозирование и контроль систем качества / А. Н. Шулешко, С. В. Елисеев, В. С. Колодин. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. - 180 е.: ISBN 978-5-8038-0517-5.

132. Яблонский А. А. Курс теории колебаний / А. А. Яблонский, С. С. Норей-ко. М.: Высшая школа, 1981.-207с.

133. Янг Р. Система подвески сиденья для вездеходных транспортных средств / Р. Янг, С. Сиге // Тракторостроение (Экспресс-информация). 1974. - № 25. -С. 15-22.

134. Высокие скорости движения на железных дорогах США и связанные с этим проблемы подвижного состава. «Morgan David Р 156, m.p.h. in northeast corridor». Mod. Railways, 1967. № 227. - P. 112 - 116.

135. Постройка высокоскоростных пассажирских вагонов на предприятии фирмы Budd. «Budd finishes of highspeed cars Railway Age», 1967. № 5. - P.77-91

136. Проблемы пневматического подвешивания в вагоностроении. Fahll busch Н. und Hofer F. Die problematik der luftfederrung im schienen fahrzugbau glasers Annailen, 1961. -№3.- P. 54-62.

137. Тележки с пневматическим подвешиванием железных дорог Англии, koff-man J. Air-sprung bogies on British Railways Mod. Railways, 1965. № 202. - P. 39 -46.

138. Cavanaugn R. D. Air suspension and servocontrolled isolation systems. Shock and vibration Handbook. v.2, 1961. - P. 218 - 236.

139. C. Lanne Mechanical vibrations shock. Specification Development. Vol V, Taylor Francis, 2002. Hermes Penton Ltd. USA.

140. Calcaterra P. C., Schubert D. W. Active vibration isolation of human subject from severe dynamic environments. ASME Paper, 1965.

141. Eliseev S.V., Lukyanov A.V., Yu.N. Reznik, A.P. Khomenko Dynamics of Mechanical Systems with Additional Ties. Irkutsk: Irkutsk State University, 2006-315p

142. Grandall S. H. Random vibrations. v.III Massachusets press. 1958. 428 p.

143. Harris' Shock and vibration handbook. Fifth edition. Cyrw M.Harris. Allan G. Piersol. Mc Graw-Hill, Handbooks, 2006.USA.

144. Kunica S. New vibration isolators for mashinetools. Mach. Tool and Production Trends. Univ. Park. Pa. 1965. P. 18 - 24.

145. Khomenko A. P., Eliseeev S. V. , Upyr' R. Yu. Mechatronics approaches in dynamics of mechanical system// Thrid nternational Cangress Desian and modelling of mechanical systems. Hammamet, Tunisse. 2009. pp. 272 - 278.

146. Pneumatische-Federn kompensieren inter schiedliche Belastunge bei Kleinlasten und Lieferwagen «Autotecknic». 1977. № 6. - P. 46-53.

147. Ruzicka Jerome E. Active vibration and shok Isolation. SAE Preprints № 680747.-p. 26.

148. Ruzicka J. E., Cavanaugh R. D. Elactically supported damper system provides a new method for vibration isolation. Mach Design. 16.10.1958. P. 74 - 86.

149. Skreiner M., Barkan P. On a model of Pneumatically Actated mechanical System (TASME sen B. № 2. 1971).

150. Shock and vibration handbook New York, Me Craw — Hill, 1976, 1211 p.

151. Schmidt Robert F. GMC Astro Aire rear suspension «SAE Preprint» № 720106-p. 18.

152. Schubert D. W., Ruzicka J. E. Theoretical and experimental investigation of electrohydraulic vibration isolation system. J. of Engineering for Industry (TASME, ser. B. 1969.4).-P. 114-121.

153. Vibration Handbooks, manuals etc. 2. Shock (mechanics) — Handbook manual, etc. 1. Harris, Cyril M., date. II. Piersol, Allan G. ТА 355. H35. 2002. ISBN 0-07137081-1 Mc Graw Hill — pp. 970.

154. Weber M.N. Sefl-levelling and weighing device. Патент США № 2956761.