Проектирование полноприводных колесных машин. Том 3

им. Н.Э. Баумана
МГТУ

ИЗДАТЕЛЬСТВО

1. Система подрессоривания колесных машин

УДК 629.113(075.8)
ББК 39.33-04

ISBN 978-5-7038-3043-7 (Т. 3)
 Афанасьев Б.А., Белоусов Б.Н., Жеглов Л.Ф., 2008
ISBN 978-5-7038-3040-6
 Оформление. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008

УДК 629.113(075.8)
ББК 39.33-04
П79

Рецензенты: кафедра «Специальные автомобили и бортовые
информационно-управляющие системы» Московского государственного
университета приборостроения и информатики;
д-р техн. наук, проф. А.В. Денисов
Авторы: Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Л.Ф. Жеглов,
В.Н. Зузов, Г.О. Котиев, А.А. Полунгян, А.Б. Фоминых

Проектирование полноприводных колесных машин: Учебник для вузов:
В 3 т. Т. 3 / Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Л.Ф. Жеглов и др.; Под ред. А.А. Полунгяна. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 432 с.: ил.

ISBN 978-5-7038-3043-7 (Т. 3)
ISBN 978-5-7038-3040-6

Учебник состоит из трех томов, в которых последовательно описаны общие вопросы проектирования колесных машин, а также методы расчета их агрегатов и систем,
основанные на математическом и физическом моделировании, причем не только для
детерминированных, но и для случайных условий нагружения. Особое внимание уделено полноприводным колесным машинам, получившим широкое распространение в связи с удовлетворительными показателями их устойчивости и проходимости.
В третьем томе изложены основные принципы проектирования системы подрессоривания, рулевого и тормозного управления, а также расчета несущей системы колесных машин. Рассмотрены адаптивные системы подрессоривания, способные изменять
свои упругодиссипативные свойства в зависимости от состояния опорной поверхности.
Показана возможность оценки энергопоглощающих свойств колесной машины при фронтальном и кософронтальном столкновении с препятствием. Приведен расчет деталей
сочлененного узла для колесной машины с прицепом и полуприцепом.
Содержание учебника соответствует программам и курсам лекций, которые авторы читают в МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Для студентов вузов и технических университетов машиностроительного профиля, обучающихся по специальностям «Автомобиле- и тракторостроение», «Многоцелевые гусеничные и колесные машины». Может быть полезен аспирантам, преподавателям и работникам промышленных предприятий.

П79

Оглавление

Предисловие  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1. Система подрессоривания колесных машин  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1. Общие сведения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Критерий и показатели плавности хода колесных машин  . . . . . . . . . . . . .
1.2.1. Воздействие вибрации на человека  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.2. Нормирование плавности хода  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Источники возмущения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4. Линейная система подрессоривания  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.1. Идеальная физическая система  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.2. Динамические системы, эквивалентные системе подрессоривания
колесных машин  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5. Нелинейная система подрессоривания  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6. Расчет системы подрессоривания в частотной и временной областях  . . .
1.7. Параметры и нагрузочные характеристики системы подрессоривания  . .
1.7.1. Расчет параметров системы подрессоривания  . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7.2. Определение нагрузочной характеристики упругого и демпфирующего устройств  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.8. Определение показателей плавности хода колесной машины
и нагрузочных режимов элементов системы подрессоривания  . . . . . . . . .
1.9. Направляющее устройство . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9.1. Схемы направляющего устройства  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9.2. Характеристики направляющего устройства  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9.3. Определение кинематических параметров установки управляемых
колес  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9.4. Расчет элементов направляющего устройства  . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10. Металлические упругие элементы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10.1. Листовые рессоры  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10.2. Торсионы и пружины  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10.3. Стабилизатор поперечной устойчивости  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.11. Неметаллические упругие элементы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.11.1. Пневматические и пневмогидравлические упругие элементы  . . . .
1.11.2. Резиновые элементы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.12. Амортизаторы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.13. Оптимальная система подрессоривания  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.14. Автоматическая система подрессоривания  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Контрольные вопросы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6
7
7
9
9
10
14
19
19

23
40
48
58
58

60

69
73
73
76

83
90
101
101
119
124
128
128
141
145
152
163
181

1. Система подрессоривания колесных машин

2. Несущие системы и кабины  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1. Общие сведения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Нагрузочные режимы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Рамы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1. Определение напряженно-деформированного состояния рам
лонжеронного типа на базе теории тонкостенных упругих стержней . . . .
2.3.2. Определение напряженно-деформированного состояния рам
с помощью МКЭ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3. Поиск оптимального решения для рам лонжеронного типа  . . . . . . .
2.4. Кузова  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.1. Кузова полноприводных КМ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.2. Кузова автобусов и фургонов  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.3. Кузова бронированных и плавающих КМ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5. Кабины  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.1. Общие сведения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.2. Нагрузки, действующие на кабины  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.3. Определение напряженно-деформированного состояния кабины  . .
2.6. Создание кузовных конструкций из композиционных материалов  . . . . . .
2.6.1. Особенности проектирования конструкций из полимерных
композиционных материалов  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6.2. Крупногабаритные кузовные конструкции из полимерных
композиционных материалов  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6.3. Использование композиционных материалов в кузовах машин
специального назначения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6.4. Алгоритм проектирования и способы получения трехслойных
конструкций  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7. Пассивная безопасность колесных машин  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7.1. Общие положения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7.2. Влияние конструкции и технологии изготовления на пассивную
безопасность  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7.3. Методы исследования пассивной безопасности  . . . . . . . . . . . . . . . .
Контрольные вопросы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. Рулевое управление  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1. Общие сведения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Схема поворота колесной машины  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Схемы и типы рулевого привода  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4. Расчет основных параметров криволинейного движения колесной
машины при управлении углами поворота колес  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5. Оценочные параметры и показатели рулевого управления  . . . . . . . . . . . .
3.6. Расчет рулевого механизма и привода  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.1. Основные соотношения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.2. Расчет рулевого механизма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.3. Расчет деталей рулевого привода  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Оглавление

182
182
187
191

191

200
213
229
229
251
260
264
264
266
272
277

277

280

284

290
297
297

299
301
318
319
319
321
329

332
341
345
345
346
350

3.7. Расчет усилителя рулевого управления  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7.1. Статический расчет  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7.2. Гидравлический расчет  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7.3. Динамический расчет  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.8. Гидростатическое рулевое управление  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9. Рулевое управление сочлененных колесных машин  . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9.1. Выбор размеров и масс звеньев  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9.2. Расчет момента сопротивления повороту  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9.3. Расчет радиуса поворота  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9.4. Выбор оптимального расположения цилиндров поворота звеньев  . .
3.9.5. Выбор схемы включения насосов гидравлической системы
рулевого управления  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.10. Маневрирование колесной машиной на плаву . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Контрольные вопросы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. Тормозное управление  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1. Общие сведения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. Нагрузочные режимы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. Тормозные механизмы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.1. Барабанные тормозные механизмы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.2. Дисковые тормозные механизмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4. Тормозные приводы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5. Расчет колесных тормозных механизмов  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6. Вспомогательная тормозная система  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.7. Регуляторы тормозных сил  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8. Антиблокировочные системы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8.1. Назначение и технические требования  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8.2. Принцип действия  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8.3. Структурные схемы установки  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8.4. Особенности технических решений  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Контрольные вопросы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Список рекомендуемой литературы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Предметный указатель  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Оглавление

353
353
354
357
363
365
365
369
371
374

375
377
378
379
379
387
391
391
396
398
405
407
410
415
415
416
421
424
428
429
430

1. Система подрессоривания колесных машин

Предисловие

Прогресс в конструкции колесных машин (КМ) в настоящее время невозможен
без внедрения автоматизированных электронных систем управления, как отдельными агрегатами, так и всей машиной в целом.
В современном транспортном машиностроении помимо металлических упругих элементов в системах подрессоривания широко используют пневматические и
пневмогидравлические упругие элементы. Они не только позволили повысить плавность хода КМ, но дали возможность создать адаптивные системы подрессоривания,
которые автоматически приспосабливаются к конкретным условиям движения по различным типам дорог. Для проектирования таких систем разработаны методы расчета, учитывающие соответствующие возмущения и позволяющие получать требуемые показатели плавности хода.
В практике проектирования полноприводных КМ имеют место различные варианты рулевого управления: с управляемыми колесами передних осей, передних и
задних осей, со всеми управляемыми колесами и даже с колесными опорами, поворачивающимися на большие углы, что обеспечивает возможность кроме кругового
движения двигаться перпендикулярно или под углом к продольной оси КМ. Теоретические разработки позволяют в перспективе проектировать дистанционное рулевое управление, обеспечивающее следящее действие системы, т. е. осуществлять обратную связь между управляемыми колесами и рулевым штурвалом. Автоматизация
управления КМ существенным образом коснулась тормозной системы. При проектировании тормозной системы КМ составляют математическую модель, которая учитывает динамические процессы торможения, и просчитывают все силы, действующие на колесо в тормозном режиме, причем тормозной привод проектируют таким
образом, чтобы можно было корректировать и дозировать тормозную силу. Это позволяет оценить сцепные параметры колесного движителя с опорной поверхностью
и обеспечить не только эффективное торможение, но и требуемые параметры устойчивости. С появлением метода конечных элементов расчеты несущих систем стали
значительно точнее, что дало возможность решать вопросы пассивной безопасности
КМ и доводить ее до требуемых параметров. Это очень важно, так как каждая разрабатываемая конструкция КМ должна соответствовать целому ряду стандартов пассивной безопасности. Кроме того, натурные испытания на пассивную безопасность
требуют больших материальных затрат, поэтому внедрение аналитических решений
дает еще и весомый экономический эффект.
Материал между авторами третьего тома распределен следующим образом: предисловие – А.А. Полунгян; § 1.1–1.11 – Л.Ф. Жеглов; § 1.12 и 1.13 – Л.Ф. Жеглов и
Г.О. Котиев; гл. 2 (кроме  § 2.6 ) – В.Н. Зузов; § 2.6 – Б.А. Афанасьев; главы 3, 4 –
Б.Н. Белоусов, А.А. Полунгян и А.Б. Фоминых.
Авторы надеются, что данный учебник восполнит недостающую учебную литературу для подготовки специалистов в области расчетов систем и агрегатов колесных машин и с благодарностью примут все критические замечания и пожелания
читателей.

1. СИСТЕМА ПОДРЕССОРИВАНИЯ КОЛЕСНЫХ МАШИН

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Системой подрессования (подвеской) называют совокупность устройств,
обеспечивающих упругую связь между несущей системой и мостами или
колесами и предназначенных для снижения интенсивности вибрации и динамических нагрузок, которые действуют на человека, перевозимый груз и
элементы конструкции колесной машины (КМ) при ее движении по неровной поверхности дороги. Подвеска осуществляет передачу всех сил и моментов, действующих со стороны колеса, на несущую систему и позволяет
регулировать положение кузова в зависимости от статической нагрузки. При
использовании в качестве виброизоляции кузова КМ регулируемой или управляемой системы подрессоривания связь между несущей системой и колесами может быть как упругой, так и жесткой. Подвеска состоит из направляющего, упругого и демпфирующего устройств.
Направляющее устройство частично или полностью воспринимает силы
и моменты, действующие на колеса, и определяет характер их перемещений
относительно несущей системы. Упругое устройство передает в основном
вертикальные силы, действующие со стороны колес на несущую систему.
Для уменьшения поперечного крена кузова применяют дополнительное упругое устройство — стабилизатор поперечной устойчивости. Демпфирующее устройство обеспечивает необходимое затухание колебаний кузова и
колес.
Упругое и демпфирующее устройства подвески практически полностью
обеспечивают виброизоляцию кузова КМ, а также снижение динамических
нагрузок, действующих на ее элементы.
Подвески классифицируют в основном по типу кинематической схемы
направляющего устройства, упругого и демпфирующего элементов. Кинематическая схема направляющего устройства определяет характер связи отдельных колес между собой и с несущей системой КМ.
Подвески подразделяют на зависимые и независимые. Зависимые подвески бывают с поперечной и продольной связями. При поперечной связи
оба колеса одного моста установлены на жесткой оси. Подвески с продольными связями называют балансирными.
При независимой подвеске каждое колесо автономно подвешивают к несущей системе, что делает несвязанными перемещения колес одного моста

1. Система подрессоривания колесных машин

или борта. В случае применения независимой подвески наилучшим образом
сочетаются кинематические схемы подвески и привода рулевого управления,
обеспечивается устойчивое движение КМ при больших скоростях, высокая
плавность хода при относительно малых размерах упругого элемента, а также уменьшается масса неподрессоренных частей КМ.

Рис. 1.1. Схема определения параметров устройств системы подрессоривания

Упругие элементы бывают металлическими, пневматическими, пневмогидравлическими, резиновыми и комбинированными. К металлическим упругим элементам относятся листовые рессоры, спиральные пружины (цилиндрические и конические), торсионы. Перспективным является использование
в подвесках КМ пневматических и пневмогидравлических упругих элементов. В пневмогидравлических элементах, как и в пневматических, рабочим
телом является газ, а силы, действующие со стороны колеса, передаются сжимаемому газу через жидкость. Резиновые упругие элементы широко применяют как вспомогательные (корректирующие и ограничительные) и установочные детали, способствующие снижению вибрации.
Демпфирующие элементы (амортизаторы) в зависимости от используемого рабочего тела подразделяют на гидравлические, пневматические и фрикционные. В подвесках КМ преимущественно применяют гидравлические
амортизаторы, в которых используются вязкие жидкости, истекающие через
ограниченное сечение — калиброванное отверстие или зазор.
Основные требования при проектировании системы подрессоривания КМ:
обеспечение плавности хода, снижение динамических нагрузок на элементы конструкции и опорную поверхность в заданном частотном диапазоне;
повышение устойчивости и управляемости;
обеспечение надежности системы подрессоривания.
Проектирование системы подрессоривания КМ, независимо от типа кинематической схемы направляющего устройства, упругого и демпфирующего элементов, целесообразно проводить в определенном порядке, позволяющем обеспечивать наиболее полное выполнение указанных требований
(рис. 1.1). Условно процесс проектирования системы подрессоривания можно разбить на три последовательных этапа:
1) выбор основных параметров;
2) определение нагрузочных характеристик;
3) расчет конструктивных параметров.

1.2. КРИТЕРИЙ И ПОКАЗАТЕЛИ ПЛАВНОСТИ ХОДА
КОЛЕСНЫХ МАШИН

Под плавностью хода понимают качество КМ, характеризующее вибрационную безопасность водителя, пассажиров, перевозимых грузов и ее
собственных агрегатов от воздействия вибрации, которая имеет место при
движении КМ. Далее будет рассмотрена вибрационная безопасность только человека.

1.2.1. Воздействие вибрации на человека

Возникающие при эксплуатации КМ колебания ее элементов оказывают
влияние не только на их техническое состояние, но и на человека, находящегося вблизи источника вибрации или в непосредственном контакте с ним.

1.2. Критерий и показатели плавности хода колесных машин

1. Система подрессоривания колесных машин

Длительное воздействие вибрации нарушает нормальное состояние человека, влияет на производительность труда и качество выполняемой им работы.
Действие вибрации на человека определяется ее направлением, интенсивностью, спектром частот, продолжительностью и местом приложения возмущения, а также индивидуальными особенностями человека.
Зависимость среднего квадратического отклонения 
z
σ&& вертикального виброускорения сидящего человека от частоты f колебаний при его постоянной
вибронагруженности приведена на рис. 1.2 (кривые
«равного ощущения»).
На рисунке видно, что в диапазоне частот
4...8 Гц повышается чувствительность организма человека к вибрации. Причина этого заключается, очевидно, в резонансных явлениях различных частей
тела человека и внутренних органов. Большинство
кривых «равного ощущения» получено при воздействии на человека гармонической вибрации. При
случайной вибрации кривые «равного ощущения»
в различных диапазонах частот имеют общий характер, но количественно отличаются от полученных при гармонической вибрации.

1.2.2. Нормирование плавности хода

Вибрация при постоянном воздействии оказывает неблагоприятное влияние на организм человека, поэтому ее нормируют. Общий подход к нормированию вибрации заключается в ограничении виброускорения или виброскорости, измеренных на рабочем месте человека-оператора в зависимости от
направления действия вибрации, ее частоты и продолжительности. Отметим,
что плавность хода КМ характеризуется общей вибрацией, т. е. вибрацией,
которая передается через опорные поверхности на тело сидящего человека.
Для гигиенической оценки вибрации, действующей на человека, используют
следующие методы:
интегральный — показатели вибрационной нагрузки определяют во всем
заданном частотным диапазоне;
раздельно-частотный — заданный частотный диапазон разбивают на поддиапазоны, в каждом из которых рассчитывают показатели вибрационной
нагрузки.
При нормировании вибрации, передаваемой человеку, кривые «равного ощущения» впервые стали использовать в стандарте ИСО, который устанавливает допускаемые средние квадратические отклонения виброускорения в третьоктавных полосах частот в диапазоне среднегеометрических
частот 0,8...80,0 Гц при различной продолжительности действия вибрации.

Рис. 1.2. Кривые «равного ощущения» при гармонической вибрации:
1 – порог ощущений; 2 – начало неприятных ощущений

Этот стандарт предусматривает оценку как гармонической, так и случайной вибрации.
Аналогичный подход к нормированию вибрации использован в
ГОСТ 12.1.012, положения которого являются основой определения критерия и показателей плавности хода КМ.
В качестве критерия плавности хода вводят критерий «безопасность»,
не допускающий нарушения здоровья человека-оператора и пассажиров. Показатели плавности хода обычно назначают по выходной величине, которой
является вертикальное виброускорение или вертикальная виброскорость. Эти
выходные величины измеряют на сиденье водителя или пассажира. Следует
отметить, что при оценке вибрационной нагрузки на человека предпочтительной выходной величиной является виброускорение. Для санитарного нормирования и контроля интенсивность вибрации можно оценить средним квадратическим отклонением 
z
σ&& вертикального виброускорения, а также его логарифмическим уровнем

0
,
20lg
z

z
z
Lσ
σ

σ
=
&&

&&
&&

где
z
Lσ&& — в дБ;
0
z
σ&&  — пороговое среднее квадратическое отклонение вертикального виброускорения, 
0
z
σ&&  = 10–6 м/с2.
Среднее квадратическое отклонение 
z
σ&& называют контролируемым параметром.
Плавность хода КМ определяют при постоянной вибрации в диапазоне
частот 0,7...22,4 Гц.
Нормируемыми показателями вибрационной нагрузки на человека являются одночисловые параметры (интегральная оценка) или спектр (раздельно-частотная оценка) вибрации. К одночисловым параметрам относится скорректированное по частоте значение контролируемого параметра, с
помощью которого учитывается неоднозначность восприятия человеком вибрации с различным спектром частот. Скорректированное по частоте значение контролируемого параметра и его логарифмический уровень вычисляют следующим образом:

2

1
(
) ;
n

z
zi
zi
i
k
=
σ
σ
= ∑
&&
&&
&&
%

(1.1)

0,1(
)

1
,
10lg
10
zi
kzi
n
L
L
z
i
L
σ +
σ
=
=
∑
&&
&&
%&&

где
,
zi
zi
Lσ
σ&&
&&  — среднее квадратическое отклонение вертикального виброускорения и его логарифмический уровень в i-й октавной или третьоктавной

1.2. Критерий и показатели плавности хода колесных машин

1. Система подрессоривания колесных машин

частотной полосе; 
,
zi
kzi
k
L
&&
&&  — весовой коэффициент для контролируемого параметра и его логарифмический уровень в i-й полосе частот, 
20lg
;
kzi
zi
L
k
=
&&
&&

n — число полос в нормируемом диапазоне частот.
Значения весовых коэффициентов приведены в табл. 1.1. Согласно санитарным нормам, для одночислового параметра 
z
σ&& вибрационной нагрузки
на человека при длительности смены 8 ч и общей вибрации нормативное значение составляет 0,56 м/с2, а его логарифмический уровень — 115 дБ.

При определении вибрационной нагрузки на человека с использованием
спектра вибрации нормируемыми показателями являются среднее квадратическое отклонение виброускорения или его логарифмический уровень в третьоктавных или октавных полосах частот (табл. 1.2).
При постоянной вибрации норму вибрационной нагрузки на человека
устанавливают в соответствии с нормативными скорректированными по частоте или спектральными значениями контролируемого параметра при действии вибрации в течение 8 ч, а также с использованием зависимости этих
значений от длительности действия вибрации. В последнем случае норма
вибрационной нагрузки на человека в соответствии со скорректированным 
z
σ&&
%

Таблица 1.1. Значения весового коэффициента и его логарифмического уровня
для контролируемого параметра

    fц, Гц                         
zi
k&&  для полосы частот                             
kzi
L && для полосы частот

третьоктавной
октавной
третьоктавной
октавной

0,8
0,45
–
–7
–
1,0
0,5
0,50
–6
–6
1,25
0,56
–
–5
–
1,6
0,63
–
–4
–
2,0
0,71
0,71
–3
–3
2,5
0,8
–
–2
–
3,15
0,9
–
–1
–
4,0
1,0
1,0
0
0
5,0
1,0
–
0
–
6,3
1,0
–
0
–
8,0
1,0
1,0
0
0
10,0
0,8
–
–2
–
12,5
0,63
–
–4
–
16,0
0,5
0,5
–6
–6
20,0
0,4
–
–8
–

по частоте и спектральным 
zi
σ&&  значениями контролируемого параметра при
длительности воздействия вибрации менее 8 ч (480 мин) равна:

виб
8
480 ;
zt
z
T
σ
σ
=
&&
&&
%
%
   

виб
8
480 ,
zit
zi
T
σ
σ
=
&&
&&

где 
8
8
,
z
zi
σ
σ
&&
&&
%
 — нормы вибрационной нагрузки 
z
σ&&
%  и 
zi
σ&&  на человека при
длительности воздействия вибрации 8 ч; Tвиб — длительность действия вибрации, мин. При Tвиб < 30 мин за норму принимают значение контролируемого параметра, вычисленное при Tвиб = 30 мин.
В случае применения интегрального и раздельно-частотного методов
оценки вибрационной нагрузки на человека можно прийти к различным результатам. В качестве приоритетного рекомендуется использовать метод раздельно-частотной оценки.
При определении показателей плавности хода машины с учетом вертикального, а также продольного и поперечного виброускорений вибрацию оценивают раздельно по каждому из них. При этом для продольной и поперечной вибрации контролируемые параметры и нормируемые показатели остаются прежними (аналогичными вертикальной вибрации). Другие значения

Таблица 1.2. Санитарные нормы спектральных показателей
вибрационной нагрузки

     fц, Гц                   
,
zi
σ&&  м/с2, для полосы частот                     
,
zi
Lσ&&  дБ, для полосы частот

третьоктавной
октавной
третьоктавной
октавной

0,8
0,71
–
117
–
1,0
0,63
1,10
116
121
1,25
0,56
–
115
–
1,6
0,50
–
114
–
2,0
0,45
0,79
113
118
2,5
0,40
–
112
–
3,15
0,355
–
111
–
4,0
0,315
0,57
110
115
5,0
0,315
–
110
–
6,3
0,315
–
110
–
8,0
0,315
0,6
110
116
10,0
0,40
–
112
–
12,5
0,50
–
114
–
16,0
0,63
1,13
116
121
20,0
0,80
–
118
–

1.2. Критерий и показатели плавности хода колесных машин