THE THEORETICAL FOUNDATIONS OF VIBRATION DAMPERS BY ROLLING FRICTION

L. M. Bondarenko, S. A. Yakovlev, I. E. Kramar, A. I. Shaptala

Abstract


Purpose. There are some unresolved issues in vibration damping – the lack of engineering calculations for the vibration dampers by rolling friction; the absence of evidence of their application appropriateness. Considering this fact, the authors suggest to prove that the dampers based on rolling friction, are similar in rate of oscillation damping by hydraulic shock absorbers. At the same time, they are easier for the hydraulic design, and easily amenable to manual adjustment, both in automatic and manual mode. Methodology. Fixed techniques of practice in order to determine amplitudes of the oscillations of a shock absorber led to a predetermined result and will apply this theory in the calculation of other vibration dampers. Findings. Analysis of the formulas and graphs leads to the following conclusions and recommendations: 1) the nature of the oscillation damping at vibration dampers by rolling friction is close to their decay in the viscous resistance; 2) when conducting the necessary experiments the shock absorber rolling can be recommended as alternatives to hydraulic ones. The research results of this task will help implement the new trend in reduction of dynamic loads in vehicles. Originality. With the help of theoretical curves to determine the coefficients of rolling friction the dependences for determining the amplitudes of the oscillations in the vertical movement of cargo were obtained. At the same time, the previously proposed analytical dependence for determining the coefficient of rolling friction contains only conventional mechanical constants of the contacting bodies and there geometrical dimensions. Practical value. Due to the existing well-known disadvantages of hydraulic shock absorbers it would be logical to apply shock absorbers that are technologically convenient in manufacturing and easy to adjust the damping rate. The proposed theory can be used in the design of shock absorbers rolling as an alternative to the hydraulic shock absorbers of machines.


Keywords


vibrations; damping; rod; friction; suppression; bearings; shock absorbers

References


Sakhno V.P., Bezborodova H.B., Maiak M.M., Sharai S.M. Avtomobili: tiahovo-shvidkisni vlastyvosti ta palyvna ekonomichnist [Cars: traction-speed characteristics and fuel efficiency]. Kyiv, Vydavnytstvo «KVShch», Publ., 2000. 174 p.

Bondarenko L.M., Dovbnia M.P., Loveikin V.S. Deformatsiini opory v mashynakh [The deformation of the support in cars]. Dnipropetrovsk,Dnipro-VAL Publ., 2002. 200 p.

Hashchuk M.P., Nikipchuk S.V. Zumovleni zvolozhenistiu dorohy, akustychnym vyprominiuvanniam ta prokovzuvanniam shyn skladovi koefitsiienta oporu kochenniu kolesa transportnoi mashyny [Сomponents of rolling resistance coefficient of a wheel in a transport vehicle due to road humidity, acoustic radiation and tire scrubbing]. Visnyk Natsionalnoho universytetu «Lvivska politekhnika». Dynamika, mitsnist ta proektuvannia mashyn i pryladiv [Bulletin of National University «Lviv Polytechnic». Dynamics, strength and design of machines and devices], 2012, no. 730, pp. 14-21.

Hashchuk P.M., Myskiv T.H. Teoriia avtomobilia: Koleso [The theory of the car: Wheel]. Lviv, Ukrainski tekhnolohii Publ., 2010. 254 p.

Hashchuk P.M., Nikinchuk S.V. Fenomenolohichne y modelne oznachennia poniattia «koefitsiient oporu kochenniu» kolesa transportnoi mashyny [Phenomenological model and the definition of «rolling resistance coefficient» of the vehicle wheel]. Visnyk Natsionalnoho universytetu «Lvivska politekhnika». Dynamika, mitsnist ta proektuvannia mashyn i pryladiv [Bulletin of National University «Lviv Polytechnic». Dynamics, strength and design of machines and devices], 2013, no. 759, pp. 16-25.

Dzhonson K. Mekhanika kontaktnogo vzaimodeystviya [Mechanics of contact interaction]. Moscow, MirPubl., 1989. 510 p.

Kuzmenko A.G. Metod podobiya v reshenii kontaktnykh zadach dlya dvoyakoy krivizny [Method of similarity in the solution of contact problems for double curvature]. Problemy trybolohii – ProblemsofTribology, 2008, no. 2, pp. 25-55.

Kuzmenko A.G. Plasticheskiy kontakt tel dvoyakoy krivizny [Plastic contact of double curvature bodies]. Problemy trybolohii – ProblemsofTribology, 2009, no. 1, pp. 46-64.

Kukhar V.V. Funktsionalnaya svyaz neravnomernosti deformatsii s koeffitsientom kontaktnogo treniya pri plasticheskoy osadke zagotovok [The functional relation of non-uniformity deformation with the coefficient of contact friction during plastic upsetting]. Problemy trybolohii – ProblemsofTribology, 2009, no. 1, pp. 91-96.

Bondarenko L.M., Yakovliev S.O., Kramar I.E., Shaptala O.I. Umovy kochennia bez prokovzuvannia til pry riznykh skhemakh dotyku [Conditions of rolling without slipping of the bodies under various schemes of touch]. Conduct of modern science 2014. Materials of X Scientific and Practical Conf. (30.11–7.12.2014),Sheffield, 2014, pp. 12-17.

Fufayev N.A. Prosteyshiye teorii kacheniya kolesa [The elementary theory of rolling wheels]. Gorkiy, GGU im. Lobachevskogo Publ., 1984, 27 p.

Reynolds O. On rulling friction. Philosophical Transactions of the Royal Society, 1875, vol. 166, pp. 155-174.

Mitschke M., Wallentowiz H. Dynamik der Kraftfahrzeuge. Berlin, Springer Publ., 2010. 709 p.

Tabor D. The mechnism of roeling friction: the elastic range. Proc. of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 1955, vol. 229, issue 1177, pp. 198-220. doi: 10.1098/rspa.1955.0082.


GOST Style Citations


  1. Автомобілі: тягово-швідкісні властивості та паливна економічність / В. П. Сахно, Г. Б. Безбородова, М. М. Маяк, С. М. Шарай – Київ : КВЩ, 2000. – 174 с.
  2. Бондаренко, Л. М. Деформаційні опори в машинах / Л. М. Бондаренко, М. П. Довбня, В. С. Ловейкін. – Дніпропетровськ : Дніпро-VAL, 2002. – 200 с.
  3. Гащук, П. М. Зумовлені зволоженістю дороги, акустичним випромінюванням та проковзуванням шин складові коефіцієнта опору коченню колеса транспортної машини / М. П. Гащук, С. В. Нікіпчук // Вісн. нац. ун–ту «Львівська політехніка». – Львів, 2012. – № 730 : Дина-міка, міцність та проектування машин і приладів. – С. 14–21.
  4. Гащук, П. М. Теорія автомобіля: Колесо / П. М. Гащук, Т. Г. Миськів. – Львів : Укр. технології, 2010. – 254 с.
  5. Гащук, П. М. Феноменологічне й модельне означення поняття «коефіцієнт опору коченню» колеса транспортної машини / П. М. Гащук, С. В. Нікінчук // Вісн. нац. ун–ту «Львівська політехніка». – Львів, 2013. – № 759 : Динаміка, міцність та проектування машин і приладів. – С. 16–25.
  6. Джонсон, К. Механика контактного взаимодействия / К. Джонсон. – Москва : Мир, 1989. – 510 с.
  7. Кузьменко, А. Г. Метод подобия в решении контактных задач для двоякой кривизны / А. Г. Кузьменко // Проблеми трибології. – 2008. – № 2. – С. 25–55.
  8. Кузьменко, А. Г. Пластический контакт тел двоякой кривизны / А. Г. Кузьменко // Проблеми трибології. – 2009. – № 1. – С. 46–64.
  9. Кухарь, В. В. Функциональная связь неравномерности деформации с коэффициентом контактного трения при пластической осадке заготовок / В. В. Кухарь // Проблеми трибології. – 2009. – № 1. – С. 91–96.
  10. Умови кочення без проковзування тіл при різних схемах дотику / Л. М. Бондаренко, С. О. Яковлєв, І. Е. Крамар, О. І. Шаптала // Conduct of modern science – 2014 : Materials of X Scientific and Practical Conf. (30.11–7.12.2014). – Sheffield, 2014. – Р. 12–17.
  11. Фуфаев, Н. А. Простейшие теории качения колеса / Н. А. Фуфаев. – Горький : ГГУ им. Лобачевского, 1984. – 27 с.
  12. Reynolds, O. On rulling friction / O. Raynolds // Philosophical Transactions of the Royal Society. – 1875. – Vol. 166. – P. 155–174.
  13. Mitschke, M. Dynamik der Kraftfahrzeuge / M. Mitschke, H. Wallentowitz. – Berlin : Springer, 2010. – 709 p.
  14. Tabor, D. The mechnism of roeling friction: the elastic range / D. Tabor // Proc. of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. – 1955. – Vol. 229. – Iss. 1177. – P. 198–220. doi: 10.1098/rspa.1955.0082.


DOI: https://doi.org/10.15802/stp2015/49228

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)