輪式裝載機(jī)振動(dòng)的應(yīng)對(duì)措施

滑 明

秦皇島港股份有限公司流動(dòng)機(jī)械分公司 河北 秦皇島066000

輪式裝載機(jī)是我國(guó)應(yīng)用最廣泛的工程機(jī)械之一,其性能的好壞和工程建設(shè)的進(jìn)度和效率息息相關(guān)[1]。目前,不管是在產(chǎn)量方面,還是在產(chǎn)品的外觀造型和品質(zhì)方面,我國(guó)的輪式裝載機(jī)行業(yè)都有了明顯的進(jìn)步,并逐漸發(fā)展成輪式裝載機(jī)的生產(chǎn)大國(guó),同時(shí)也良好的帶動(dòng)了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。然而因?yàn)檩喪窖b載機(jī)的工作環(huán)境的地面狀況都非常差,現(xiàn)階段我國(guó)生產(chǎn)的輪式裝載機(jī)前后橋和車架之間主要通過螺栓進(jìn)行緊固和聯(lián)接,裝載機(jī)在運(yùn)行和轉(zhuǎn)場(chǎng)行駛的過程中,其產(chǎn)生的振動(dòng)不僅不利于運(yùn)行的穩(wěn)定性和乘坐的舒適性,還很容易發(fā)生鏟裝物料的散落現(xiàn)象,同時(shí)還會(huì)影響輪式裝載機(jī)的行駛速度,進(jìn)而阻礙輪式裝載機(jī)的運(yùn)行效率。為了最大限度的發(fā)揮輪式裝載機(jī)應(yīng)有的作用,控制其振動(dòng)幅度至關(guān)重要。

一、輪式裝載機(jī)振動(dòng)的主要因素

(一)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)。輪式裝載機(jī)在行駛過程中,由于路面不平,汽缸內(nèi)的燃?xì)鈮毫瓦\(yùn)動(dòng)件的不平衡慣性力周期性變化,都會(huì)造成曲軸系統(tǒng)和整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)在車架上的振動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致和車架相連的相關(guān)零件等產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。

(二)制動(dòng)系統(tǒng)。裝載機(jī)在制動(dòng)過程中,行駛方向的慣性力和作用在輪胎上的地面制動(dòng)力所形成的力矩會(huì)造成前橋負(fù)荷增大,后橋負(fù)荷減小,因此提高了整個(gè)裝載機(jī)的振動(dòng)幅度,同時(shí)在制動(dòng)過程中,制動(dòng)器也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),并出現(xiàn)噪音。

(三)工作裝置和物料。工作裝置和物料的振動(dòng)是因?yàn)楣ぷ餮b置本身懸臂式的結(jié)構(gòu)形式、裝載機(jī)在行駛過程中路面的不平和裝載機(jī)其他產(chǎn)生振動(dòng)的系統(tǒng)傳遞過來的振動(dòng)所致,工作裝置和物料的振動(dòng)不僅會(huì)通過和工作裝置聯(lián)接的各個(gè)鉸接點(diǎn)傳遞給車架,而且還會(huì)對(duì)工作裝置液壓系統(tǒng)造成沖擊,從而導(dǎo)致物料散落甚至損壞。

二、輪式裝載機(jī)振動(dòng)的應(yīng)對(duì)措施

(一)合理設(shè)置運(yùn)行參數(shù)。輪式裝載機(jī)在行駛過程中產(chǎn)生振動(dòng)的主要原因是因?yàn)檐圀w的振動(dòng)固有頻率恰好在路面起伏不平所造成的干擾作用頻率范圍以內(nèi),也就是說是因?yàn)榘l(fā)生共振導(dǎo)致的[2]。為了預(yù)防共振的出現(xiàn),在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算車體振動(dòng)的特性,使車體振動(dòng)的固定頻率處在路面不平造成的干擾頻率范圍以外。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),路面不平造成的干擾頻率越大,行車速度也就越快,而路面起伏不平的波長(zhǎng)范圍就越小,因此應(yīng)通過多次實(shí)測(cè)來確定常規(guī)路面的平均波長(zhǎng)范圍,使不同速度造成的干擾頻率控制在一個(gè)較小的范圍內(nèi),以此為設(shè)計(jì)提供有效參考。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中,必須盡可能的增大軸距,并通過性能更好的結(jié)構(gòu)和材料來減少整個(gè)裝載機(jī)的質(zhì)量,分布質(zhì)量盡可能的靠近車體質(zhì)心,以便減少繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,除此之外,還應(yīng)研發(fā)或者購(gòu)入阻尼系數(shù)較大和彈性系數(shù)較小的裝載機(jī)專用輪胎。

(二)加強(qiáng)裝載機(jī)座椅的隔振和消振效果。加強(qiáng)輪式裝載機(jī)座椅的隔振和消振效果盡管無法從根本上改善整個(gè)裝載機(jī)的振動(dòng),但是能夠有效提高座椅的舒適度,同時(shí)還應(yīng)盡可能的研發(fā)或者購(gòu)入工程機(jī)械專用的座椅,并且在駕駛室和車架的聯(lián)接處增設(shè)橡膠減振塊,以便降低車架和駕駛室之間振動(dòng)的傳遞率。由于工程機(jī)械專用座椅的研發(fā)和改造所用的成本較低,因此這一措施在現(xiàn)階段得到了廣泛應(yīng)用。

(三)控制裝載機(jī)后車架的振動(dòng)。控制裝載機(jī)后車架的振動(dòng)主要有兩種方法:第一,在后車架和后驅(qū)動(dòng)橋之間應(yīng)用可控油氣懸掛技術(shù),來隔離和減少輪式裝載機(jī)在行駛過程中受路面作用產(chǎn)生的振動(dòng);第二,應(yīng)用動(dòng)力吸振的原理,通過附加的彈性元件、阻尼元件和輔助質(zhì)量塊形成的動(dòng)力作用來降低后車架振動(dòng)的幅度,并結(jié)合實(shí)際情況準(zhǔn)確地測(cè)算激勵(lì)振幅和圓頻率,以此為依據(jù)來選擇減振質(zhì)量、減振彈性元件剛度和阻尼,一旦工作場(chǎng)地發(fā)生變化,必須重新核算并進(jìn)行調(diào)整,因此,這種方法必須把減振質(zhì)量設(shè)計(jì)成積木式,并把彈性元件設(shè)計(jì)成層積式。

(四)控制后車架和傳動(dòng)系統(tǒng)之間的振動(dòng)傳遞。在裝載機(jī)后車架和發(fā)動(dòng)機(jī)的多個(gè)支撐點(diǎn)中安裝橡膠減振塊,不僅能夠借助橡膠減振塊的彈性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)自身的振動(dòng)進(jìn)行緩沖,還能在最大程度上降低對(duì)后車架和發(fā)動(dòng)機(jī)的傳遞,發(fā)揮雙向隔振的作用,而且橡膠減振塊的阻尼作用也能有效吸收并轉(zhuǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)和后車架的振動(dòng)能量,從而發(fā)揮減少振動(dòng)的作用[3]。現(xiàn)階段,輪式裝載機(jī)應(yīng)用最廣泛的是3點(diǎn)雙向減振懸架,裝載機(jī)的后車架和動(dòng)力也可以通過3點(diǎn)雙向減振懸架來進(jìn)行聯(lián)接,這種結(jié)構(gòu)能夠避免由于制造誤差或者裝配過程中螺栓擰緊力矩不均等原因?qū)е碌南到y(tǒng)內(nèi)應(yīng)力。

(五)控制工作裝置的振動(dòng)。工作裝置的振動(dòng)可以通過阻尼動(dòng)力吸振的原理進(jìn)行控制,因?yàn)橹圃斐杀颈容^低,因此這種方法在國(guó)內(nèi)外得到了許多工程機(jī)械制造商的高度關(guān)注。具體來說,根據(jù)輪式裝載機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)的特點(diǎn),借助于合理的油氣懸掛油路,把現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)多路換向閥的動(dòng)臂聯(lián)處于中位閉鎖狀態(tài),將工作裝置和前車架近似的剛性聯(lián)接轉(zhuǎn)變成具有合理阻尼的彈性聯(lián)接,該聯(lián)接性質(zhì)的轉(zhuǎn)變具有一定的可控性,如果輪式裝載機(jī)在鏟掘作業(yè)過程中,為了確保工作裝置的剛度充分,這種系統(tǒng)會(huì)處在閉鎖狀態(tài),不發(fā)揮作用;如果輪式裝載機(jī)的行駛速度較高,駕駛員也能夠?qū)@種系統(tǒng)展開控制和操縱,從而發(fā)揮該系統(tǒng)的作用,實(shí)現(xiàn)吸振和減振的目的。

三、結(jié)語(yǔ)

控制輪式裝載機(jī)的振動(dòng)屬于一個(gè)系統(tǒng)性的工程,僅僅從某一個(gè)方面展開工作并不能取得良好的效果,必須通過振動(dòng)控制的各個(gè)原因,在開發(fā)裝載機(jī)新產(chǎn)品和改造老產(chǎn)品的過程中進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃,合理設(shè)置運(yùn)行參數(shù),加強(qiáng)裝載機(jī)座椅的隔振和消振效果,并控制裝載機(jī)后車架的振動(dòng)、工作裝置的振動(dòng)、后車架和傳動(dòng)系統(tǒng)之間的振動(dòng)傳遞,才能進(jìn)一步提高輪式裝載機(jī)的可靠性、穩(wěn)定性、舒適性和工作效率。