隧道施工用輪式裝載機減振方法與維修保養方法

冉東旭

摘要：振動不僅降低操作人員的舒適感，而且還會對設備內部其他各個部件造成破壞，影響整個裝載機的使用壽命，不利于隧道工程施工。基于此，對輪式裝載機結構進行簡單介紹，闡述輪式裝載機減振方法與維修保養方法，以此為提升輪式裝載機的性能提供支持。

關鍵詞：隧道工程；輪式裝載機；減振方法；維修保養

0? ?引言

輪式裝載機運行時，隨著發動機的轉動，機體可能產生明顯的振動問題。明顯的振動不僅降低操作人員的舒適感，而且還會對設備內部其他各個部件造成破壞，影響整個設備的使用壽命，不利于隧道工程施工。所以在實際施工過程中，應采取科學、合理的方式對振動問題進行抑制。同時還應定期維修保養，以提升輪式裝載機的性能，使其在隧道施工中發揮出最大的作用。

1? ?輪式裝載機概述

輪式裝載機是一個內部結構較為復雜的設備，其中主要動力系統、傳動系統、轉向系統、液壓系統、工作裝置系統、制動系統、電氣系統、車架、駕駛室、防翻滾與落物保護裝置等構成。

動力系統主要通過柴油的燃燒產生動力，以驅動整個設備運行。傳動系統將柴油機產生的驅動力傳輸給設備中各個運動模塊。液壓系統主要用于改變壓強，以此提升驅動作用力。制動系統用于控制設備減速、停止，為裝載機作業提供支持。電氣系統，用于顯示設備運行狀態。轉向系統用于控制設備的運動方向。

駕駛室主要為工作人員提供設備的操作平臺。防翻滾與落物保護裝置，用于防止設備運行中出現翻滾問題，并避免高空墜物對駕駛室內工作人員的生命安全造成危害。車架用于安裝與固定設備內各個部件。工作裝置用于完成裝載、挖掘等工作的。輪式裝載機結構如圖1所示。

2? ?輪式裝載機減振方法

2.1? ?振源控制

為了降低輪式裝載機的振動頻率，必須要對振源進行控制，具體來說，主要從三個方面著手：

首先，在設計過程中，設計人員應將振動控制作核心內容之一，根據輪式裝載機的實際需求，結合以往的工作經驗，設計出發電機系統結構。之后以此為基礎，通過有限元分析等方式，對發動機設計方案的性能、安全性、穩定性、振動頻率等予以分析，尋找出其中存在的問題，并不斷完善發動機系統結構，確保發動機系統性能良好的基礎上，最大程度上降低發動機產生的振動問題[1]。

其次，在制造過程中，制造方應嚴格按照設計方案對發動機內部各零部件進行指導，確保每個零件的規格尺寸、材料等均滿足預期要求，以提升整個發動機系統的性能。

最后，在發動機使用過程中，還要定期對發動機進行維修保養，延緩發動機的損壞速度，降低各種故障的發生率等，以使發動機在施工時具備良好的性能。

2.2? ?合理地設置控制參數

大量實踐表明，輪式裝載機運行時的振動，主要是由于車體振動固有頻率處于路面起伏不平所引起干擾作用頻率范圍內，即與地面共振引發的。為了降低設備的振動水平，需要對共振進行控制。而想要達到這一目的，則應在設計階段，對設備振動特性予以全面分析，確保其振動固定頻率在路面可能引起的干擾頻率范圍之外。

有研究指出，對于路面干擾頻率來說，與行車速度呈正相關關系，而與路面起伏不平的波長呈負相關關系。隧道施工路面凹凸不平，所產生的干擾頻率范圍較廣，因而在設計過程中，應盡量縮減裝載機的軸距，并采用高質量的材料。內部各部件安裝時，盡量分布在車體質心的周邊，降低繞質心的轉動慣量值。另外，還要注重輪胎的選擇，要確保其具備較高的阻尼系數，并盡量降低彈性系數。

2.3? ?振動隔離方案

2.3.1? ?橡膠隔離

輪式裝載機運行時，采取有效的振動隔離方案，可降低振動對設備性能及內部人員舒適感的影響。為了達到這一目的，可以在發動機與后車架之間，通過多點支撐的方式，并固定一些橡膠塊，用于對振動的抵抗。橡膠自身具有一定彈性，當發動機產生振動后，彈性力會抵消一部分振動力，只有很少一部分力能傳輸到車架上。

目前，橡膠隔離元件的類型有很多，針對受力情況的不同，可以劃分成壓縮型隔離元件、剪切型元件、壓縮-剪切復合型元件等3種類型。壓縮型隔離元件結構簡單，加工容易，同時自振頻率高，常用在豎直方向振動的抵抗。剪切型元件自振頻率不高，但強度低。壓縮-剪切復合型元件融合了上述兩種元件的優點，耐久性更強，可靠性更好，因而在輪式裝載機中更加常見[2]。

2.3.2? ?螺旋鋼絲繩隔振

螺旋鋼絲繩具有很多優良性能，如頻率低而阻尼高、頻率高而剛度低、參數可以隨意設置等，因而將其安裝到輪式裝載機中，能夠大幅度抑制機體產生的振動。同時，相對于常規橡膠減振器，其抗油性更強，耐腐蝕性更好，抗溫差及抗高溫性更加優良，且元件體積更小，因而近年來應用較為廣泛。

鋼絲繩減振設計時，主要考慮元件自身非線性遲滯特性，即便設備出現共振問題，也會將鋼絲繩的加速度傳遞率控制在一定以內。若外界激勵頻率與隔振器固有頻率相近，當振幅提高后，鋼絲繩則變得越來越柔軟，從而對固有頻率予以調節，進而實現抑制共振的目的。螺旋鋼絲繩隔振器如圖2所示。

2.3.3? ?液壓隔振

常規橡膠支撐當中，主要由金屬板件與橡膠兩部分構成，其結構較為簡單，造價相對較低，但動剛度與阻尼損失角的特性曲線，不會隨著激勵頻率的變化而改變。

針對這一情況，在常規橡膠支撐的基礎上，增設液壓阻尼元件，以此研發出液壓隔振裝置，從而大大提升了該裝置的隔振效果。有研究表明，該裝置處于10Hz的頻率條件下，動剛度將達到谷值；處于20Hz的頻率條件下，動剛度將達到峰值，之后逐漸下降；達到30Hz時，動剛度開始保持平穩。在5～25Hz頻率范圍內，該裝置的阻尼損失角相對較高[3]。液壓隔離動剛度變化曲線如圖3所示。液壓隔離阻尼損失角變化曲線如圖4所示。

通過優化后，液壓支撐的動剛度與阻尼損失角存在一定的變頻特性，裝載機頻率較低時，可產生較高的阻尼，以逐漸抵消設備產生的振動問題；裝載機頻率較高時，則產生較高的動剛度，以此快速抑制振動頻率。

3? ?輪式裝載機維修保養方法

為了確保輪式裝載機在隧道施工中發揮出最大的作用，還應采取科學、合理的方式進行維修保養，其中，維護保養共分6類，具體為如下[4]：

3.1? ?日維護

日維護由操作人員完成，每天施工前與施工后，分別對裝載機予以檢查，具體包括：

查看發動機機油面，若處于油標尺的下方，需立即添加機油；若在油標尺的上方，需判斷機油增加的原因，并盡心適當處理。對設備內部發動機、液壓泵等重要裝置予以檢查，判斷各裝置是否出現過熱、損傷等問題。

對設備內部密封件予以檢查，判斷這些元器件是否出現漏油、漏水、漏氣等問題。檢查設備電氣系統，判斷系統是否出現漏電、短路等問題。對車身表面的污漬、灰塵予以清理。觀察設備整體或各部件上是否出現異響等。

3.2? ?周維護

以1周為一個周期，由維修人員對設備進行檢修，具體包括：

根據裝載機的說明書的內容，向其中添加符合要求的油液。對粗濾器、濾芯等元件予以清洗，使得各元件表面保持潔凈，降低各元件堵塞問題的發生率。對皮帶、風扇予以檢查，判斷元件是否出現松動，并及時將固定元件擰緊。

對與蓄電池予以檢查，判斷電解池液面水平與密度是否符合規定要求，若不符合要求，需立即添加蒸餾水。測量踏板行程，并適當進行調整。對油門、制動系統等操作元器件予以檢查，判斷這些元件是否出現卡滯等問題，并針對具體原因，做出相應調整。

3.3? ?月維護

以一個月為一個周期，由維修人員對裝載機予以檢修，不僅要包括日維護與周維護的內容，而且還應包括：

對設備內部所有細濾器予以清洗，使細濾器保持潔凈，可將油液中的雜質更好地過濾。對輪胎予以檢測，判斷氣壓是否處于0.27～0.39MPa范圍內，若氣壓不足，應及時補氣。觀察輪胎表面是否出現損傷，若發現嚴重損傷，應更換新的輪胎。對設備主要的受力機構進行檢查，如車架、工作裝置等，判斷這些機構表面是否出現裂縫、損傷等。

3.4? ?季維護

以一個季度為一個周期，由維修人員對裝載機予以檢修，除上述內容之外，還應包括：

對發動機冷卻裝置予以檢查，并清除冷卻裝置中附著的雜質。在發電機等元件內，加入適量的滑脂，以提升內部各元件的潤滑性，以免出現嚴重的磨損問題，同時對電路板、電氣元件、電路等予以檢查，判斷電氣系統是否存在漏電、高壓等安全隱患，若發現問題，及時更換新的元件或線纜。

對發動機氣門間隙予以清理，去除其中進入的雜物，保證氣門間隙具有良好性能。對噴嘴予以檢測，判斷其噴射壓力、角度、射程是否符合要求，若不符合要求，應及時予以調節。

每年春秋兩季，由于氣溫變化較大，對裝載機內部各模塊油液具有不同的要求，因而在這一時期，應定期對各模塊的油液予以更換，以確保油液符合季節的要求。對液壓系統予以檢查，判斷液壓缸是否出現沉降，必要情況下，應對液壓系統內部各元器件進行更換，以保證液壓系統的密封性等。

3.5? ?半年維護

以半年為一個周期，由維修人員對裝載機予以檢修，在上述內容的基礎上，還包括：對發動機機油殼、燃油箱與管理予以清理。對運動副予以清理，并根據規定要求，向運動副內添加潤滑油。對電氣儀表、指示燈予以檢查等。

3.6? ?年維護

以一年為一個周期，由維修人員對裝載機予以檢修，主要是對設備內部各個部件進行全面的檢查，尋找出各個部件出現的細微問題，并根據問題的具體情況，采取合理的方式予以處理，問題較輕時，可進行適當的修復，若問題較為嚴重，則應更換全新的部件。

4? ?結束語

明顯的振動不僅降低操作人員的舒適感，而且還會對設備內部其他各個部件造成破壞，影響整個設備的使用壽命，不利于隧道工程施工。為了確保輪式裝載機安全、穩定地運行，需要控制振動源、合理地設置控制參數，并采取相應的振動隔離方案，同時還要以一天、一周、一個月、一個季度、半年及一年為一個周期，定期對裝載機進行維修保養。

參考文獻

[1] 魏加潔，孟令超，李曉楓，等.輪式裝載機舒適性試驗評估與減振控制[J].工程機械，2022，53（11）：77-80+10-11.

[2] 韓冬，王正蘭，王威.某型輪式裝載機鉗盤式制動器活塞拆卸工具的改進[J].工程機械與維修，2021，26（2）：27.

[3] 陶偉，劉志強，陳世斌，等.基于模糊控制的輪式裝載機駕駛室懸架減振設計[J].公路交通科技，2020，37（11）：118-129.

[4] 王海興.輪式裝載機制動系統故障質量分析及質量控制措施[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（17）：35-36.