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装载机的减震方法-钢丝绳隔振器的选用

2017-04-14 15:36:44来源: 作者:xdnet

    振动和噪声是装载机工作时的两大公害。发动机是装载机主要振源, 振动不仅对发动机本身产生影响, 而且振动的传播直接影响到装载机的可靠性和使用寿命,同时使司机的乘坐舒适性变差,降低工作效率。因此,必须采用一些有效方法来减少振动。

 

    装载机振动的原因主要是装载机本身旋转部件的转动, 如发动机汽缸内燃气压力的周期性变化和运动件周期性变化的不平衡惯性力, 会使曲轴系统和发动机产生振动。外部的激励作用也使装载机产生振动,如装载机铲掘和卸料导致载荷发生变化,装载机行使时路面不平、车速和运动方向的变化使地面对轮胎作用力的大小和方向突然发生变化等。


    如果把轮式装载机作为一个系统来研究, 装载机本身是一个具有质量、弹簧和阻尼的振动系统,而振幅和频率是反映系统振动特性的两个重要参数。根据振动理论,激振力和位移的传递都与频率有关,显然振幅和频率间也存在内在的联系。频率分固有频率和激励频率。激励频率是轮式装载机的工作任务要求所确定的,是随机的、无法控制的(如装载机由地面不平度引起的激励)。而固有频率源自于装载机的结构和设计,主要由质量、质量分布、质心位置、刚度及轴距等多个因素影响和多个因素的交互作用所确定。因为固有频率其值正比于刚度, 反比于质量,且通常情况下,激励频率高于固有频率。当固有频率等于激励频率时,就会发生共振,发生共振时振幅最大。按振动规律,当频率比大于1. 414 时,即进入隔振区,使振动传递系数小于1,才有减振和隔振效果。因此,在设计过程中,装载机质量已确定时,适当降低其刚度, 有利于降低设备的固有频率。实际上,对应不同工件要求,通常都有一个最低刚度的限制值,例如作为驾乘座椅的悬架弹簧,其刚度不低于3 000 N m。若固有频率远远小于激励频率,不仅增大振动衰减率,而且还远离“共振区”,例如当阻尼比小于0. 1,频率比为3. 6 时,就可以衰减掉90%的振幅。设计时,选择合适的阻尼比能使系统在振动放大区的幅值,尤其是共振峰值有明显的衰减作用。如驾乘座椅悬架的阻尼比在0. 25 0. 50 范围内是较合适的。振动规律表明,有多种振动,就有多种振型,并且总是以最低的固有频率所对应的振型为主。轮式装载机行驶中, 在既有竖向线振动又有俯仰角振动的耦合振型时,为避免产生剧烈的俯仰振动,使激励频率大于俯仰角振动固有频率, 并且俯仰角振动固有频率大于竖向线振动固有频率,实践证明,这种情况是有利于系统的动态特性。


    装载机行驶中产生振动的根本原因在于车体的振动固有频率正好处于路面起伏不平所引起的干扰作用频率范围内,亦即发生共振而引起。为避免共振的发生,在设计时进行车体振动特性计算,使车体振动固定频率不处于路面可能引起的干扰频率范围之内。研究发现,路面干扰频率与行车速度成正比而与路面起伏不平的波长成反比。通过大量实测确定一般路面的平均波长范围, 将不同速度引起的干扰频率限制在一个较小的范围。在设计时,尽可能增大轴距, 并采用更优化的结构和材料使整机质量减小。分布质量尽可能靠近车体质心,以使绕质心的转动惯量小。此外,应选用更为理想的有较大阻尼系数和较小弹性系数的装载机专用轮胎。


    钢丝绳作为减振元件,具有低频大阻尼、高频低刚度、变参数的性能,因而能有效地降低机体振动。与传统的橡胶减振器相比。具有抗油、抗腐蚀、抗温差、抗高温、耐老化及体积小等优点,隔振效果主要取决于它的非线性迟滞特性。钢丝绳隔振器的加速度传递率与频率有关,即使在共振的情况下,钢丝绳隔振器的加速度传递率也小于1。因此,采用钢丝绳隔振器可以有效地抑制共振。当外界激励频率接近隔振器固有频率,振幅放大时,钢丝绳隔振器逐渐变软,使固有频率远离激振频率,钢丝绳隔振器的变频特性自动地改变固有频率,避免共振。

 

    随着人们对装载机性能要求的不断提高, 传统的减振技术越来越不能满足要求, 采用新的减振技术势在必行。今后,装载机产品一方面要继续应用现代设计方法和手段,采用先进的制造技术,提高发动机的设计制造水平, 从而减少或消除发动机工作过程中所产生的有害激振力和力矩; 另一方面要采用控制有效、造价合理的发动机减振系统,使其全面发挥作用,从而减少发动机振动对装载机性能的影响,提高装载机的可靠性、舒适性和作业效率,进而提高产品在市场上的竞争能力。


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