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宁波驾校 大型机械驾驶室减振设计 机械驾驶室减振设计 驾驶室减振设计 减振设计 目录：
1、从驾驶员所承受的振动来源来看2、其传递机理较为复杂3、发动机的悬置设计发动机在工作过程中的振动原因主要是不平衡力和力矩4、需要配合使用解除耦合后的各自由度方向的刚度与相应的阻尼系数5、具体到悬置设计的细节方面6、对于大型机械而言7、在试验时以快速傅里叶变换为以及 工程机械在水利工程、道路施工、矿山等场合得到大量的使用,其性能的可靠性直接影响到工程建设的正常开展。
这类机械的设计时通常采用静态设计,设计理念上更多的是考虑机械的强度、耐久性等和机械的工作性质直接相关因素。
但从实际使用情况来看,国产的大型工程机械普遍存在着施工过程中振动过大的问题,这将间接影响设备的抗疲劳特性和操作人员的舒适性和操作的稳定性。
由于工程机械的工作环境恶劣,车体结构的振动问题更加明显,驾驶室减振设计机械驾驶室减振设计直接影响到驾驶员的舒适性和驾驶的安全性。
因此对于大型工程机械而言,控制车体振动尤其是驾驶室的振动,寻求有效的减震设计方法,对于提高驾驶员的舒适度和车体驾驶室构件的疲劳寿命都是有重要意义的。
大型工程机械的振动控制问题是个非常复杂的问题,本文将这一问题缩小到驾驶室的减振设计上,主要通过发动机悬置位置的优化设计,以及基于模态分析和被动隔振理论来降低驾驶室的振动效应。
早期的汽车发动机减振方法是利用硫化橡胶,但硫化橡胶在耐油和耐高温方面表现不够理想。
20世纪40年代设计出了液压悬置装置来降低发动机的振幅,并取得了较好的使用效果。
但液压悬置减振装置在高频激励下会出现动态硬化的问题,已经逐渐不适应汽车发动机减振的要求。上述几类减振方式都属于被动减振技术,在此基础上,随着发动机减振技术的进步,机械驾驶室减振设计大型机械驾驶室减振设计半主动减振技术开始应用到发动机减振中,这类减振技术的代表作是半主动控制式液压悬置装置,这类减振技术的应用最为广泛。尽管后来又出现了由被动减振器、激振器等所构成的主动减振技术,这一技术能够较好的实现降噪性能,但结构非常复杂,在恶劣工作环境下的工程车辆较少使用。在工程车辆驾驶室的舒适度设计方面,主要所依据的是动态舒适性理论,用以评价驾驶人员在驾驶室振动的条件下对主观舒适程度。
从驾驶员所承受的振动来源来看
从驾驶员所承受的振动来源来看,主要是受发动机的周期性振动和来自于路面的随机激励。
其传递机理较为复杂
其传递机理较为复杂,跟发动机、驾驶室、座椅等的减振都有关系。因此为便于分析,本文中只针对驾驶室的减振问题展开研究。大型工程机械驾驶室的减振设计如前文所述,驾驶室的振源激励主要来自于路面和发动机及其传动机构。来自于路面的振源激励具有很大的随机性,要进行理论分析非常困难。加之在需要使用大型工程机械的场合机械的运动速度一般都较慢,随之产生的路面激振频率较低。因此相比之下,减振设计驾驶室减振设计大型机械的发动机在运行时一直都处在高速运转状态,由此产生的激振频率很高,也更容易导致构件的疲劳损坏,实践证明发动机及其附件的疲劳损坏主要是由发动机周期激振力产生的交变应力引起的。从物理背景来看,工程机械的驾驶室所受到的振动激励主要来从车架传递到台架,驾驶室的振动行为属于被动响应。为了便于分析,将驾驶室的隔振系统进行简化,以单自由度弹簧阻尼系统来对驾驶室受到振动激励过程进行分析。
发动机的悬置设计发动机在工作过程中的振动原因主要是不平衡力和力矩
发动机的悬置设计发动机在工作过程中的振动原因主要是不平衡力和力矩,这类振动不仅会引起车架的的振动,也会形成较强烈的噪声,不仅会影响到构件的使用寿命也会影响驾驶员的舒适度。要缓解发动机振动所造成的负面影响,采用悬置的设计方式是比较有效的途径,其实现方式是在动力总成和车架之间加入弹性支承元件。悬置设计方式的理论基础是发动机解耦理论,通过解除发动机六个自由度解耦,改变发动机的支撑位置,从而实现发动机自由度间振动耦合的解除。
需要配合使用解除耦合后的各自由度方向的刚度与相应的阻尼系数
此外,需要配合使用解除耦合后的各自由度方向的刚度与相应的阻尼系数,但应注意在解耦之后振动最强的自由度方向的共振控制,可应用主动隔振理论来确定减震器的刚度和阻尼系数。采用合适的刚度和阻尼系数的目的在于控制发动机悬置系统的减振区域。
具体到悬置设计的细节方面
具体到悬置设计的细节方面,主要是确定发动机支撑的数目和相应的布置位置。在考虑发动机动力总成悬置系统的支撑数目时,考虑的因素包括承重量和激振力两大类。在设计时通常都会依据车辆类型的不同选择三点或者四点支撑方式。
对于大型机械而言
对于大型机械而言,在实践中一般都会采用四点支撑的方式,本文中作为算例的发动机属于某型重型挖掘机的发动机。因此采用经典的四点支撑。其支撑位置选择在飞轮端和风扇端,上述两个位置分别设置两个对称的支撑点,采用支撑对称的目的在于后期解耦方便。从布置的方式上看,主要有平置、汇聚和斜置三种典型布置方式,具体采用哪种方式取决于发动机周围附属配件的布局方式以及车架所能提供的空间有关。本文中不重点讨论减振支撑的布置方式,因此仍然采用平置式的减振布置方式。悬置系统的动力学分析为减少研究成本,在支撑的材料上选用橡胶减振器。由前节所述,由于采用的是四个平置式的橡胶减震器,因此可以在进行力学分析时将其简化为三个互相垂直的弹簧阻尼系统,从而可以构建一个发动机主动隔振的力学模型。驾驶室模态试验在上述基本力学分析的基础上,进一步采用驾驶室模态试验的方法来检验整个驾驶室的减振效果,大型机械驾驶室减振设计宁波驾校其目的在于掌握驾驶室的动态特性和找出驾驶室结构上的薄弱部位,同时以试验为基础还可以调整驾驶室减震器的系数匹配,减小驾驶室的整体振动响应。
在试验时以快速傅里叶变换为以及
在试验时以快速傅里叶变换为以及,测量激振力和振动响应之间的关系,从而得到二者之间的传递函数,而模态分析的目的是通过实现来实现传递函数的曲线拟合和确定结构的模态参数。本试验中采用LMS模态测试分析软件,驾驶室所受的激振用力锤激振器来模拟。在试验时用力锤敲击驾驶室从而制造出1-200HZ脉冲信号。通过记录下在不同激振频率下驾驶室结构的反应来确定驾驶室各个构件的强度,以及应该避免的激振频率。在得到这些基础数据后可为后续的驾驶室减振设计的选择悬置系统的减振区域的临界值,使得驾驶室所有构件的固有频率都能够位于减振器的减振区域内,从而起到抑制驾驶室结构的振动响应。
