驾驶室减震器

驾驶室减震器

驾驶室减震器设计

厦门厦工机械股份有限公司卞周斌

摘要:

减震器的关键性能是隔震及使震动部件的冲击尽量少的传递到减震部件上，因此在理论减震器的刚度是越低越好。但橡胶的变形是有一定范围的当减震器橡胶变形超出其工作范围可看成是刚性连接。此时减震性能反而差了许多。关键词: 驾驶室减震器、额定载荷、刚性

由于消费者对工程机械产品舒适性要求的关注越来越高,工程机械的振动问题越来越受到关注,同时,振动往往还影响工程机械产品零部件的使用寿命。选用合适的减震器可以效地减小驾驶室的震动，,提高产品的可靠性与动态舒适性。缩短国内产品与国外产品的差距,提升国内工程机械企业的市场竞争能力。驾驶室减震器的发展

橡胶减震器

橡胶通过其本身的弹性特性对结构件的震动进行缓冲，实现减震功能，是最基本的减震形式。其特点是结构简单，易于制作各种形状，价格便宜。缺点是阻尼低，易共振，受力不均匀。适用于舒适性要求没那么高的部件。例如动力机支脚，水箱等部件因无舒适性要求通常采用该减震器。目前厦工的装载机也是采用该形似减震器，一方面有成本的需求，另一方面装载机的橡胶轮胎已经有了一层减震。所以橡胶减震器可大致满足要求。

硅油阻尼橡胶减震器

硅油橡胶减震器是对橡胶减震器的一种提升，利用硅油的阻尼特性增加减震器的阻尼特性。其结构原理大置如下图。

隔板

硅油由外壳完全密封。部件震动时中间轴受压时下降，挤压硅油空间油面上涨，硅油没有压缩空间所以压力由硅油液态传递给橡胶，橡胶受压缩小体积完成一次缓冲，其变形与冲击压力成线性上升的趋势。如下图。

这是其缓冲功能。与橡胶减震器对比其橡胶各部位承受的压力由硅油液态传递而来，因此受力变形更均衡，可实现同等材质承受更大的受力。因此减震器的空气密封性及其重要，注入硅油时抽真空处理，里面难免有空气残留，空气量在规定的范围内就是合格的。注入硅油后称重检查硅油的注入量。

同时硅油被隔板分为大腔与小腔，只能通过与外壳内壁很小的间隙互相流动，在中间轴下降时下腔硅油通过隔板缝隙流入上腔挤压橡胶。硅油粘性大通过细小缝隙会产生很大的阻力这是其阻尼原理。其阻尼特性为低频大阻尼、高频小阻尼的特点

可使驾驶室的减振区域在55Hz附近,整体减振效果好,有效地改善了高速空跑过程中驾驶室振颤的问题。

硅油阻尼弹簧橡胶减震器

所有的橡胶形式减震器都存在一个不足，橡胶长期受压后会塑性变形，同时其刚度也会不断提高缓冲性能不断降低，橡胶减震器还会出现螺栓松动的缺点需定时拧紧螺栓。硅油阻尼弹簧橡胶减震器，是针对该缺陷所开发的第三代减震器。

空气腔

弹簧

其结构特点是在硅油减震器的基础上再增加一个螺旋弹簧，同时其硅油是不完全加满的还有一个小小的空气腔，其工作原理如下。

部件震动时中间轴受压时下降弹簧受压缩，硅油液面上升，因空气腔的存在橡胶没有承受所有的压力只承受空气因体积压缩形成的压力，此时压力主要由弹簧承受。及小冲击完全可以由弹簧承受，弹簧不易塑性变形可避免橡胶变形的缺陷。当冲击继续加大空气腔压力上升则冲击压力由弹簧与橡胶共同承受。其变形初期由弹簧承受后期共同作用其线性有个刚度提升转折点的特点。如下图。

这是减震器的缓冲原理硅油弹簧减震器的阻尼原理与硅油减震器原理相同不作叙述。

减震器的性能参数的确定

减震器的关键性能是隔震及使震动部件的冲击尽量少的传递到减震部件上，因此在理论减震器的刚度是越低越好。但橡胶的变形是有一定范围的当减震器橡胶变形超出其工作范围可看成是刚性连接。此时减震性能反而差了许多。在这点上硅油弹簧减震器可很好的满足要求，因在其工作中一开始由弹簧承受，刚性小可很好的隔震小冲击，后续由弹簧与橡胶共同承受，刚性又比单独的橡胶减震器大可承受较大的冲击。是一个很理想的减震形式。

减震器根据其橡胶材料与结构形式会设定一个额定负载与静态刚性，满足用户正常的工作需求。用户选定减震器需计算其工况的额定载荷与静态刚性。

808驾驶室的为例

驾驶室总重量316kg

操作者、底板及附件365.2kg

总重量681.2kg

额定载荷为681.2X10/4=1703N

按整机行走时轴转速1500/min(考虑到工况，冲击较大计算时取1500/min) 求激振圆频率ω=1500/60×2?=157rad/s

取隔振系数0.25 则频率比N=1/?0.25=2 (频率比2-4.5)

22m•ω=1/22×681.2×157=4198N/mm 减震器总刚度K=1/N2•

一底板总成及操作者时刚度K1(均布)

K1=1/22×365.2×1572 =2250N/mm 2250/4=562.5 N/mm(单只刚度)

二计算驾驶室时刚度K2

K2=1/22×316×1572=1947N/mm

Ka=1947×760/1490=993N/mm 单只刚度496.5N/mm

Kb=1947×730/1490=954N/mm 单只刚度477N/mm

根据以上计算方式确定前后支撑刚度

K前=652.5+477=1039.5N/mm

K后=652.5+496.5=1059N/mm

注明;由于平台安装减震器左右间距700mm较窄不平稳，加之整机8T做回转或工况较恶劣的情况下所产生的惯量冲击会对驾驶室减震器起到一个反惯量冲击，有可能会出现轻微的点头现象，固减震器的刚度可适当提高，起到平稳作用。

可在原减震器上加加速度1.1G

即:K1=1039.5×1.1=1143.45N/mm

K2=1059×1.1=1164.9N/mm

总结 :

根据文中所列的计算方案技术减震器的额定负载与静态刚度特性以选定合适的减震器形式是做驾驶室设计的必要步骤，在设计中如出现驾驶室重量变化或加装一些比较重的东西时都必须重新计算驾驶室减震器的性能参数。否则会出现各种问题。