司機(jī)室振動(dòng)源抑制技術(shù)的概述

孫儒中

【摘 要】 初步探討了起重機(jī)司機(jī)室的彈性連接技術(shù)、座椅懸架減振技術(shù)，分析目前存在的問題，為未來抑制起重機(jī)司機(jī)室振動(dòng)的控制技術(shù)研究提供了方向。

【關(guān) 鍵 詞】 司機(jī)室； 懸架減振技術(shù)；彈性連接

【中圖分類號】TH2【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0265-01

0、概述

起重機(jī)在作業(yè)及行駛時(shí)，通過座椅使司機(jī)處于較嚴(yán)重的受振狀態(tài)，因此司機(jī)的不適反應(yīng)強(qiáng)烈，易于疲勞，降低工作效率，直至影響健康，易患脊椎勞損和胃下垂等疾病，因此研究抑制起重機(jī)司機(jī)室的措施顯得異常重要。

1、司機(jī)室的振動(dòng)源

起重機(jī)振動(dòng)是由加速、制動(dòng)、軌道接頭不良和其他各種原因造成的。起重機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度不足使司機(jī)室振動(dòng)更為嚴(yán)重。缺少相應(yīng)的防振減振設(shè)備；起重機(jī)大小車電機(jī)未采用變頻器；各機(jī)構(gòu)的高速旋轉(zhuǎn)件不平衡，聯(lián)軸器對中不夠精確；車輪輪緣和載重小車對軌道周期性沖擊；起重機(jī)通過鋼軌接頭時(shí)振動(dòng)及齒輪傳動(dòng)裝置內(nèi)有碰撞等。

2、司機(jī)室振動(dòng)控制方法

通常控制振動(dòng)方法分為主動(dòng)控制和被動(dòng)控制：主動(dòng)控制是針對振源的控制，減少振動(dòng)的產(chǎn)生，如控制高速旋轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡。提高聯(lián)軸器的對中度，，輪軌的平直度等。被動(dòng)控制是針對傳播通道和傳播媒介的控制方法，它具體分為隔振、阻尼2種方法。起重機(jī)司機(jī)室的振動(dòng)控制方法一般采用被動(dòng)控制方法。本文僅對起重機(jī)機(jī)車司機(jī)室振動(dòng)控制技術(shù)作初步探討。

2.1司機(jī)室彈性連接法

司機(jī)室總成與主梁、走臺(tái)之間采用彈性連接（減振橡膠墊塊），達(dá)到緩沖和隔振的目的。駕駛室相對主梁振動(dòng)時(shí)，橡膠墊塊承受垂直方向和水平方向的沖擊載荷，從結(jié)構(gòu)上起到彈性隔振作用。

2.2座椅懸架減振技術(shù)

座椅懸架減振技術(shù)是最常用、最有效的一種方法，彈性、阻尼處理是一種降低結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動(dòng)量級的途徑，它將振動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥阅?、熱能而耗散掉。它分為被?dòng)懸架系統(tǒng)、主動(dòng)懸架系統(tǒng)、半主動(dòng)懸架系統(tǒng)。

2.2.1被動(dòng)懸架系統(tǒng)

被動(dòng)懸架系統(tǒng)可分為線性懸架系統(tǒng)和非線性懸架系統(tǒng)，被動(dòng)懸架系統(tǒng)的阻尼與剛度參數(shù)一般是按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)或優(yōu)化設(shè)計(jì)方法選擇的，且一經(jīng)選定，起重機(jī)在各種工況及行駛過程中就無法進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于參數(shù)不能隨機(jī)選擇或調(diào)節(jié)這一缺陷，限制了被動(dòng)懸架系統(tǒng)性能的進(jìn)一步完善。在此對線性懸架系統(tǒng)、非線性懸架系統(tǒng)進(jìn)行綜述一下。

2.2.1.1線性懸架系統(tǒng)

線性懸架系統(tǒng)由不需提供動(dòng)力的一些彈性元件及阻尼件構(gòu)成。其缺陷在于：若剛度設(shè)計(jì)過大，則使系統(tǒng)的固有頻率過大，將使低頻隔振得效果較差，無法滿足司機(jī)的舒適性要求。若設(shè)計(jì)值太小，則要求座椅需要大的位移及振動(dòng)行程，過大位移會(huì)因?yàn)榭傮w空間的限制難實(shí)現(xiàn)，較大振動(dòng)的行程會(huì)讓司機(jī)操縱忙亂，極易發(fā)生安全事故。

2.2.1.2非線性懸架系統(tǒng)

為避免線性懸架系統(tǒng)存在的低頻隔振效果差、位移過大及振動(dòng)行程大等問題。研究人員開始借助線性彈性元件與具有某一曲面的構(gòu)件相配合的機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)任意給定的非線性彈性特性；或是使用具有非線性特性的彈性元件，如空氣囊、變螺距、變直徑和變簧絲直徑的螺旋彈簧來實(shí)現(xiàn)；或是利用線性螺旋彈簧構(gòu)建分段不等剛度的非線性彈性。

2.2.2主動(dòng)控制座椅懸架

當(dāng)選定座椅隔振系統(tǒng)的參數(shù)，就不能隨著軌道及其起吊激勵(lì)的變化而改變，不能滿足乘坐舒適性要求，就此人們開發(fā)出主動(dòng)控制隔振系統(tǒng)。其特點(diǎn)是，它能依據(jù)采集的數(shù)據(jù)，主動(dòng)調(diào)整所需要的控制力，同時(shí)也可以維持或改善舒適性及操縱安全性。主動(dòng)控制懸架系統(tǒng)主要是把高壓氣體、液體作為能量。目前采用的主要有：用機(jī)械控制的氣動(dòng)或液壓—?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)、電一氣動(dòng)系統(tǒng)、電液系統(tǒng)、電一動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)等。主動(dòng)懸架控制座椅可很明顯改善車輛乘坐舒適性，有效隔離多種振動(dòng)激勵(lì)，但它的成本高、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、可靠性較低、能耗大，使其應(yīng)用范圍受到限制。但研究結(jié)果表明，主動(dòng)控制系統(tǒng)是從本質(zhì)上解決隔離振動(dòng)有效方法，具有廣泛的應(yīng)用前景。

2.2.3半主動(dòng)控制座椅懸架

半主動(dòng)懸架系統(tǒng)主要是以輸入少量的調(diào)節(jié)能量來局部改變懸架系統(tǒng)的動(dòng)特性（剛度或阻尼系數(shù)），結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高，因系統(tǒng)動(dòng)特性變化很小，僅消耗振動(dòng)能量，故穩(wěn)定性好，而減小振動(dòng)的能力幾乎和主動(dòng)懸架一樣，半主動(dòng)懸架系統(tǒng)能克服主動(dòng)懸架系統(tǒng)故的成本高、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、可靠性較低、能耗大等問題，故具有更大的發(fā)展前景。

3、結(jié)論

充分分析我國抑制起重機(jī)司機(jī)室振動(dòng)的發(fā)展概況，不難發(fā)現(xiàn)幾乎都停留在座椅線性懸架系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)對彈性連接法、座椅非線性懸架系統(tǒng)、主動(dòng)控制座椅懸架系統(tǒng)和半主動(dòng)控制座椅懸架系統(tǒng)的應(yīng)用很少。作者希望通過對起重機(jī)司機(jī)室振動(dòng)抑制措施的綜述，為起重機(jī)生產(chǎn)廠家及相關(guān)科研院所找準(zhǔn)研究方向，使國內(nèi)起重機(jī)司機(jī)室振動(dòng)控制技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)行列。

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