司機室振動源抑制技術的概述

孫儒中

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

【關 鍵 詞】 司機室； 懸架減振技術；彈性連接

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

0、概述

起重機在作業及行駛時，通過座椅使司機處于較嚴重的受振狀態，因此司機的不適反應強烈，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司機室的措施顯得異常重要。

1、司機室的振動源

起重機振動是由加速、制動、軌道接頭不良和其他各種原因造成的。起重機結構的剛度不足使司機室振動更為嚴重。缺少相應的防振減振設備；起重機大小車電機未采用變頻器；各機構的高速旋轉件不平衡，聯軸器對中不夠精確；車輪輪緣和載重小車對軌道周期性沖擊；起重機通過鋼軌接頭時振動及齒輪傳動裝置內有碰撞等。

2、司機室振動控制方法

通?？刂普駝臃椒ǚ譃橹鲃涌刂坪捅粍涌刂疲褐鲃涌刂剖轻槍φ裨吹目刂?，減少振動的產生，如控制高速旋轉件的動平衡。提高聯軸器的對中度，，輪軌的平直度等。被動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。起重機司機室的振動控制方法一般采用被動控制方法。本文僅對起重機機車司機室振動控制技術作初步探討。

2.1司機室彈性連接法

司機室總成與主梁、走臺之間采用彈性連接（減振橡膠墊塊），達到緩沖和隔振的目的。駕駛室相對主梁振動時，橡膠墊塊承受垂直方向和水平方向的沖擊載荷，從結構上起到彈性隔振作用。

2.2座椅懸架減振技術

座椅懸架減振技術是最常用、最有效的一種方法，彈性、阻尼處理是一種降低結構系統振動量級的途徑，它將振動能轉變為彈性能、熱能而耗散掉。它分為被動懸架系統、主動懸架系統、半主動懸架系統。

2.2.1被動懸架系統

被動懸架系統可分為線性懸架系統和非線性懸架系統，被動懸架系統的阻尼與剛度參數一般是按經驗設計或優化設計方法選擇的，且一經選定，起重機在各種工況及行駛過程中就無法進行調節。由于參數不能隨機選擇或調節這一缺陷，限制了被動懸架系統性能的進一步完善。在此對線性懸架系統、非線性懸架系統進行綜述一下。

2.2.1.1線性懸架系統

線性懸架系統由不需提供動力的一些彈性元件及阻尼件構成。其缺陷在于：若剛度設計過大，則使系統的固有頻率過大，將使低頻隔振得效果較差，無法滿足司機的舒適性要求。若設計值太小，則要求座椅需要大的位移及振動行程，過大位移會因為總體空間的限制難實現，較大振動的行程會讓司機操縱忙亂，極易發生安全事故。

2.2.1.2非線性懸架系統

為避免線性懸架系統存在的低頻隔振效果差、位移過大及振動行程大等問題。研究人員開始借助線性彈性元件與具有某一曲面的構件相配合的機構，以實現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現；或是利用線性螺旋彈簧構建分段不等剛度的非線性彈性。

2.2.2主動控制座椅懸架

當選定座椅隔振系統的參數，就不能隨著軌道及其起吊激勵的變化而改變，不能滿足乘坐舒適性要求，就此人們開發出主動控制隔振系統。其特點是，它能依據采集的數據，主動調整所需要的控制力，同時也可以維持或改善舒適性及操縱安全性。主動控制懸架系統主要是把高壓氣體、液體作為能量。目前采用的主要有：用機械控制的氣動或液壓—氣動系統、電一氣動系統、電液系統、電一動力學系統等。主動懸架控制座椅可很明顯改善車輛乘坐舒適性，有效隔離多種振動激勵，但它的成本高、結構比較復雜、可靠性較低、能耗大，使其應用范圍受到限制。但研究結果表明，主動控制系統是從本質上解決隔離振動有效方法，具有廣泛的應用前景。

2.2.3半主動控制座椅懸架

半主動懸架系統主要是以輸入少量的調節能量來局部改變懸架系統的動特性（剛度或阻尼系數），結構簡單、成本低、可靠性高，因系統動特性變化很小，僅消耗振動能量，故穩定性好，而減小振動的能力幾乎和主動懸架一樣，半主動懸架系統能克服主動懸架系統故的成本高、結構比較復雜、可靠性較低、能耗大等問題，故具有更大的發展前景。

3、結論

充分分析我國抑制起重機司機室振動的發展概況，不難發現幾乎都停留在座椅線性懸架系統的基礎上，國內對彈性連接法、座椅非線性懸架系統、主動控制座椅懸架系統和半主動控制座椅懸架系統的應用很少。作者希望通過對起重機司機室振動抑制措施的綜述，為起重機生產廠家及相關科研院所找準研究方向，使國內起重機司機室振動控制技術達到世界先進行列。

參考文獻

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