弹性悬架履带推土机的减振特性分析.pdfVIP

学兔兔 郁录平，申宝成，李 欣，张 翠 (长安大学) 摘 要：分析弹性悬架推土机平衡架和减振弹簧的特性，证明对于来自路面的振动，推土机平衡架 是有减振作用的，其减振效果与路面波动的波长有关，也与平衡架的长度有关。利用建立的弹性悬架推 土机机体的两自由度数学模型，采用模态分析方法，分析了这种推土机行驶时机体的振动特性。主要结 论是：一般弹性悬架推土机行驶时机体的上下自由振动和俯仰自由振动都具有两个固有频率，这两个固 有频率的数值相同；当推土机在垂直方向平动时，如果减振弹簧弹性力的合力通过其机体的质心，则机 体的上下自由振动和俯仰自由振动各自只具有一个固有频率，并且得出了这两个固有频率的计算公式。 关键词：推土机；机架；振动；模态分析 大型履带式推土机都具有作业生产率高、单位 如图1所示，设平衡架的长度为a，中间布置有 施工量成本低的优点，但由于履带式推土机不是在 一 个减振弹簧，机器行走的路程为s，路面高度按 正常路面上行驶作业的，其受到地面的振动与冲击 h(s)变化。在忽略履带刚度的条件下，如果在某瞬 随着机型和工作载荷的增大而变得更加突出。中小 时，前轮处路面的高度增加h。为hl=h(s)，则后轮处 型推土机多数采用刚性或半刚性的悬挂机构，这些 路面的高度增加^：为hz= (s一口)。这样，平衡架中点 机构虽然有着结构简单、易维护的优点，但其减振效 A的高度增加Y 为： 果差。目前国外著名公司的大型推土机多采用黏弹 性悬挂机构。 推土机行走系统的振动为随机振动，其振动频 率分布在较宽的范围，并随机械作业工况的变化而 变化，但对机械影响较大的振动载荷有其主频分布 段。经过对未采取减振措施的履带式行走系进行研 究，文献[1】发现其振动频率在3～8 Hz之间，并以4．5 Hz频率为主振频。 黏弹性悬挂的履带式车辆，其减振弹簧的布置 通常有方式：1)在每个支重轮与台车架之间都布置 减振弹簧；2)将两个支重轮布置在一个平衡架上， 在平衡架与台车架之间布置减振弹簧。由于目前大 型推土机多有平衡架，所以本文仅讨论第二种方式。 1平衡架的性能分析 图1 平衡架的简化模型 作者简介：郁录平(1957一)，男，陕西人，工学硕士，教授，主要研究方向为工程机械新产品设计。 一 25— 学兔兔 减作用前面已经分析，下面我们仅分析平衡架上面 图2 推土机减振系统模型 的减振性能，此时用Y 表示前减振弹簧下端处的垂 2．2 自由振动分析 直位移，用y2表示后减振弹簧下端处的垂直位移。 令(5)式中的广义力向量F=0，即得到系统的自 设前减振弹簧刚度为k ，后减振弹簧刚度为 ，并且 由振动状态的微分方程： 认为整个推土机机体仅在其纵向平面内产生振动， Mx+Kx=0 (6) 一 26一 学兔兔 特征方程为： (7) 始位移为XT(0)= (0) (0)】 ： (0)0】