振动压路机橡胶减速器动态性能度验研究

作者:苏峰
　　摘要 介绍振动压路机振动轮与机架间橡胶减振器静、动态性能参数的度难方法；分析振动轮在不同频率下不同振幅情况下，减振器性能能参数的变化规律，为开展振动轮—土壤系统研究提供依据。
　　关键词：橡胶 减振器 参数 试验
　　为避免振动压路机振动轮向机架以上传递振动，改善整机操纵性能和舒适性能，作为主要减振单元的振动轮与机架间橡胶减振器是关键元件。橡胶减振器的性能参数随振动轮工作状况的改变而变化。确定其动态性能参数是开展振动轮及振动压路机各种研究的必要条件。
　　1 性能参数
　　橡胶减振器的性能表现为对振动系统的阻尼作用。试验研究表明，目前应用的橡胶减振器并不完全符合粘性阻尼的假设，更具有结构阻尼的性质，其特点是，阻力大小与振动位移成正比，方向则与速度方向相反，宜采用复刚度K*表示。

K*=K′+J·K′′=K′（1+Jη）

　式中K*---复刚度，N/m， K′---存储弹性常数，N/m（表法与变形同相位的刚度大小），K′′---损坏弹性常数，N/m（表示与变形有90o相位差的刚度大小），η---损耗系数，η=K′/K′′=tgφ,φ---同一时间内载荷超前变表相位角，J----虚数单位。
　　2 性能试验
　　本次试验研究选择某厂YZ10型振动压路机振动轮与机架间的橡胶减振器，在德国产Scheck激振系统上进行性能试验。试验系统见图1。

　　2.1 静态性能试验
　　根据国家标准《振动压路机用橡胶减振器技术条件》的规定，按一定的加载速度加载。橡胶减振器的静剪切刚度为：

Kg=Pg/Sg=166.67kN/m

　式中Pg---剪切负荷，N（由前机架分配重量，橡胶减振器布置型式及数量确定），Sg---剪切变形量，cm。
　　2.2 动态性能试验
　　（1）试验方法 根据国家有关标准，采用非谐振法，将构胶减振器系统简化成图2所示的单自由度系统模型，其运动方程是：

　　若已知力F和位移x 间的相位φ，由上式的矢量平衡方程，等号两边的实部和虚部分别相等。

K′=(F·cosφ/x)+Mω2 K′′= F·sinφ/x η=Fsinφ/Fcos+Mω2x

　式中F---正弦激励力力幅，N。x----位移响应幅值，m，φ----同一时间内载荷超前位移的相位角，o，ω----激励频率，1/s，M----系统当量质量，kg。
　　（2）试验工况 模拟橡胶减振器在振动轮作业过程中的真实载荷特性。振动压路机作业工况的改变主要体现在振动轮的工作频率和工作振幅的不同组合上。在大量试验统计分析及压实的基础上，结合具体施工要求和压实对象，各参数已有了较合理的取值范围。据此，进行不同工作频率多种工况的试验研究。
　　在不同试验工况下，橡胶减振器的动态性能试验参数值见表1看出，橡胶减振器复刚度模K*随频率而变化。在振动轮工作频率段内，K′随频率增大而增大。在不同动力幅时（相当于振动不同工作振幅），K*的变化具有相似过程。它表明橡胶减振器内部阻尼特性随频率而变化的本质关系。橡胶减振器动态性能对动力幅值的依赖关系也可由表1看出。它表明在一定的预载和一定工作频率下，不同动力幅值的作用，会引起不同位移及相位角的变化，引起K*随动力幅增加而呈增长的趋势，在不同的动力幅范围内，有不同的K*变化率。由橡胶减振器的动态性能试验还可看出，不论复刚度模K*还是变形同相位存储弹性常数K′均大于橡胶减振器的静剪切刚度。

　　3 结论
　　橡胶减振器的动态性能不同于其静态性能，又受材质成分，温度，油浸，老化，日照等因素的影响。用先进和试验设备，模拟橡胶减振器动态负荷，通过试验确定其性能参数，是目前切实可行又可靠的分析方法，所确定的橡胶减振器性能参数，可以直接用于振动轮及振动压路机系统动力学的研究。





  山东临沂电子仪表研究所 
摘自《工程机械》