装载机振动问题分析与减振研究

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近年来,随着用户和法规对工程机械舒适性要求的日益提高,国内工程机械厂商正面临着降低产品振动的挑战。本文针对某厂商的一款轮式装载机存在的两类典型振动问题展开研究,以期采用科学的分析方法明确振动问题的机理,优化并降低该款装载机的振动水平,为类似问题形成有参考价值的分析方法及解决案例。针对怠速状态座椅振动过大问题,建立了座椅振动传递路径模型并实施了工况传递路径实验,从相干分析和响应合成两方面验证了分析模型的有效性。接着对座椅振动响应进行了舒适性计权,发现Y向频率37.5Hz处振动过大是影响振动舒适性的主因。针对座椅Y向37.5Hz频率的振动进行了路径贡献量分析、路径输入及传递率分析,分析表明动力总成右前悬置被动端Z向路径对其贡献最大,原因是该路径的振动传递率和振动输入均偏大。最后提出了降低该路径振动输入的优化方向,并通过优化动力总成悬置刚度布置降低了关键路径的振动输入进行验证;针对行驶状态整机异常振动问题,设计并实施了行驶整机振动实验,对振动信号进行了工作模态分析识别整机的关键模态参数,并通过互功率谱拟合度和模态置信矩阵验证其合理性。对各车速下的振动响应进行模态参与分析和激励源分析,分析表明常用车速下整机的俯仰振动和垂向振动现象是由频率为1.7Hz和2.4Hz附近的整机模态被车轮总成的不均匀性激励激发导致。最后提出了调整装载机系统的振动特性,降低常用车速状态下整机振动响应的优化方向,并通过选配轮胎刚度和设计动力吸振系统改变了整机振动特性进行验证。通过优化动力总成悬置刚度布置,怠速状态座椅Y向振动加速度均方根值降低了0.1g,功率谱密度在37.5Hz处幅值降低约7db,主观感受座椅舒适性显著提升;通过选配轮胎刚度和设计参数合理的动力吸振系统,匀加速行驶状态车桥振动功率谱密度在整机模态频率处的峰值约降低50%,整机振动问题得到明显改善。优化效果验证了工况传递路径分析和工作模态分析方法对问题机理分析的准确性以及所提出优化策略的有效性。
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