司机室振动源抑制技术的概述

孙儒中

【摘 要】 初步探讨了起重机司机室的弹性连接技术、座椅悬架减振技术，分析目前存在的问题，为未来抑制起重机司机室振动的控制技术研究提供了方向。

【关 键 词】 司机室； 悬架减振技术；弹性连接

【中图分类号】TH2【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0265-01

0、概述

起重机在作业及行驶时，通过座椅使司机处于较严重的受振状态，因此司机的不适反应强烈，易于疲劳，降低工作效率，直至影响健康，易患脊椎劳损和胃下垂等疾病，因此研究抑制起重机司机室的措施显得异常重要。

1、司机室的振动源

起重机振动是由加速、制动、轨道接头不良和其他各种原因造成的。起重机结构的刚度不足使司机室振动更为严重。缺少相应的防振减振设备；起重机大小车电机未采用变频器；各机构的高速旋转件不平衡，联轴器对中不够精确；车轮轮缘和载重小车对轨道周期性冲击；起重机通过钢轨接头时振动及齿轮传动装置内有碰撞等。

2、司机室振动控制方法

通常控制振动方法分为主动控制和被动控制：主动控制是针对振源的控制，减少振动的产生，如控制高速旋转件的动平衡。提高联轴器的对中度，，轮轨的平直度等。被动控制是针对传播通道和传播媒介的控制方法，它具体分为隔振、阻尼2种方法。起重机司机室的振动控制方法一般采用被动控制方法。本文仅对起重机机车司机室振动控制技术作初步探讨。

2.1司机室弹性连接法

司机室总成与主梁、走台之间采用弹性连接（减振橡胶垫块），达到缓冲和隔振的目的。驾驶室相对主梁振动时，橡胶垫块承受垂直方向和水平方向的冲击载荷，从结构上起到弹性隔振作用。

2.2座椅悬架减振技术

座椅悬架减振技术是最常用、最有效的一种方法，弹性、阻尼处理是一种降低结构系统振动量级的途径，它将振动能转变为弹性能、热能而耗散掉。它分为被动悬架系统、主动悬架系统、半主动悬架系统。

2.2.1被动悬架系统

被动悬架系统可分为线性悬架系统和非线性悬架系统，被动悬架系统的阻尼与刚度参数一般是按经验设计或优化设计方法选择的，且一经选定，起重机在各种工况及行驶过程中就无法进行调节。由于参数不能随机选择或调节这一缺陷，限制了被动悬架系统性能的进一步完善。在此对线性悬架系统、非线性悬架系统进行综述一下。

2.2.1.1线性悬架系统

线性悬架系统由不需提供动力的一些弹性元件及阻尼件构成。其缺陷在于：若刚度设计过大，则使系统的固有频率过大，将使低频隔振得效果较差，无法满足司机的舒适性要求。若设计值太小，则要求座椅需要大的位移及振动行程，过大位移会因为总体空间的限制难实现，较大振动的行程会让司机操纵忙乱，极易发生安全事故。

2.2.1.2非线性悬架系统

为避免线性悬架系统存在的低频隔振效果差、位移过大及振动行程大等问题。研究人员开始借助线性弹性元件与具有某一曲面的构件相配合的机构，以实现任意给定的非线性弹性特性；或是使用具有非线性特性的弹性元件，如空气囊、变螺距、变直径和变簧丝直径的螺旋弹簧来实现；或是利用线性螺旋弹簧构建分段不等刚度的非线性弹性。

2.2.2主动控制座椅悬架

当选定座椅隔振系统的参数，就不能随着轨道及其起吊激励的变化而改变，不能满足乘坐舒适性要求，就此人们开发出主动控制隔振系统。其特点是，它能依据采集的数据，主动调整所需要的控制力，同时也可以维持或改善舒适性及操纵安全性。主动控制悬架系统主要是把高压气体、液体作为能量。目前采用的主要有：用机械控制的气动或液压—气动系统、电一气动系统、电液系统、电一动力学系统等。主动悬架控制座椅可很明显改善车辆乘坐舒适性，有效隔离多种振动激励，但它的成本高、结构比较复杂、可靠性较低、能耗大，使其应用范围受到限制。但研究结果表明，主动控制系统是从本质上解决隔离振动有效方法，具有广泛的应用前景。

2.2.3半主动控制座椅悬架

半主动悬架系统主要是以输入少量的调节能量来局部改变悬架系统的动特性（刚度或阻尼系数），结构简单、成本低、可靠性高，因系统动特性变化很小，仅消耗振动能量，故稳定性好，而减小振动的能力几乎和主动悬架一样，半主动悬架系统能克服主动悬架系统故的成本高、结构比较复杂、可靠性较低、能耗大等问题，故具有更大的发展前景。

3、结论

充分分析我国抑制起重机司机室振动的发展概况，不难发现几乎都停留在座椅线性悬架系统的基础上，国内对弹性连接法、座椅非线性悬架系统、主动控制座椅悬架系统和半主动控制座椅悬架系统的应用很少。作者希望通过对起重机司机室振动抑制措施的综述，为起重机生产厂家及相关科研院所找准研究方向，使国内起重机司机室振动控制技术达到世界先进行列。

参考文献

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