论文部分内容阅读
[摘 要]振动过程，在设备工作状态下是极为普通的一件事。工业生产中的某些运转设备及机械则正是充分利用设备作业中连续不断的产生过程，来高品质地去实现矿山建设工序中的相关任务。比如振动式插装设备、振动式传送设备、振动式研磨设备、振动型筛选设备以及振动型放料出斗等，均是运用振动过程方可达到完整的工作状态，故此把它们统一叫做振动式装备。但是振动状态对装载式设备、旋挖新设备、挖掘装备及牙轮型钻机装备等诸多矿山作业设备而言是相当具有危害性的，必须最大限度地将设备工作过程中的振动起源予以消除。
[关键词]矿山机械；振动型；危害性；管控
中图分类号：U421 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）18-0019-01
引言
为了配合及达到现代化矿山工程建设的需求，现阶段矿山施工设备正正逐步转向重型化的进步格局。机械装备的重负载、高效能，必然增大振动过程的危害作用。由于高功率设备运转过程中的剧烈振动不但对施工装备本身的结构强度、使用周期、运转稳固性及作业控制精确度 （比如装载物料操作、吊装货物过程、开凿放炮眼的完整控制等项内容）相当不利，同时还可对作业操控者及工地周边环境造成很大的噪音干扰。所以，由某种意义来说，有害型振动的存在严重影响到了矿山施工装备的深度发展，亦是当今优化矿山设备作业功能品质中的一个关键性问题，故此其早已受到被机械制造领域的专家们的热切瞩目，并成为现实和以后开展深层次性工程设备研究探讨的一项尖端型课题。
1、矿山施工装备中有害性振动的产生及原因
1.1 基础与地面接触不实或是地面平整度极差可导致纵向的线性振动及纵向摆动过程引起的振动
装载式工程设备、铲运设备等多类自动型操作装备，一般都属于刚性悬吊式构架。其和地面直接接触的弹力型承载器件仅是4个充气橡胶轮胎。因为轮胎结构本身在其本体的各向方位上均具备相当水平的弹性及阻尼性能，故此通常条件下，该操作机构具备六种方向自由度的振动类型，也就是顺着x、y、z三向坐标轴的线性振动及围绕此三根坐标轴的不同角向的振动。使操作问题得到简化且符合规范性作业标准需求，能给出这样的设想：（1）机械本身没有弹性形态的变形过程；（2）总体设备在竖向轴线的竖直平面中平衡设置；（3）左、右两侧轮辙的路基品质一样。如此，此设备在通行过程中的绝大部分状况下均能够视为是2向自由度的振动体系[1]。
1.2 动力马达的产振源和振动传导
给施工作业装备赋予动力功能的马达是其设备运转系统中的原动力部件。因为运转过程中马达机构本身重心的往复性周期位移状态的存在，缸筒中活塞等运动部件顺着气缸内壁作来回往复运动过程中的惯性力、旋转连接件的离心式惯性力、气体介质的压力间断冲击作用导致曲轴机构所承受的回转力矩的间隔性波动，另外还有机械结构由于在制造过程、装配过程误差而导致的间隙变化情况等多类原因，均可让马达出现各类频率的繁杂型振动过程。因此，设备本身的动力马达是矿山生产设备运转过程中的产振源。它的振动趋势依托联接部件、承载部件传导到设备本身机架、支撑轮胎和其它机件上，也必然会紧密关联到总体设备运行的稳定性及运转周期。通过驾驶坐位、设备底板以及坐椅进行振动趋势的传递，经过长久的工作过程之后让人感觉到不舒适的效果。
1.3 长臂型杆架的水平向振动
长臂型钢铲、伸长臂型的装载设备及轮胎型起重装备等，一般是悬挂出臂架来实施铲挖操作过程、装载过程和吊装操作过程，所以应当将它们视为长臂结构─铲斗型（或液压重锤等）体系构架[2]。
1.4 液压系统中液流脉动引起的冲击振动
大多数矿山工程机械都是用液压系统来驱动工作机构、回转机构……，有的则采用了全液压式驱动。分析研究和实践应用表明，系统中的液压元件如泵、马达、油缸等，在启动或停车阶段都会发生冲击；控制元件如阀在换向、节流时产生冲击。它们都是由于在其运转、操作中，几何空间变化的不均匀性和关闭开启的突发性、瞬时性，而造成系统产生压力脉动。
2、有害振动的控制
有害振动的控制，主要是研究对振源的控制和对振动传递的控制。
2.1 随机性振源的控制
我们把地面不平度激励产生的竖向线振动和俯仰角振动、长臂杆架结构因外界作用力引起的横向振动归属为随机性振源。一般，它是不可控的。但振动理论表明，任何结构的振动，除了振源因素外，还缘自于自身结构及对振动的响应。也即是说，激振是受激振力、结构和响应这三个要素的作用而产生的效应[3]。
2.2 液压系统的振动控制
经分析，液压系统最大振源是油泵及联接件。在自行式矿山工程机械中，油泵由柴油机（或电机）驱动，两者均有高速运转件。如果转动部分不平衡，或联轴器加工不当，安装位置不正而产生偏心，就会造成轴线偏离，高速运转中必然产生严重的局部摩擦及振动。据研究，当两者偏差超过0.08mm时，就会产生不平衡偏心力而导致强烈振动。这种振动又会传递到油箱和管路中去，将机械振动转变成为液流的冲击振动。因此，要控制液压系统的振动，首先应选择高精度轴承，提高其安装精度，这点至关重要。同时需增强泵体的结构刚度，并采用弹性支承，以起到吸振、隔振的作用；其次，则是要尽可能消除泵及阀类的压力、流量脉动所产生的液体振动。因为液压油泵在吸油、压油循环中，周期性的压力、流量变化所形成的脉动，再经管道和阀类对这种脉动的反射作用，因而在回路中产生波动，就有可能使液压泵发生共振。尤其是当液压泵因油液污染等原因，出現在柱塞和随动活塞瞬间卡滞时，这种油液的脉动使共振加剧。针对这一共振产生原因，应在泵出口处设置蓄能器，以消除其振动[4]。
结束语
在强调一切以人为本、环境友好、落实科学发展观的今天，对矿山工程机械有害振动控制方面的分析研究，无疑具有十分重要的工程现实意义。尽管对有害振动的控制方式和途径多种多样，但最根本、最科学合理的是从如何去消除振源上下功夫，并注重对产品振动的控制。
参考文献
[1] 工程机械的横向振动分析[J].顾玲，管荣根.工程机械，2005（01）.
[2] 液压系统噪声的分析与控制[J].李新德，朱凯.矿山机械，2004（12）.
[3] 装载机电子控制技术的发展及应用[J].宋占伟，闻邦椿.工程机械，2000（10）.
[4] 工程机械发动机减振方法[J].韩松涛，郝志勇.工程机械，2000（04）.
[关键词]矿山机械；振动型；危害性；管控
中图分类号：U421 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）18-0019-01
引言
为了配合及达到现代化矿山工程建设的需求，现阶段矿山施工设备正正逐步转向重型化的进步格局。机械装备的重负载、高效能，必然增大振动过程的危害作用。由于高功率设备运转过程中的剧烈振动不但对施工装备本身的结构强度、使用周期、运转稳固性及作业控制精确度 （比如装载物料操作、吊装货物过程、开凿放炮眼的完整控制等项内容）相当不利，同时还可对作业操控者及工地周边环境造成很大的噪音干扰。所以，由某种意义来说，有害型振动的存在严重影响到了矿山施工装备的深度发展，亦是当今优化矿山设备作业功能品质中的一个关键性问题，故此其早已受到被机械制造领域的专家们的热切瞩目，并成为现实和以后开展深层次性工程设备研究探讨的一项尖端型课题。
1、矿山施工装备中有害性振动的产生及原因
1.1 基础与地面接触不实或是地面平整度极差可导致纵向的线性振动及纵向摆动过程引起的振动
装载式工程设备、铲运设备等多类自动型操作装备，一般都属于刚性悬吊式构架。其和地面直接接触的弹力型承载器件仅是4个充气橡胶轮胎。因为轮胎结构本身在其本体的各向方位上均具备相当水平的弹性及阻尼性能，故此通常条件下，该操作机构具备六种方向自由度的振动类型，也就是顺着x、y、z三向坐标轴的线性振动及围绕此三根坐标轴的不同角向的振动。使操作问题得到简化且符合规范性作业标准需求，能给出这样的设想：（1）机械本身没有弹性形态的变形过程；（2）总体设备在竖向轴线的竖直平面中平衡设置；（3）左、右两侧轮辙的路基品质一样。如此，此设备在通行过程中的绝大部分状况下均能够视为是2向自由度的振动体系[1]。
1.2 动力马达的产振源和振动传导
给施工作业装备赋予动力功能的马达是其设备运转系统中的原动力部件。因为运转过程中马达机构本身重心的往复性周期位移状态的存在，缸筒中活塞等运动部件顺着气缸内壁作来回往复运动过程中的惯性力、旋转连接件的离心式惯性力、气体介质的压力间断冲击作用导致曲轴机构所承受的回转力矩的间隔性波动，另外还有机械结构由于在制造过程、装配过程误差而导致的间隙变化情况等多类原因，均可让马达出现各类频率的繁杂型振动过程。因此，设备本身的动力马达是矿山生产设备运转过程中的产振源。它的振动趋势依托联接部件、承载部件传导到设备本身机架、支撑轮胎和其它机件上，也必然会紧密关联到总体设备运行的稳定性及运转周期。通过驾驶坐位、设备底板以及坐椅进行振动趋势的传递，经过长久的工作过程之后让人感觉到不舒适的效果。
1.3 长臂型杆架的水平向振动
长臂型钢铲、伸长臂型的装载设备及轮胎型起重装备等，一般是悬挂出臂架来实施铲挖操作过程、装载过程和吊装操作过程，所以应当将它们视为长臂结构─铲斗型（或液压重锤等）体系构架[2]。
1.4 液压系统中液流脉动引起的冲击振动
大多数矿山工程机械都是用液压系统来驱动工作机构、回转机构……，有的则采用了全液压式驱动。分析研究和实践应用表明，系统中的液压元件如泵、马达、油缸等，在启动或停车阶段都会发生冲击；控制元件如阀在换向、节流时产生冲击。它们都是由于在其运转、操作中，几何空间变化的不均匀性和关闭开启的突发性、瞬时性，而造成系统产生压力脉动。
2、有害振动的控制
有害振动的控制，主要是研究对振源的控制和对振动传递的控制。
2.1 随机性振源的控制
我们把地面不平度激励产生的竖向线振动和俯仰角振动、长臂杆架结构因外界作用力引起的横向振动归属为随机性振源。一般，它是不可控的。但振动理论表明，任何结构的振动，除了振源因素外，还缘自于自身结构及对振动的响应。也即是说，激振是受激振力、结构和响应这三个要素的作用而产生的效应[3]。
2.2 液压系统的振动控制
经分析，液压系统最大振源是油泵及联接件。在自行式矿山工程机械中，油泵由柴油机（或电机）驱动，两者均有高速运转件。如果转动部分不平衡，或联轴器加工不当，安装位置不正而产生偏心，就会造成轴线偏离，高速运转中必然产生严重的局部摩擦及振动。据研究，当两者偏差超过0.08mm时，就会产生不平衡偏心力而导致强烈振动。这种振动又会传递到油箱和管路中去，将机械振动转变成为液流的冲击振动。因此，要控制液压系统的振动，首先应选择高精度轴承，提高其安装精度，这点至关重要。同时需增强泵体的结构刚度，并采用弹性支承，以起到吸振、隔振的作用；其次，则是要尽可能消除泵及阀类的压力、流量脉动所产生的液体振动。因为液压油泵在吸油、压油循环中，周期性的压力、流量变化所形成的脉动，再经管道和阀类对这种脉动的反射作用，因而在回路中产生波动，就有可能使液压泵发生共振。尤其是当液压泵因油液污染等原因，出現在柱塞和随动活塞瞬间卡滞时，这种油液的脉动使共振加剧。针对这一共振产生原因，应在泵出口处设置蓄能器，以消除其振动[4]。
结束语
在强调一切以人为本、环境友好、落实科学发展观的今天，对矿山工程机械有害振动控制方面的分析研究，无疑具有十分重要的工程现实意义。尽管对有害振动的控制方式和途径多种多样，但最根本、最科学合理的是从如何去消除振源上下功夫，并注重对产品振动的控制。
参考文献
[1] 工程机械的横向振动分析[J].顾玲，管荣根.工程机械，2005（01）.
[2] 液压系统噪声的分析与控制[J].李新德，朱凯.矿山机械，2004（12）.
[3] 装载机电子控制技术的发展及应用[J].宋占伟，闻邦椿.工程机械，2000（10）.
[4] 工程机械发动机减振方法[J].韩松涛，郝志勇.工程机械，2000（04）.