介紹振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪與機(jī)架間橡膠減振器靜、動(dòng)態(tài)性能參數(shù)的度難方法；分析振動(dòng)輪在不同頻率下不同振幅情況下，減振器性能能參數(shù)的變化規(guī)律，為開展振動(dòng)輪—土壤系統(tǒng)研究提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：橡膠 減振器 參數(shù) 試驗(yàn)
為避免振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪向機(jī)架以上傳遞振動(dòng)，改善整機(jī)操縱性能和舒適性能，作為主要減振單元的振動(dòng)輪與機(jī)架間橡膠減振器是關(guān)鍵元件。橡膠減振器的性能參數(shù)隨振動(dòng)輪工作狀況的改變而變化。確定其動(dòng)態(tài)性能參數(shù)是開展振動(dòng)輪及振動(dòng)壓路機(jī)各種研究的必要條件。
1 性能參數(shù)
橡膠減振器的性能表現(xiàn)為對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼作用。試驗(yàn)研究表明，目前應(yīng)用的橡膠減振器并不完全符合粘性阻尼的假設(shè)，更具有結(jié)構(gòu)阻尼的性質(zhì)，其特點(diǎn)是，阻力大小與振動(dòng)位移成正比，方向則與速度方向相反，宜采用復(fù)剛度K*表示。
K*=K´+J·K´´=K´（1+Jη）
式中K*---復(fù)剛度，N/m， K´---存儲(chǔ)彈性常數(shù)，N/m（表法與變形同相位的剛度大�。琄´´---損壞彈性常數(shù)，N/m（表示與變形有90º相位差的剛度大�。�---損耗系數(shù)，η=K´/K´´=tgφ,φ---同一時(shí)間內(nèi)載荷超前變表相位角，J----虛數(shù)單位。
2 性能試驗(yàn)
本次試驗(yàn)研究選擇某廠YZ10型振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪與機(jī)架間的橡膠減振器，在德國產(chǎn)Scheck激振系統(tǒng)上進(jìn)行性能試驗(yàn)。試驗(yàn)系統(tǒng)見圖1。
2.1 靜態(tài)性能試驗(yàn)
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《振動(dòng)壓路機(jī)用橡膠減振器技術(shù)條件》的規(guī)定，按一定的加載速度加載。橡膠減振器的靜剪切剛度為：
Kg=Pg/Sg=166.67kN/m
式中Pg---剪切負(fù)荷，N（由前機(jī)架分配重量，橡膠減振器布置型式及數(shù)量確定），Sg---剪切變形量，cm。
2.2 動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)
（1）試驗(yàn)方法 根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采用非諧振法，將構(gòu)膠減振器系統(tǒng)簡化成圖2所示的單自由度系統(tǒng)模型，其運(yùn)動(dòng)方程是：
Mx+K´(1+Jη）x=F(t)
若已知力F和位移x 間的相位φ，由上式的矢量平衡方程，等號(hào)兩邊的實(shí)部和虛部分別相等。
K´=(F·cosφ/x)+Mω² K´´= F·sinφ/x η=Fsinφ/Fcos+Mω²x
式中F---正弦激勵(lì)力力幅，N。X----位移響應(yīng)幅值，m，φ----同一時(shí)間內(nèi)載荷超前位移的相位角，º，ω----激勵(lì)頻率，1/s，M----系統(tǒng)當(dāng)量質(zhì)量，kg。
（2）試驗(yàn)工況 模擬橡膠減振器在振動(dòng)輪作業(yè)過程中的真實(shí)載荷特性。振動(dòng)壓路機(jī)作業(yè)工況的改變主要體現(xiàn)在振動(dòng)輪的工作頻率和工作振幅的不同組合上。在大量試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析及壓實(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體施工要求和壓實(shí)對(duì)象，各參數(shù)已有了較合理的取值范圍。據(jù)此，進(jìn)行不同工作頻率多種工況的試驗(yàn)研究。
在不同試驗(yàn)工況下，橡膠減振器的動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)參數(shù)值見表1看出，橡膠減振器復(fù)剛度模K*隨頻率而變化。在振動(dòng)輪工作頻率段內(nèi)，K´隨頻率增大而增大。在不同動(dòng)力幅時(shí)（相當(dāng)于振動(dòng)不同工作振幅），K*的變化具有相似過程。它表明橡膠減振器內(nèi)部阻尼特性隨頻率而變化的本質(zhì)關(guān)系。橡膠減振器動(dòng)態(tài)性能對(duì)動(dòng)力幅值的依賴關(guān)系也可由表1看出。它表明在一定的預(yù)載和一定工作頻率下，不同動(dòng)力幅值的作用，會(huì)引起不同位移及相位角的變化，引起K*隨動(dòng)力幅增加而呈增長的趨勢(shì)，在不同的動(dòng)力幅范圍內(nèi)，有不同的K*變化率。由橡膠減振器的動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)還可看出，不論復(fù)剛度模K*還是變形同相位存儲(chǔ)彈性常數(shù)K´均大于橡膠減振器的靜剪切剛度。
工況 預(yù)載(N) 動(dòng)力幅(N) 頻率(Hz) 相位差(º) 剛度K´
(k·Nm-1) 剛度K´´(k·Nm-1) 損耗系數(shù)η 復(fù)剛度模(k·Nm-1)
1 2000 500 30 32.4 489.1 310.4 0.675 579.3
2 2000 400 30 21.6 399.7 158.3 0.396 429.9
3 2000 200 30 21.6 271.5 107.5 0.396 292.0
4 2000 400 20 7.2 409.8 51.6 0.126 413.0
5 2000 400 40 14.4 590.5 151.8 0.257 609.7
6 2000 400 60 28.8 912.3 501.8 0.550 1041.2
7 2000 550 20 28.8 419.1 230.5 0.550 478.3
8 2000 550 40 28.8 543.5 298.9 0.550 620.3
9 2000 550 60 28.8 841.0 462.6 0.550 959.8
3 結(jié)論
橡膠減振器的動(dòng)態(tài)性能不同于其靜態(tài)性能，又受材質(zhì)成分，溫度，油浸，老化，日照等因素的影響。用先進(jìn)和試驗(yàn)設(shè)備，模擬橡膠減振器動(dòng)態(tài)負(fù)荷，通過試驗(yàn)確定其性能參數(shù)，是目前切實(shí)可行又可靠的分析方法，所確定的橡膠減振器性能參數(shù)，可以直接用于振動(dòng)輪及振動(dòng)壓路機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究。 |
