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履帶式推土機傳動(dòng)系統扭振-機械工程論文
摘要：本文以履帶式推土機傳動(dòng)系統為研究對象，就傳動(dòng)系統扭振現象進(jìn)行了深入分析，基于對分析模型的構建，總結了傳動(dòng)系統出現扭振現象的理論基礎，并就扭振的計算方式給出了詳細解釋?zhuān)軌驗橄嚓P(guān)人員實(shí)踐工作提供參考。
關(guān)鍵詞：履帶式推土機 傳動(dòng)系統 扭轉振動(dòng) 減振裝置 影響 分析
受到發(fā)動(dòng)機氣缸部件相對于傳動(dòng)軸會(huì )產(chǎn)生不同諧次激振力矩的作用因素影響，在常規意義上的履帶式推土機傳動(dòng)系統的運行過(guò)程當中，使得傳動(dòng)軸往往無(wú)法避免出現顯著(zhù)的扭振現象。結合實(shí)踐研究經(jīng)驗發(fā)現：若履帶式推土機在運行過(guò)程當中，發(fā)動(dòng)機的某諧次激振力矩作用頻率與軸系階振所表現出的固有頻率呈現出一致性狀態(tài)，則會(huì )導致發(fā)動(dòng)機相對于傳動(dòng)軸系統產(chǎn)生相當顯著(zhù)扭轉共振動(dòng)作。特別是在扭轉共振動(dòng)作無(wú)法避免的情況下，不單單是對于傳動(dòng)軸而言，整個(gè)履帶式推土機的機械系統都會(huì )受到極為不利的影響。因此，為了達到緩解，并逐步防止履帶式推土機在運行過(guò)程當中，扭轉共振現象的產(chǎn)生，就需要針對傳動(dòng)軸采取相應的處理(當中，最有效的處理方案即在傳動(dòng)軸當中添加相應的減振裝置)。在此過(guò)程當中，還需要實(shí)現與傳動(dòng)軸、發(fā)動(dòng)機之間的合理匹配，由此也就需要涉及到對履帶式推土機傳統系統扭振的分析，本文即對其展開(kāi)深入研究與說(shuō)明。
1. 履帶式推土機傳動(dòng)系統分析模型的構建
在構建履帶式推土機傳動(dòng)系統分析模型的過(guò)程當中，需要解決的主要問(wèn)題包括以下兩個(gè)方面：其一是對履帶式推土機傳動(dòng)系統分析模型當中研究對象的確定;第二是對于分析模型相關(guān)假設的構建。首先，從研究對象的角度上來(lái)說(shuō)，履帶式推土機傳動(dòng)系統扭振分析當中，最關(guān)鍵性的研究對象涉及到以下幾個(gè)方面：
(1)飛輪裝置;
(2)扭轉減振裝置;
(3)萬(wàn)向節部件;
(4)前/后聯(lián)軸節部件;
(5)液力變矩器泵輪裝置。
其次，從分析模型假設條件的角度上來(lái)說(shuō)，為確保模型分析的可靠與有效，就需要關(guān)注以下幾個(gè)方面的條件：
(1)假定整個(gè)履帶式推土機傳動(dòng)系統當中，剔除扭轉減振裝置彈簧構件為柔性屬性以外，其他構件屬性均為鋼性特性;
(2)假定整個(gè)履帶式推土機傳動(dòng)系統當中，各個(gè)構件相互之間不存在裝配誤差方面的問(wèn)題，對其進(jìn)行忽略;
(3)假定整個(gè)履帶式推土機傳動(dòng)系統當中，各個(gè)構件相互之間不存在摩擦力因素，對其進(jìn)行忽略;
(4)假定整個(gè)履帶式推土機傳動(dòng)系統當中，所涉及到的相關(guān)構件均為勻質(zhì)狀態(tài)，且可忽略構件軸心偏心距對分析模型的影響;
(5)假定整個(gè)履帶式推土機傳動(dòng)系統當中，所對應的液力變矩器端阻力指標、以及彈簧部件指標均表現為零值狀態(tài)。
建立在上述研究對象以及條件假設的基礎之上，需要結合履帶式推土機的運行情況，構建相應的扭轉減振分析模型以及傳動(dòng)系統總成模型。
2. 履帶式推土機傳動(dòng)系統扭振理論分析
首先，從履帶式推土機傳動(dòng)系統臨界轉動(dòng)速度的角度上來(lái)說(shuō)，在受到各諧次狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機某諧次(內燃機激振力矩諧次r取值為0.5，1，1.5，2，...)激振力矩頻率表現為r・wr(其中，wr設定為曲軸角速度)，其與軸系第i階振型的固有頻率wi若取值一致，則引發(fā)共振。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，在共振工況的影響下，發(fā)動(dòng)機所表現出的轉動(dòng)速度則定義為臨界轉速。因此，第i階振型的第r次諧次所對應的臨界轉速nr則可以以如下方式進(jìn)行表述：
結合對式的分析不難發(fā)現：對于履帶式推土機而言，在整個(gè)傳動(dòng)系統的運行過(guò)程當中，無(wú)論傳動(dòng)系統發(fā)動(dòng)機裝置處于提速或者是降速的狀態(tài)下，整個(gè)傳動(dòng)系統都不可避免的面臨著(zhù)多個(gè)臨界轉速，也就意味著(zhù)共振現象是不可避免的。為了避免此環(huán)節工作中出現的頻繁性共振問(wèn)題，關(guān)鍵性的途徑在于：在盡量短的時(shí)間內通過(guò)臨界轉速。因此，在對傳動(dòng)系統扭振現象進(jìn)行分析的過(guò)程當中，需要重點(diǎn)關(guān)注的發(fā)動(dòng)機在激振力矩幅值較大諧次對應臨界轉速狀態(tài)下，傳動(dòng)系統可能出現的強烈性共振問(wèn)題。
3. 履帶式推土機傳動(dòng)系統扭振計算分析
假定進(jìn)行扭振分析的履帶式推土機應用4沖程6缸柴油發(fā)動(dòng)機裝置，其在正常運狀態(tài)下，max轉動(dòng)速度控制為平均每分鐘2 200r，min轉動(dòng)速度控制為平均每分鐘800r。所輸出最大扭矩時(shí)轉動(dòng)速度控制為平均每分鐘1 300r�，F結合上述相關(guān)數據，借助于對多體動(dòng)力學(xué)分析軟件的應用，就該履帶式推土機傳動(dòng)系統扭振現象進(jìn)行綜合計算與分析，具體分析如下：
從傳動(dòng)系統臨界轉動(dòng)速度計算的角度上來(lái)說(shuō)，首先需要完成對主要旋轉部件所對應轉動(dòng)慣量指標的計算，主要研究對象的計算結果分別為：
(1)飛輪裝置轉動(dòng)慣量為0.7626/kg・m;
(2)扭轉減振裝置轉動(dòng)慣量為0.0158/kg・m;
(3)萬(wàn)向節部件轉動(dòng)慣量為0.0039/kg・m;
(4)前/后聯(lián)軸節部件(前聯(lián)軸節轉動(dòng)慣量為0.0401/kg・m，后聯(lián)軸節轉動(dòng)慣量為0.0061/kg・m;
(5)液力變矩器泵輪裝置轉動(dòng)慣量為0.3751/kg・m。
借助于對仿真軟件的分析，可以建立在仿真性傳動(dòng)系統的基礎之上，獲取與之相對應的轉動(dòng)速度計算數值。應用轉動(dòng)速度計算數值，可以分析第一階固有頻率下所對應的臨界轉動(dòng)速度，進(jìn)而判定發(fā)動(dòng)機出現扭轉共振的具體區域，從而實(shí)現對作業(yè)方案的合理改進(jìn)。
4. 結束語(yǔ)
文章以履帶式推土機傳動(dòng)系統為研究對象，基于扭振共振現象，對履帶式推土機傳動(dòng)系統在實(shí)踐運行過(guò)程當中所出現的失效問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析與說(shuō)明，在對相關(guān)條件進(jìn)行假設處理的基礎之上，構建了相對于履帶式推土機傳動(dòng)系統的仿真模型。借助于對仿真模型的分析，并對履帶式推土機傳動(dòng)系統共振的理論基礎進(jìn)行了研究，指出了計算得出轉動(dòng)速度數值對于實(shí)踐工作的指導意義。上述相關(guān)問(wèn)題的分析對于在履帶式推土機傳動(dòng)系統運行過(guò)程當中，最大限度避免扭轉振動(dòng)問(wèn)題而言，起到了極為突出的參照與借鑒作用。
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