礦山工程機械中的有害振動及其控制

李韞劍

摘 要：本文先在豎向振動與縱擺角振動和橫向振動方面，總結(jié)礦山工程機械中的有害振動，然后在隨機性振源控制和振動傳播路徑控制相關(guān)基礎(chǔ)上，詳細分析和闡述礦山工程機械中有害振動的控制措施。

關(guān)鍵詞：礦山工程;機械;有害振動;控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.047

為了滿足現(xiàn)代化礦山工程的需求，當前礦山施工設(shè)備正在逐漸轉(zhuǎn)向為重型化模式。使用在礦山工程施工中的機械裝備有著重負載和高效能的特點，這樣勢必會增加振動中的危害性。因為高功率設(shè)備在工作中會有劇烈的振動，這種振動會對施工設(shè)備結(jié)構(gòu)強度、運行周期和運行穩(wěn)定性形成不良影響，同時還可能對工作人員與周邊環(huán)境造成噪音干擾。所以，有害振動會對礦上機械裝備形成影響，同時也是礦山設(shè)備運行功能品質(zhì)中的一個重要問題。因此，對礦山工程機械中的有害振動和控制進行分析有一定現(xiàn)實意義。

1 礦山工程機械中的有害振動

1.1 豎向振動與縱擺角振動

礦山工程建設(shè)之中，裝載機、鏟運機都是一些自運行機械，經(jīng)常是剛性懸掛。和地面接觸的彈性支承元件主要是四個充氣輪胎。因為輪胎在各個方向都有彈性和阻尼，因此在通常情況下，系統(tǒng)有六個自由度振動。為了將問題簡單化，并且符合項目建設(shè)要求，可以做好下面的假設(shè)：機身沒有彈性，整機在縱軸線垂直平面中對稱布置，左右輪轍路況一樣。在這種情況下，此機械設(shè)備在運行中大多數(shù)情況之下認為是兩個自由度振動系統(tǒng)。此外，還有發(fā)動機激振源和傳遞的現(xiàn)象，在礦山工程建設(shè)中，為施工設(shè)備提供動力的是高速運行的核心部件。發(fā)動機振動屬于是機械設(shè)備的內(nèi)部振動，而發(fā)動機振動則可以分成內(nèi)部與外部兩種，振動主要是因為氣缸內(nèi)周期變化氣體壓力與曲柄部分運動形成的關(guān)系。內(nèi)部振動是因為運動慣性和與攪拌壓力導(dǎo)致的發(fā)動機零件之間互相振動，比較常見的有曲軸扭轉(zhuǎn)振動與彎曲振動。而外部振動，具體是指發(fā)動機是一個整體而進行的振動，具體是因為不平衡力矩與慣性力導(dǎo)致的。從此就可以知道，發(fā)動機是工程機械的振源。振動經(jīng)過連接件和支撐件傳輸?shù)綑C架和輪胎部位，這樣會對整個機械設(shè)備的穩(wěn)定性、質(zhì)量和使用壽命形成一定的影響。

1.2 長臂桿架橫向振動

長臂鏟、伸縮臂模式的裝載機和輪胎式起重機等等，通常是懸空伸出臂架實施相關(guān)的工作，所以可以把整個設(shè)備看作長臂——鏟斗系結(jié)構(gòu)。建設(shè)中如果找到了外部環(huán)境的影響，比如巖石回彈和風雨沖刷等，這個結(jié)構(gòu)就必定會產(chǎn)生振動。特別是鏟斗裝滿的狀態(tài)下，如果外部刺激頻率和系統(tǒng)頻率相近，則會產(chǎn)生一定的共振，從而致使事故出現(xiàn)。

2 礦山工程機械中有害振動的控制措施

2.1 隨機性振源控制

在上文的分析中，可以將豎向線振動、橫向振動等都歸納成為隨機振源。在一般情況下，此振動控制難度比較大。但是振動理論中有支出，不管是哪種結(jié)構(gòu)的振動，除開振源之外，還有來自設(shè)備自身結(jié)構(gòu)和對振動的相應(yīng)。簡單一點來說，激振因為激振力、結(jié)構(gòu)相關(guān)因素影響而產(chǎn)生的現(xiàn)象。因此，對的礦山機械設(shè)備來說，為了控制行駛中因為地面不平致使的振動，可以通過對設(shè)備施工場地、使用范圍，以此為基礎(chǔ)做出提前的估計，測量出行駛地面的相對高度。然后使用統(tǒng)計規(guī)律，獲得相應(yīng)的函數(shù)，通過這種方式可以計算出可能發(fā)生的共振行駛速度，在此基礎(chǔ)上控制有害振動。在實際工作中還需要控制好振源，也就是消除和削弱振源，這也是有效的減振方式。就比如發(fā)動機的振動而言，發(fā)動機振動和發(fā)動機功率、轉(zhuǎn)動速度有很大關(guān)系。發(fā)動機形成的振動，要尤其注重發(fā)動機支腳固定裝置零件的強度，比如支腳裝置的、此位置的車架強度，以免車架自振頻率和發(fā)動機產(chǎn)生共振。

2.2 傳播路徑控制

振源產(chǎn)生振動，會經(jīng)過車架、鏈接機構(gòu)等傳輸出去。若是能夠?qū)鬏斅窂角袛嗪透綦x，就能夠控制振動的闡述，從而降低振動，實現(xiàn)控制振動的目標。在控制傳播路徑時候，可以在振源和接受裝置中加入一個子系統(tǒng)，以此進行振動的隔離，從而減少接收裝置對振源的響應(yīng)。在這其中還可以運用有一定彈性的支承設(shè)備，隔開振源?；蚴菍⒁恍┭b置當做保護，隔離振源振動向其傳輸。在實際工作中，把橡膠夾鋼板當做發(fā)動機與機架連接處的支承，以此隔離振動的傳輸。通過運用阻尼能耗，減少受迫振動幅度，削弱傳輸振動能力，這是目前使用最廣泛的減振方式。

2.3 接收裝置控制

對于礦山施工設(shè)備的有害振動而言，其中的振動主要是在源頭上開始，經(jīng)過傳播路徑，到達接收裝置上，這樣就形成了一個完整的振動傳輸系統(tǒng)。從具體環(huán)節(jié)角度上看，接收裝置主要指受影響和干擾的結(jié)構(gòu)。在整個機械設(shè)設(shè)備系統(tǒng)的角度上看，接收裝置具體指人員可以直接感受到的部件和位置，從接收裝置上控制振動的方式主要有以下幾種：其一是將阻尼材料裝置在接收裝置之上，比如軟橡膠，以此實現(xiàn)減振目標;其二是裝置子系統(tǒng)，讓某頻率振動被有效控制，此方式是動力吸振。主要是運用子系統(tǒng)形成的吸振力，降低受控對象對振源的響應(yīng)。比較常見的方式，就是將減振器安裝到駕駛艙連通車架結(jié)構(gòu)上，以此來達到吸振目標;其三是選用減振系統(tǒng)、減振效果較好的座椅。駕駛艙中，駕駛員直接接觸額座椅能夠感受到整個機械的振動。所以，通過座椅減振也是一種十分有效和直接的方式，這樣能夠緩解與吸收來自于地面和機械系統(tǒng)振動。在實際工作中，經(jīng)過選用減振效果好的座椅，能夠降低振動幅度，在此基礎(chǔ)上有效控制有害振動，促使工程項目的順利開展，從而保障機械設(shè)備的質(zhì)量，延長設(shè)備的使用壽命，提升礦山工程的經(jīng)濟效益和社會效應(yīng)。

3 結(jié)束語

在礦山工程施工中，通過對機械設(shè)備的使用，可以讓施工過程更加規(guī)范和高效。而工程機械運行工作中，因為一些因素的影響，其會產(chǎn)生有害振動，這種振動對機械設(shè)備的壽命和施工安全質(zhì)量都有一定的影響。所以在施工工程進行時，需要總結(jié)有害振動的原因，并在此基礎(chǔ)上有效控制振動。

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