CN102926311A

CN102926311A - 一种振动压路机及其驾驶室减振系统

Info

Publication number: CN102926311A
Application number: CN2012104503710A
Authority: CN
Inventors: 邵威; 卓文峰; 邓习树
Original assignee: Sany Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Sany Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: CN102926311B

Abstract

本发明提出了一种振动压路机的驾驶室减振系统，获取装置用于获取振动压路机的振动信息，所述振动信息包括振动频率信息和振动幅度信息；控制装置，用于当振动压路机的振动频率处于驾驶室的共振频率区间时，根据振动压路机的振动幅度发出减振控制信号；电源装置用于向电流变减振装置供电，根据所述减振控制信号，电源装置的输出电压与振动压路机的振动幅度成正比；电流变减振装置，在电场作用下其电流变液体产生电流变效应并产生阻尼，在阻尼作用下衰减驾驶室的共振。本发明还提出了一种应用该驾驶室减振系统的振动压路机，可有效地衰减振动压路机驾驶室的共振，提高了振动压路机的驾驶舒适性和使用寿命。

Description

一种振动压路机及其驾驶室减振系统

技术领域

本发明涉及工程机械减振技术领域，特别涉及一种振动压路机的驾驶室减振系统，以及应用该驾驶室减振系统的振动压路机。

背景技术

振动压路机是一种利用振动进行路面压实作业的工程机械，作业时，通过振动马达带动偏心块运动，从而带动钢轮振动，实现对路面进行有效地压实，但是，上述振动也会引起振动压路机自身如驾驶室产生较为显著的振动。

现有技术中，为了降低振动压路机驾驶室的振动，一般在驾驶室与机架的悬置处安装橡胶块，采用橡胶块对某频率范围的振动进行隔离，在一定程度上可以减少驾驶室的振动，提高驾驶舒适性。但是，振动压路机在振动加载和卸载过程中，振动马达的振动频率是随之变化的，即在振动加载过程中，振动马达的振动频率是上升的，在振动卸载过程中，振动马达的振动频率是下降的，而机架与振动马达保持同样的变化趋势，因此当机架的振动频率变化至与驾驶室的固有频率相同或接近时，驾驶室就会产生共振现象。

基于振动压路机在振动加载或卸载过程中振动马达的动态频率变化，采用橡胶块无法有效地衰减驾驶室的共振现象，从而无法保障驾驶舒适性，并且强烈的共振还对驾驶室中机械系统和电气系统具有很大的损伤，降低了振动压路机的使用寿命。

电流变液体（Electrorehological Fluid，简称ER），通常是指固体颗粒分散在非极性液体中所制成的悬浮液。ER流体在正常情况下是一种低粘度的液体，但是通过电场作用，其流变性质就会发生改变，即随着电场的增强其粘度就会迅速地由低变高，当电场强度足够大时，就会出现类似于具有高屈服应力粘塑性体的固化现象，这种现象就是人们通常所说的电流变效应。电流变效应的上述转变过程是可逆的，其响应时间大约在微秒级，非常快速，且实现这种转变的能耗非常低。正是这种独特的电流变效应，使得ER液体在工程应用领域，特别是在振动主动控制领域具有非常光明的应用前景。

因此，如何利用电流变效应来设计振动压路机驾驶室减振系统，从而有效地衰减振动压路机驾驶室的共振，以提高驾驶舒适性和的使用寿命，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种振动压路机的驾驶室减振系统，以及应用该驾驶室减振系统的振动压路机，采用电流变效应有效地衰减振动压路机驾驶室的共振，提高了驾驶舒适性和的使用寿命。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种振动压路机的驾驶室减振系统，包括获取装置、控制装置、电源装置和电流变减振装置，电流变减振装置安装在振动压路机的机架与驾驶室的悬置处；

获取装置，用于获取振动压路机的振动信息，所述振动信息包括振动频率信息和振动幅度信息；

控制装置，用于当振动压路机的振动频率处于驾驶室的共振频率区间时，根据振动压路机的振动幅度发出减振控制信号，其中，驾驶室的共振频率区间为驾驶室的固有振动频率所在的预设频率区间；

电源装置，用于向电流变减振装置供电，根据所述减振控制信号，电源装置的输出电压与振动压路机的振动幅度成正比；

电流变减振装置，与电源装置连接，用于衰减驾驶室的共振。

优选地，获取装置用于获取振动压路机在振动加载或振动卸载过程中振动压路机的振动信息。

优选地，控制装置用于储存振动压路机的作业频率，以及在振动加载或振动卸载过程的减振控制信号；振动压路机在振动加载或振动卸载的过程中，控制装置根据振动压路机的作业频率调用相应的减振控制信号并输出，电流变减振装置进行主动减振。

优选地，振动压路机的振动信息为振动马达的振动信息，获取装置用于检测振动马达的振动信息，或者，获取装置与振动压路机的控制器通讯用于获取振动马达的振动信息；

或者，振动压路机的振动信息为机架的振动信息，获取装置用于检测机架的振动信息。

优选地，所述电流变减振装置包括缸体、端盖、活塞体、定极板、动极板和电流变液体；其中，端盖配合装配在缸体上，电流变液体容置在缸体内，活塞体包括活塞和活塞杆，活塞配合在缸体的内壁并且活塞杆伸出端盖；在缸体的无杆腔底部固定多个轴向的定极板，在活塞靠近无杆腔的端部固定多个轴向的动极板，定极板和动极板交替布置并且两者电极相反，活塞体能够在缸体中进行轴向运动。

优选地，动极板和定极板均为圆筒结构，或者，动极板和定极板均为平板结构。

优选地，任意相邻的动极板和定极板之间的距离相等。

优选地，多个圆筒结构的定极板和动极板均以缸体的轴线为中心线同心布置。

优选地，在缸体内设有限位板，在活塞杆上设有挡板，活塞杆穿过限位板并且限位板位于挡板和活塞之间，挡板和活塞之间的距离小于限位板与端盖之间的距离。

优选地，挡板与缸体的内壁配合。

优选地，在缸体的无杆腔底部固定有第一绝缘体，定极板固定在第一绝缘体上，在活塞靠近无杆腔的端部固定有第二绝缘体，动极板固定在第二绝缘体上。

优选地，在缸体的外周设有橡胶套，和/或，在缸体的底部设有橡胶垫。

本发明提供的电流变减振装置，在减振过程中，动极板和定极板通电产生电场，在电场作用下电流变液体产生电流变效应，动极板相对于定极板进行往复运动对电流变液体进行剪切从而产生阻尼，在阻尼作用下消耗外部振动的振动能量，从而衰减外部振动；通过调节施加在电极之间的电场强度可以调节电流变液体的流变特征，从而调节该减振装置的阻尼，这样，在外部振动作业下，通过调节输入电压的电压值从而调节电场强度，使得电流变液体产生可变阻尼，从而有效地衰减外部振动。

本发明提供的振动压路机驾驶室减振系统，根据振动压路机的振动幅度确定电流变减振装置中定极板和动极板之间输入电压的大小，以改变阻尼，有效衰减驾驶室的共振幅度，达到衰减驾驶室共振的效果。

根据本发明的再一方面，本发明还提供了一种振动压路机，包括机架和驾驶室，还包括上述的振动压路机驾驶室减振系统，电流变减振装置安装在机架与驾驶室的悬置处。

基于上述振动压路机驾驶室减振系统的技术效果，应用该驾驶室减振系统的振动压路机同样具有上述技术效果。

附图说明

图1为本发明中一种振动压路机驾驶减振系统的工作原理图。

图2为图1中电流变减振装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

基于背景技术所述，本发明提出一种振动压路机的驾驶室减振系统，应用电流变效应对振动压路机的驾驶室进行减振，从而提高振动压路机的驾驶舒适性和的使用寿命。

如图1所示，图1为本发明中一种振动压路机驾驶室减振系统的工作原理图。

参照图1，本发明提出一种振动压路机驾驶室减振系统，所述振动压路机通过振动马达驱动钢轮对地面进行振动压实作业，所述驾驶室减振系统包括获取装置、控制装置、电源装置和电流变减振装置，电流变减振装置安装在振动压路机的机架与驾驶室的悬置处；

控制装置，用于在振动压路机的振动频率处于驾驶室的共振频率区间时，根据振动压路机的振动幅度发出减振控制信号，其中，驾驶室的共振频率区间为驾驶室的固有振动频率所在的预设频率区间；

例如，根据驾驶室的固有频率，设定小于该固有频率的第一预设频率和大于该固有频率的第二预设频率之间的频率区间为驾驶室的共振频率区间；

电源装置，用于根据所述减振控制信号向电流变减振装置供电，电源装置的输出电压与振动压路机的振动幅度成正比；

电流变减振装置，与电源装置连接，在电场作用下，其电流变液体产生电流变效应并产生阻尼，在阻尼作用下衰减驾驶室的振动。

本发明提供的振动压路机驾驶室减振系统，在振动压路机的机架与驾驶室的悬置处之间设置电流变减振装置，在驾驶室共振过程中，对驾驶室进行减振，衰减驾驶室的共振幅度，以提高振动压路机的驾驶舒适性和的使用寿命。

如图2所示，图2为本发明中一种电流变减振装置的结构示意图。

参照图2，本发明提出的电流变减振装置，包括缸体1、端盖2、活塞3、定极板4、动极板5和电流变液体6；其中，端盖2配合装配在缸体1上，活塞3包括活塞头31和活塞杆32，活塞头31与缸体1的内壁配合且能沿缸体1轴向运动，将缸体1分隔为无杆腔和有杆腔，活塞杆32伸出端盖2；在缸体1的无杆腔底部固定多个轴向的定极板4，在活塞头31靠近无杆腔的端部固定多个轴向的动极板5，定极板4和动极板5交替布置并且两者电极相反，电流变液体6装设于缸体1无杆腔内，至少覆盖定极板4。

在减振过程中，动极板5和定极板4通电产生电场，在电场作用下电流变液体6产生电流变效应，动极板5相对于定极板4进行往复运动对电流变液体6进行剪切从而产生阻尼，在阻尼作用下消耗外部振动的振动能量，从而衰减外部振动；通过调节施加在电极之间的电压，以调节电场强度可以调节电流变液体的流变特征，从而调节该减振装置的阻尼：增大电极上的电压则电场强度增大，电流变液体6的黏度随之增加，减振装置的阻尼变大，减小电极上的电压则电场强度减小，电流变液体6的黏度随之降低，减振装置的阻尼变小；这样，在外部振动作业下，通过调节输入电压的电压值从而调节电场强度，使得电流变液体6产生可变阻尼，从而有效地衰减外部振动。

在一种实施方式中，动极板5和定极板4均为圆筒结构，多个定极板4和动极板5均以缸体1的轴线为中心线同心布置，定极板4与动极板5交替分布；在减振过程中，定极板4和动极板5通电，相邻两个定极板4和动极板5之间产生电场，从而引起电流变效应，动极板5在往复运动时对相邻两个定极板4之间环状空间中电流变液体6进行剪切，从而产生阻尼，在阻尼作用下消耗外部振动的振动能量，从而衰减外部振动。

多个圆筒结构的定极板4之间径向距离相等，多个圆筒结构的动极板5之间径向距离相等，并且，任意相邻的动极板5和定极板4之间的距离相等，在减振过程中可以产生均匀的阻尼力，使得减振装置更加稳定。

在另一种实施方式中，动极板5和定极板4均为平板结构，定极板4与动极板5交替分布，在减振过程中，定极板4和动极板5通电，相邻两个定极板4和动极板5之间产生电场，从而引起电流变效应，动极板5在往复运动时对相邻两个定极板4之间层状空间中电流变液体6进行剪切，从而产生阻尼，在阻尼作用下消耗外部振动的振动能量，从而衰减外部振动。

多个平板结构的定极板4之间距离相等，多个平板结构的动极板5之间距离相等，并且，任意相邻的动极板5和定极板4之间的距离相等，同样地可以在减振过程中产生均匀的阻尼力。

本例中，活塞3在缸体1中往复运动时，可以设置限位机构对活塞3的运动行程进行限定。

在缸体1内安装限位板7用于约束活塞3的运动行程，活塞杆32上设有挡板8，活塞杆32穿过限位板7并且限位板7位于挡板8和活塞头31之间，挡板8和活塞头31之间的距离小于限位板7与端盖2之间的距离。挡板8可以与活塞3一体成型，或者采用分体成型，并将挡板8固定在活塞杆32上。活塞3在缸体1中向上运动时，活塞头31抵触限位板7的下端，活塞3达到其上极限位置；活塞3在缸体1中向下运动时，挡板8抵触限位板7的上端，活塞3达到其下极限位置，从而限定了活塞3的运动行程。

在上述实施例中，挡板8与缸体1的内壁配合，这样，挡板8和活塞头31均配合在缸体1的内壁，活塞3在缸体1中具有双重导向功能，防止活塞3的晃动现象，提高了活塞3在缸体1中往复运动的稳定性。

在具体设计时，该电流变减振装置还包括第一绝缘体9和第二绝缘体10，第一绝缘体9固定在缸体1的无杆腔底部，定极板4固定在第一绝缘体9上，第二绝缘体10固定在活塞头31靠近无杆腔的端部，动极板5固定在第二绝缘体10上。通过设置两个绝缘体，并将定极板4和动极板5分别安装在两个绝缘体上，以提高减振装置的绝缘性能。具体的，第一绝缘体9通过螺栓固定在缸体1的底部，定极板4通过螺栓固定在第一绝缘体9上，第二绝缘体10通过螺栓固定在活塞头31的端部，动极板5通过螺栓固定在第二绝缘体10上。

为了方便导线的布置，在活塞头31、限位板7、挡板8和端盖2上均设有通孔，导线依次穿过端盖2、挡板8、限位板7和活塞头31上的通孔并连接在定极板4和动极板5上。

在上述电流变减振装置中，为了满足不同应用场合的复杂减振需求，在缸体1的外周设有橡胶套11，并且，橡胶套11上端高于缸体1的上端。采用传统的橡胶套11，可以对一定频率的振动起到衰减效果，从而提高电流变减振装置的应用环境。在实际应用中，还可以在缸体1的底部设有橡胶垫，同样可以实现上述发明目的。

在上述振动压路机的驾驶室减振系统中，为了有效地衰减驾驶室的共振，根据振动压路机的振动幅度，确定电流变减振装置输入电压的大小，其电压值与振动压路机的振动幅度成正比，即电压值随着振动幅度的增大而增大，随着振动幅度的减小而减小；电流变减振装置的定极板和动极板通电，在两电极之间产生电场，动极板在往复运动过程中对电流变液体进行剪切从而产生阻尼，当增大输入电压值时，电场强度增大，电流变液体的粘度随之增加，其通过性较差，减振装置的阻尼变强，当减小输入电压值时，电场强度变弱，电流变液体的粘度随之降低，其通过性较好，减振装置的阻尼变小；在该阻尼作用下，能够大幅度削减驾驶室共振过程中的共振幅度，从而达到衰减驾驶室振动的技术效果。

本发明中，振动压路机的振动来源于振动马达驱动钢轮的过程中产生的振动，因此，上述振动压路机的振动信息可以表示为振动马达的振动信息；具体地，获取装置用于检测振动马达的振动信息，或者，获取装置与振动压路机的控制器通讯，用于从该控制器中获取振动马达的振动信息，从而根据振动马达的振动信息对驾驶室进行减振控制。

振动马达在驱动钢轮振动的过程中，引起机架产生振动，并且通过机架振动进一步引起驾驶室产生振动，因此，上述振动压路机的振动信息还可以表示为机架的振动信息，具体地，获取装置可安装在机架上用于检测机架的振动信息，从而根据机架的振动信息对驾驶室进行减振控制。

上述获取装置优选为检测振动信息的传感器或其他检测元件。

在实际应用过程中，根据不同振动压路机的型号，振动压路机一般具有多个预设的作业频率，用以满足不同地面压实度的作业需求，例如，振动压路机的作业频率为15Hz、20Hz和25Hz；在工作过程中，根据不同地面和不同压实度的具体情况，可以选择不同的作业频率，从而控制振动压路机在该作业频率下工作。

下面以振动马达的振动信息为例，在振动过程中根据振动马达的振动信息对驾驶室进行减振控制。振动压路机在振动加载或振动卸载过程中，振动马达的振动频率是动态变化的，在振动加载时，振动马达的振动频率从零上升至设定的作业频率，在振动卸载时，振动马达的振动频率从设定的作业频率逐渐下降至零；因此，在振动加载或振动卸载过程中，当振动马达的振动频率与驾驶室的固有频率相同和接近时，驾驶室就会产生共振现象。

因此，可以通过获取振动压路机在振动加载或振动卸载过程中振动马达的振动信息，在振动马达的振动引起驾驶室产生共振时，通过电流变减振装置衰减在振动加载或振动卸载过程中驾驶室的共振幅度，舒缓驾驶室的振动。

对于预定的作业频率，在振动加载过程中，振动马达的振动频率从零上升至该作业频率的变化过程基本保持一致，相应地，在振动卸载过程中，振动马达的振动频率从该作业频率下降到零的变化过程基本保持一致；因此，在完成一次振动加载或振动卸载之后，可以对振动压路机的作业频率以及振动加载或振动卸载过程中减振控制信号进行存储，并且，在后续减振过程中直接调用相关的数据进行主动减振。

在具体实施例中，控制装置可以用于储存振动压路机的作业频率，以及在振动加载或振动卸载过程的减振控制信号；振动压路机在振动加载或振动卸载的过程中，控制装置根据振动压路机的作业频率调用相应的减振控制信号并输出，电源装置根据减振控制信号向电流变减振装置输出电压，电流变减振装置进行主动减振。

本发明还提出了一种振动压路机，通过振动马达驱动钢轮对地面进行振动压实作业，包括机架和驾驶室，还包括上述的振动压路机驾驶室减振系统，电流变减振装置安装在机架与驾驶室的悬置处。

根据上述振动压路机驾驶室减振系统，应用该驾驶室减振系统的振动压路机同样具有上述有益效果。

以上对本发明实施例所提供的一种电流变减振装置，应用该电流变减振装置的振动压路机驾驶室减振系统和方法，以及一种振动压路机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，包括获取装置、控制装置、电源装置和电流变减振装置，电流变减振装置安装在振动压路机的机架与驾驶室的悬置处；

2.根据权利要求1所述的振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，获取装置用于获取振动压路机在振动加载或振动卸载过程中振动压路机的振动信息。

3.根据权利要求2所述的振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，控制装置用于储存振动压路机的作业频率，以及在振动加载或振动卸载过程的减振控制信号；振动压路机在振动加载或振动卸载的过程中，控制装置根据振动压路机的作业频率调用相应的减振控制信号并输出，电流变减振装置进行主动减振。

4.根据权利要求1所述的振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，振动压路机的振动信息为振动马达的振动信息，获取装置用于检测振动马达的振动信息，或者，获取装置与振动压路机的控制器通讯用于获取振动马达的振动信息；

5.根据权利要求1至4中任一项所述的振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，所述电流变减振装置包括缸体（1）、端盖（2）、活塞体（3）、定极板（4）、动极板（5）和电流变液体（6）；其中，端盖（2）配合装配在缸体（1）上，电流变液体（6）容置在缸体（1）内，活塞体（3）包括活塞（31）和活塞杆（32），活塞（31）配合在缸体（1）的内壁并且活塞杆（32）伸出端盖（2）；在缸体（1）的无杆腔底部固定多个轴向的定极板（4），在活塞（31）靠近无杆腔的端部固定多个轴向的动极板（5），定极板（4）和动极板（5）交替布置并且两者电极相反，活塞体（3）能够在缸体（1）中进行轴向运动。

6.根据权利要求5所述的振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，动极板（5）和定极板（4）均为圆筒结构，或者，动极板（5）和定极板（4）均为平板结构。

7.根据权利要求6所述的振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，任意相邻的动极板（5）和定极板（4）之间的距离相等。

8.根据权利要求6所述的振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，多个圆筒结构的定极板（4）和动极板（5）均以缸体（1）的轴线为中心线同心布置。

9.根据权利要求5所述的振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，在缸体（1）内设有限位板（7），在活塞杆（32）上设有挡板（8），活塞杆（32）穿过限位板（7）并且限位板（7）位于挡板（8）和活塞（31）之间，挡板（8）和活塞（31）之间的距离小于限位板（7）与端盖（2）之间的距离。

10.根据权利要求9所述的振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，挡板（8）与缸体（1）的内壁配合。

11.根据权利要求5所述的振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，在缸体（1）的无杆腔底部固定有第一绝缘体（9），定极板（4）固定在第一绝缘体（9）上，在活塞（31）靠近无杆腔的端部固定有第二绝缘体（10），动极板（5）固定在第二绝缘体（10）上。

12.根据权利要求5所述的振动压路机的驾驶室减振系统，其特征在于，在缸体（1）的外周设有橡胶套（11），和/或，在缸体（1）的底部设有橡胶垫。

13.一种振动压路机，包括机架和驾驶室，其特征在于，还包括权利要求1-12任一项所述的振动压路机驾驶室减振系统，电流变减振装置安装在机架与驾驶室的悬置处。