CN103603911B - 装载机防颠簸振动减振系统 - Google Patents

Abstract

一种装载机防颠簸振动减振系统，气泵出气口与组合阀进气口相连接，组合阀出气口E经第一单向阀与减振机构中气缸体的A口相连接，减振机构中气缸体的B口与第一溢流阀的进气口相连接，第一溢流阀的出口经第三单向阀与储气筒进气口相连接，组合阀出气口E另一路经第四单向阀与减振机构中气缸体的C口连接，减振机构中气缸体的D口与第二溢流阀的进气口相连接，第二溢流阀的出口经第二单向阀与储气筒进气口相连，储气筒的出气口与安全阀的进气口相连接，减振机构的后车架连接气缸体，气缸体通过气缸活塞杆连接配重，后车架和配重之间有弹簧和导向杆。该系统结构简单，可靠性较高，故障较少，且容易排除，因此经济适用成本相对又小。

Description

装载机防颠簸振动减振系统

技术领域

本发明涉及一种装载机减振系统，尤其是防装载机前俯后仰周期性颠簸振动的减振系统。

背景技术

装载机在行驶的时候，由于前后驱动桥承载的重量不同，轮胎会出现不同的变形，导致前、后轮胎的中心轴到地面的距离不同，而装载机为增大牵引力，均采用四轮驱动，发动机传递到前后桥的转速是相同的，这样造成整机在行驶时，前后轮的速度不一样。假设整机空载，则前轮行驶速度会大于后轮速度，导致当前桥轮胎做滚动时，后桥轮胎在滚动的同时会出现由于前轮的牵引而产生向前的滑动，即一边滚动，一边滑动，而满载时正好相反，后轮的速度大于前轮的速度，前轮在滚动的同时，会受到后轮向前的推力，即前轮一边滚动，一边滑动。由于轮胎是弹性体，导致在滚动与滑动的同时会产生向上跳动，导致装载机开始周期性前俯后仰的颠簸振动。而且行驶速度越大，前后轮速度差越大，导致整机颠簸振动的振幅越大，该颠簸振动会使整机的前后车架均出现额外的动载荷，尤其是前后铰接处的轴承，附加的动载荷使轴承容易出现疲劳损伤，影响使用寿命。整机的颠簸振动会引起零部件的摆动，油箱的摆动有可能会导致瞬时吸油不畅导致吸空现象。同时周期性颠簸振动会导致液压系统产生压力波动，影响液压元件的使用寿命。驾驶员随同座椅也会出现一前一后的周期性颠簸，严重影响了驾驶员的驾驶稳定性和安全性，尤其在紧急情况下有可能会引发安全事故。

现有的解决方案为采用液压蓄能器来消除整机液压系统产生的压力波动，由于前车架的振动会导致能量传递到动臂油缸和翻斗油缸，而动臂油缸及翻斗油缸的压力波动会传递到蓄能器，蓄能器是利用液压系统的压力波动对气体进行压缩做功来吸收振动能量的，从而减轻整机的振动。采用蓄能器来消振可在一定程度上减轻装载机的颠簸振动，延长整机的使用寿命。但是液压蓄能器及相关的液压阀组件对材料的选择比较苛刻，对加工精度的要求非常高，对制造工艺要求比较先进，稍有加工误差都可能导致整机的故障，因此一般都选用国外品牌；该液压减振系统组成的阀体组件较多，而且都承受较高的压力，可靠性差的同时，还具有危险性；当该液压减振系统发生故障时，故障往往难以判断，而且在维修时，往往需要放掉液压油，以释放液压系统的高压，才能维修。而在释放的过程中，不可避免的会导致液压油的泄露，因此对环境会造成污染，维修难度较大，服务周期较长，因此，整个液压减振系统的综合使用成本昂贵。

发明内容

本发明的目的是要提供一种防装载机前俯后仰周期性颠簸振动的装载机防颠簸振动减振系统。该减振系统结构简单，常用的材料即可行，普通的加工精度可达标，国内的制造工艺即可满足；由于结构简单，可靠性较高，故障较少，且容易排除，由于本发明的减振系统的气体压力较小，因此安全性较高；气体可直接排向大气，不会造成对环境的污染，因此经济适用成本相对又小。

解决其技术问题的设备方案是：气泵出气口与组合阀进气口相连接，组合阀出气口E经第一单向阀与减振机构中气缸体的A口相连接，减振机构中气缸体的B口与第一溢流阀的进气口相连接，第一溢流阀的出口经第三单向阀与储气筒进气口相连接，组合阀出气口E另一路经第四单向阀与减振机构中气缸体的C口连接，减振机构中气缸体的D口与第二溢流阀的进气口相连接，第二溢流阀的出口经第二单向阀与储气筒进气口相连，储气筒的出气口与安全阀的进气口相连接，减振机构包括后车架、弹簧、气缸体、导向杆、配重、气缸活塞杆，后车架连接气缸体，气缸体通过气缸活塞杆连接配重，后车架和配重之间有弹簧和导向杆。

后车架与气缸体用气缸螺母和气缸弹垫固定连接，后车架与导向杆通过导向杆螺母和导向杆弹垫固定连接，配重与气缸活塞杆通过气缸螺母和气缸弹垫固定连接，弹簧与后车架通过安装环连接，安装环与后车架为螺纹连接，弹簧与配重通过安装环连接，安装环与配重为螺纹连接。

本发明专利的优点是：1.本发明的装载机防颠簸振动减振系统结构简单，对于每个零件要求的材料选择范围广，对零部件的加工精度要求中等，国内的制造工艺即可满足，因此，成本相对较小。而采用蓄能器来减振，蓄能器及相关液压阀的制造工艺国内难以满足，加工精度国内也难以达到，多采用进口件，成本较高；2.利用机械系统本身振动的不同步（相对运动）来实现对外做功，使振动能量衰减，以达到减振效果，是本发明的一大技术亮点。3.利用气缸来作为对颠簸振动过程的“等效阻尼”，以阻碍振动，结构简单，但是效果显著，也是一大优点；4.因路况不平造成整机振动时，该系统也可吸收部分能量来减轻振动；5.本发明的减振系统，由于结构简单，组成减振机构的零件相对较少，整个系统的故障较少，且容易排除，因此减振系统的可靠性较高。蓄能器、液压油缸及相关液压阀等组成的回路，零件较多，由于压力较高，经常引起的故障较多，且不容易查找，整体可靠性较差；6.本发明的安全性较高，由于气体形成的压力比液压系统的压力小很多，而且可经安全阀直接排向大气，危险性较小，安全性较高。液压系统的压力为了实现一定的功能，通常系统压力比较大，危险性较高，安全性较差；7.本发明的减振系统为对气体进行压缩做功，而且气体直接可排向大气，对环境没有污染。由蓄能器等组成的减振系统，经常发生液压油泄露，因此，不可避免的会对环境造成污染；8.本发明的机械减振系统发生故障时，由于零件结构相对简单，故障容易排除，维修性较好，维护更换方便。而蓄能器减振系统发生故障时，由于结构比较复杂，故障难以判断，当液压系统的阀体组件发生故障时，往往需要放掉液压油，以将系统较高的压力释放掉，然后才能拆卸相关的管路及阀体组件，维修好后，还要加注液压油，以此，维修相当麻烦，服务成本较高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中减振机构的结构图。

图3为图2的B向视图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图4中的I局部放大图。

图6为图4中的II局部放大图。

图7为图2中取消后车架的的减振机构立体图。

图中1 气泵、2组合阀、3 第一单向阀、4 减振机构、5 第一溢流阀、6 第二单向阀、7第三单向阀、8储气筒、9 安全阀、10第二溢流阀、11第四单向阀、12 后车架、13 弹簧、 14 气缸体、15 导向杆、16 配重、17 气缸活塞杆、18 安装环、19 导向杆螺母、20 导向杆弹垫、21 气缸螺母、22 气缸弹垫。

具体实施方式

实施例：气泵1出气口与组合阀2进气口相连接，组合阀2出气口E经第一单向阀3与减振机构4中气缸体14的A口相连接，减振机构4中气缸体14的B口与第一溢流阀5的进气口相连接，第一溢流阀5的出口经第三单向阀7与储气筒8进气口相连接，组合阀2出气口E另一路经第四单向阀11与减振机构4中气缸体14的C口连接，减振机构4中气缸体14的D口与第二溢流阀10的进气口相连接，第二溢流阀10的出口经第二单向阀6与储气筒8进气口相连，储气筒8的出气口与安全阀9的进气口相连接，组合阀2的第三路接往其它系统，减振机构4包括后车架12、弹簧13、气缸体14、导向杆15、配重16、气缸活塞杆17，后车架12连接气缸体14，气缸体14通过气缸活塞杆17连接配重16，后车架12和配重16之间有弹簧13和导向杆15。

后车架12与气缸体14用气缸螺母21和气缸弹垫22固定连接；后车架12与导向杆15通过导向杆螺母19和导向杆弹垫20固定连接；配重16与气缸活塞杆17通过气缸螺母21和气缸弹垫22固定连接；弹簧13与后车架12通过安装环18连接；安装环18与后车架12为螺纹连接；弹簧13与配重16通过安装环18连接；安装环18与配重16为螺纹连接，配重16上有可使导向杆上下运动的轨道槽，因此在安装时，需保证导向杆15能在配重16的轨道槽内上下活动。

当整机因前后轮的速度差导致后车架12颠簸振动而向上运动时，悬挂的配重16有向上运动的滞后性，配重16运动与后车架12向上运动会不同步，导致气缸体14与气缸活塞杆17有相对运动，气缸有杆腔b的气体开始受到压缩，气缸无杆腔a的气体因体积增大而压力减小。当气缸有杆腔b的气体压力达到设定值时，第二溢流阀10会打开，气体经第二单向阀6流向储气筒8，当储气筒8的压力达到安全阀9开启压力时，气体便自动排出。而气缸无杆腔a因压力减小而导致第一单向阀3开启，组合阀2经第一单向阀3向气缸无杆腔a补充气体。

当配重16上升的速度等于后车架12上升的速度时，气缸活塞杆17对有杆腔b气体的压缩达到极限，有杆腔b的体积达到最小，无杆腔a的体积达到最大，在此瞬时，后车架12与配重16作为一个整体以相同的速度向上运动，接下来，后车架12的速度减小，而配重16的速度增大，气缸无杆腔a的气体开始受到气缸活塞杆17向上运动的压缩，压力便开始增大。而有杆腔b的气体压力为其第二溢流阀10的压力，此时便开始减小，第二溢流阀10关闭，当减少到一定压力时，第四单向阀11开启，组合阀2经第四单向阀11开始给有杆腔b充气，使得有杆腔b的气体维持在组合阀2设定的压力。而无杆腔a的气体在受到压缩时，气体压力逐渐增大，当压力增大到一定程度时，第一溢流阀5开启，高压气体经第三单向阀7流向储气筒8，给储气筒8充气。当储气筒8的压力达到安全阀9设定压力时，便向外排气。

当整机的后车架12运动到达上限开始向下运动时，配重16向上运动因惯性并未立即停止，因此对无杆腔a的气体进一步压缩。有杆腔b的气体继续得到组合阀2的补充。而当配重16到达上限而开始向下运动时，在此瞬时，配重16的速度为0，而后车架12向下运动已有较大的速度，因此，气缸活塞杆17对无杆腔a气体的压缩并未停止，当配重16向下运动的速度与后车架12相同时，气缸活塞杆17与气缸体14形成的无杆腔a体积达到最小，有杆腔b的体积达到最大，此时活塞杆17对无杆腔a气体的压缩达到了极限。而组合阀2对有杆腔b也停止了充气,第四单向阀11关闭。接下来配重16对有杆腔b的气体开始进行压缩，而无杆腔a的气体体积开始增大。因此，有杆腔b的气体压力开始增大，而无杆腔a的气体压力便开始减小。当有杆腔b的气体压力达到第二溢流阀10设定的压力时，气体经第二单向阀6流向储气筒8，给储气筒8充气。而无杆腔a的气体压力减小到一定值时，第一单向阀3开启，组合阀2经第一单向阀3开始给无杆腔a充气，直到压力达到组合阀2的设定压力为止。

当配重16向下运动到极限位置而开始向上运动时，此时后车架12向上运动已经有一定的速度。因此对有杆腔b气体的压缩并未停止，无杆腔a的气体继续得到组合阀2的补充。当配重16自下而上运动的速度与后车架12相同时，气缸活塞杆17对有杆腔b的气体压缩达到了极限，有杆腔b的体积达到最小，无杆腔a的体积达到了最大。第一单向阀3关闭，组合阀2停止了对无杆腔a的充气，第二单向阀6及第二溢流阀10关闭，有杆腔b对储气筒8的充气停止。接下来配重16便对无杆腔a开始进行压缩。而有杆腔b的压力逐渐减小。对无杆腔a的压缩及有杆腔b的充气与上述描述相同。

整个过程中，配重16与后车架12运动的不同步导致气缸活塞杆17与气缸体14存在相对运动，即存在速度差。由于速度差的存在，使得配重16无论是向上还是向下运动，都会使得气缸活塞杆17对气缸的气体进行压缩，气体的压缩导致气体压力增大及温度升高，最后将一部分高温高压气体排出，最终导致后车架12颠簸振动能量的减少。即：配重16运动的滞后性就像阻尼一样阻碍了后车架12的运动，阻碍的结果便是对有压力气体的压缩做功，从而吸收整机颠簸振动的能量，使整机颠簸振动的能量衰减，振幅减小，从而使得整机行驶时稳定性更好。弹簧13在整个系统中主要是来悬挂配重16，用以实现配重16与后车架12的相对运动，将车架运动的能量储存起来并释放以使配重16上下运动，利用两者的相对运动用来对气体压缩做功,实现对振动能量的吸收。

在配重16的竖直运动过程中，导向杆15是为防止配重16有其它方向的运动，用以限制配重16只能在竖直方向运动。

Claims (2)

1.一种装载机防颠簸振动减振系统，其特征是：气泵出气口与组合阀进气口相连接，组合阀出气口E经第一单向阀与减振机构中气缸体的A口相连接，减振机构中气缸体的B口与第一溢流阀的进气口相连接，第一溢流阀的出口经第三单向阀与储气筒进气口相连接，组合阀出气口E另一路经第四单向阀与减振机构中气缸体的C口连接，减振机构中气缸体的D口与第二溢流阀的进气口相连接，第二溢流阀的出口经第二单向阀与储气筒进气口相连，储气筒的出气口与安全阀的进气口相连接，减振机构包括后车架、弹簧、气缸体、导向杆、配重、气缸活塞杆，后车架连接气缸体，气缸体通过气缸活塞杆连接配重，后车架和配重之间有弹簧和导向杆。

2.根据权利要求1所述的一种装载机防颠簸振动减振系统，其特征是：后车架与气缸体用气缸螺母和气缸弹垫固定连接，后车架与导向杆通过导向杆螺母和导向杆弹垫固定连接，配重与气缸活塞杆通过气缸螺母和气缸弹垫固定连接，弹簧与后车架通过安装环连接，安装环与后车架为螺纹连接，弹簧与配重通过安装环连接，安装环与配重为螺纹连接。