CN111365406A

CN111365406A - 一种多自由度多级减振装置及工程机械

Info

Publication number: CN111365406A
Application number: CN202010155661.7A
Authority: CN
Inventors: 张达; 陈文鹏; 李朋朋
Original assignee: Jiangsu Xugong Construction Machinery Research Institute Co ltd
Current assignee: Jiangsu Xugong Construction Machinery Research Institute Co ltd
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2040-03-09
Also published as: CN111365406B

Abstract

本发明公开了一种多自由度多级减振装置及工程机械，包括第一平台、第二平台、第三平台、第一减振装置和第二减振装置；第一减振装置包括一个和/或多个磁流变阻尼器，磁流变阻尼器用于产生可变的阻尼力施加在第一平台上；第二减振装置包括成对分布的减振支链；减振支链包括主连杆和可沿固定在第三平台上的导轨滑动的滑块；主连杆一端与滑块铰接，另一端与第二平台铰接；每对减振支链之间通过两根铰接的副连杆实现连接；两根铰接的副连杆的两个端部分别铰接在该对减振支链中的两个滑块上。本发明通过第二减振装置成对的减振支链相互配合、牵制、补偿，实现了对振动信号的多次减振、多级快速衰减，配合第一减振装置有效的实现了多自由度多级减振。

Description

一种多自由度多级减振装置及工程机械

技术领域

本发明涉及一种减振装置，属于工程机械技术领域。

背景技术

随着现代建设工程的发展，工程机械趋于大型化高负载，并且工况恶劣，使得工程机械整机产生强烈的振动，工程机械工作时往往面临的是多自由的剧烈振动，工程机械的各个系统总成长期承受剧烈振动，导致寿命减少，影响整机可靠性。同时，振动信号通过车架传递到驾驶室，经过座椅最终传递到驾驶员位置，驾驶员长时间暴露在低频和大振幅为主的振动环境中，会导致身体不适甚至引发严重的疾病。

目前，工程机械常用的减振装置往往采用橡胶悬置成对使用，按照四点式或者六点式布置在车架上，主要实现垂直方向的减振，对于其他自由度振动信号的减振效果十分有限，且往往只有一级减振，对于恶劣工况的振动信号无法快速衰减，减振后振动状况依然比较剧烈。现有的方案无法满足工程机械不同工况下对多个自由度剧烈振动快速衰减的要求，因此，设计一种能实现多自由度振动快速衰减的装置十分迫切。

现有技术为一种橡胶减振器，其结构如图1所示，安装位置如图2所示，该减振器安装结构包括机架（1-1），橡胶减振器（1-2），竖支撑板（1-3），悬置外圈（1-4），中间支架（1-5），固定螺栓（1-6），大垫圈（1-7）。橡胶减振器主体为锥状，悬置外圈和竖支撑板为钢材料，硫化在橡胶主体上。现有技术中的减振器为上下对称式结构，将两个橡胶悬置对称安装在中间支架上，用螺栓对两个橡胶悬置进行固定。橡胶减振器安装时，悬置外圈上下对称放置在中间支架上，机架在橡胶主体上侧。固定螺栓依次穿过机架、橡胶减振器、竖板、悬置外圈、中间支架、大垫圈，固定螺栓两端用螺母拧紧。

现有技术的缺点：

（1）常规作业工况下，减振装置的主要作用是过滤振动，此时要求其刚度小、阻尼小；而在颠簸、过坎等大位移冲击下，要求减振装置的振幅小，要求阻尼大。现有技术的橡胶减振器刚度和阻尼变化范围小，难以同时满足两种工况要求。

（2）现有技术结构单一，多是通过串联的方式来实现减振的，主要减振方向单一，对于多自由度的振动减振效果十分有限。

（3）现有技术只有一级减振，工程机械不同工况下产生的振动往往比较剧烈，只有一次减振无法快速将振动衰减到较低的水平。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷和不足，提供一种多自由度多级减振装置，主要针对工程机械在复杂工况工作时产生的多自由度大振幅的振动，提供一种多自由度的多级减振装置。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种多自由度多级减振装置，包括第一平台、第二平台、第三平台、连接在第一平台与第二平台之间的一个或多个第一减振装置、连接在第二平台与第三平台之间的第二减振装置；

所述第一减振装置包括一个和/或多个磁流变阻尼器，所述磁流变阻尼器用于产生可变的阻尼力施加在第一平台上；

所述第二减振装置包括成对分布的减振支链；所述减振支链包括主连杆和可沿固定在第三平台上的导轨滑动的滑块；所述主连杆一端与滑块铰接，另一端与第二平台铰接；

每对减振支链之间通过两根铰接的副连杆实现连接；两根铰接的副连杆的两个端部分别铰接在该对减振支链中的两个滑块上。

进一步地，所述第一平台上还设置有加速度传感器，加速度传感器将检测的第一平台的振动信号发送至控制器，由控制器控制磁流变阻尼器产生的阻尼力。

进一步地，所述减振支链还包括一固定在第三平台上的固定架；所述滑块通过弹簧阻尼系统与固定架连接。

进一步地，每对减振支链呈中心对称分布。

进一步地，各对减振支链之间连接的副连杆的运动空间相互不产生运动干涉。

进一步地，所述磁流变阻尼器设置在轴向和/或与轴向成一锐角的辅助方向上。

进一步地，所述第一减振装置成对设置。

进一步地，第一减振装置的数量与第二减振装置中的减振支链数量相同。

进一步地，各第一减振装置设置的位置与第二减振装置中的各减振支链的位置一一对应。

一种工程机械，采用上述任意一项所述的多自由度多级减振装置。

本发明提供了一种多自由度多级减振装置，与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

（1）本发明提供了一种多个自由度有效减振装置，上下连接板异性结构配合磁流变阻尼器使用，达到针对不同信号多个自由度的自适应减振。第一减振装置2包括上下异形连接板以及中间的磁流变阻尼器，能够实现多个自由度的有效减振。

（2）本发明提供了一种有效地多级减振装置，第二减振装置包括成对的减振支链，每对之间通过主连杆、弹簧阻尼系统、两根副连杆，互相牵制，相互补偿，能够实现彼此之间的相互配合，实现了对振动信号的多次减振、多级快速衰减。

（3）第一减振装置可以实现对振动信号的一次衰减，第二减振装置两组减振支链相互配合可以实现振动信号的三次衰减，第一减振装置和第二减振装置相互配合有效的实现了多自由度多级减振。

（4）本发明可用于工程机械上需要减振的各个总成系统，例如：散热器总成的减振、动力总成的减振、分动箱总成的减振、驾驶室总成的减振、座椅系统的减振。

附图说明

图1是现有技术的橡胶减振器总成纵向截面图；

图2是现有技术的减振器安装图；

图3 一种多自由度多级减振装置示意图；

图4 第一减振装置示意图；

图5 磁流变阻尼器剖视图；

图6 第二减振装置示意图；

图7 中间板示意图；

图8 四条减振支链示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图3所示，本发明的一种多自由度多级减振装置，包括上平台1、四个第一减振装置2、中间平台3、第二减振装置4、下平台5，所述的上平台1位于第一减振装置2的上方；所述的上平台1与四个第一减振装置2的上连接板21使用螺栓进行连接；所述中间平台位于第一减振装置2下方，与四个第一减振装置2的下连接板22使用螺栓进行连接；所述的第二减振装置4安装在中间平台3和下平台5之间。

上平台1，中间部位设有通孔，通过螺栓与需要减振的系统连接，四周分别设有四组通孔与四个多自由度的第一减振装置2使用螺栓进行连接。

如图4所示，所述的第一减振装置2包括上连接板21、下连接板22以及上下连接板之间的五个磁流变阻尼器23、控制器24、加速度传感器25，电源26；所述的第一减振装置2分别在轴向和四个辅助方向布置有磁流变阻尼器23，可以实现多个自由度的减振；上连接板21上布置有安装孔可与上平台1连接，下连接板22上布置有安装孔可与中间平台3连接。

如图5所示，所述的磁流变阻尼器23由工作缸231、磁流变液232、线圈233、活塞234、活塞杆235组成，线圈233、活塞234安装在工作缸231中，磁流变液232充塞在工作缸231腔体的空隙中，活塞杆235穿过活塞234。当上连接板21发生振动时，加速度传感器25将振动信号传递给控制器24，控制器24根据振动加速度确定需要提供的刚度和阻尼，发出指令给电源26，改变输出的电流大小，使通过线圈233的电流发生变化，工作缸231内部磁场发生变化，从而磁流变液232的粘度发生变化，从而使磁流变阻尼器23产生可变的阻尼。

结合图7所示，中间平台3，包括第一凸块31、第二凸块32、第三凸块33、第二凸块34和支撑板35。支撑板35四周分别设有四组通孔，可分别与四个第一减振装置2使用螺栓进行连接。

结合图6和图8所示，第二减振装置4，包括第一X向减振支链41、第二X向减振支链42、第一Y向减振支链43、第二Y向减振支链44、第一副连杆45、第二副连杆46、第三副连杆47和第四副连杆48。第一X向减振支链41、第二X向减振支链42、第一Y向减振支链43和第二Y向减振支链44结构相同。第一X向减振支链41与第二X向减振支链42之间由第一副连杆45、第二副连杆46铰接连接。第一Y向减振支链43与第二Y向减振支链44之间由第三副连杆47和第四副连杆48铰接连接。

第一X向减振支链41包括第一主连杆411、第一滑块412、固定在下平台5上的第一固定架413、第一弹簧阻尼系统414和固定在下平台5上的第一导轨415。第一主连杆411一端与第一凸块31通过圆柱副连接，另一端与第一滑块412通过圆柱副连接，第一滑块412通过第一弹簧阻尼系统414与第一固定架423连接，第一滑块412可在第一导轨415上滑动，第一副连杆45一端与第一滑块412通过圆柱副连接，另一端通过圆柱副与第二副连杆46连接，第二副连杆46另一端通过圆柱副与第二滑块422连接。

第二X向减振支链42包括第二主连杆421、第二滑块422、固定在下平台5上的第二固定架423、第二弹簧阻尼系统424和固定在下平台5上的第二导轨425。其连接关系与第一X向减振支链完全相同，这里不再赘述。

第一Y向减振支链43包括第三主连杆431、第三滑块432、固定在下平台5上的第三固定架433、第三弹簧阻尼系统434、固定在下平台5上的第三导轨435。其连接关系与第一X向减振支链完全相同，这里不再赘述。

第二Y向减振支链44包括第四主连杆441、第四滑块442、固定在下平台5上的第四固定架443、第四弹簧阻尼系统444和固定在下平台5上的第四导轨445。其连接关系与第一X向减振支链完全相同，这里不再赘述。

所述第一滑块412和第二滑块422高度大于第三滑块432和第四滑块442，从而第一副连杆45和第二副连杆46所在平面平行并高于第三副连杆47和第四副连杆48所在平面，保证两组副连杆之间互不干涉。

所述的中间平台3通过第二减振装置4中的第一X向减振支链41、第二X向减振支链42、第一Y向减振支链43、第二Y向减振支链44与下平台5连接。

上平台1的振动经过四个第一减振装置2衰减后传到中间平台3，当中间平台3左侧向下振动时，第一主连杆411带动第一滑块412沿着第一导轨415向右滑动，由于第一弹簧阻尼系统414的作用，振动进一步得到衰减；同时，当第一滑块412沿着第一导轨415向右滑动时会带动第一副连杆45运动，从而带动第二副连杆46运动，第二副连杆46带动第二滑块422沿着第二导轨425向左滑动，由于第二弹簧阻尼系统424的作用，振动再一次得到衰减；同时，第二滑块422沿着第二导轨425向左滑动带动第二主连杆421运动，从而使得中间平台3右侧向下振动，带动中间平台3左侧向上振动，抵抗中间平台3左侧向下的振动，从而又一次的衰减平台3的振动。

同样的当中间平台3左侧向上振动或者右侧上下振动时，通过第二减振装置中的第一X向减振支链41和第二X向减振支链42的作用可以实现多级减振。

上平台2的振动经过四个第一减振装置2衰减后传到中间平台3，当中间平台3前侧向下振动时，第三主连杆431带动第三滑块432沿着第三导轨435向后滑动，由于第三弹簧阻尼系统434的作用，振动进一步得到衰减；同时，当第三滑块432沿着第三导轨435向后滑动时会带动第三副连杆48运动，从而带动第四副连杆47运动，第四副连杆47带动第四滑块442沿着第四导轨445向前滑动，由于第四弹簧阻尼系统444的作用，振动再一次得到衰减；同时，第四滑块442沿着第四导轨445向前滑动带动第四主连杆441运动，从而使得中间平台3后侧向下振动，带动带动中间平台3前侧向上振动，抵抗中间平台3前侧向下的振动，从而又一次的衰减平台3的振动。

同样的当中间平台3前侧向上振动或者后侧上下振动时，通过第二减振装置中的第一Y向减振支链43和第二Y向减振支链44的作用可以实现多级减振。

同理，当中间平台左右、前后振动时，通过第一X向减振支链41、第二X向减振支链42、第一Y向减振支链43、第二Y向减振支链44也可以实现多级减振。

第一X向减振支链41和第二X向减振支链42中心对称分布，第一Y向减振支链43、第二Y向减振支链44中心对称分布，所以无论中间平台3如何振动，四个减振支链两两之间都彼此限制，互相牵引，从而保证了中间平台3振动的多级快速衰减，配合上平台1和中间平台3之间的四个第一减振装置，可以实现对传递到上平台1的振动信号的多个自由度的多级减振，消除了振动能量，有效地实现了多自由度多级减振。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种多自由度多级减振装置，其特征是，包括第一平台、第二平台、第三平台、连接在第一平台与第二平台之间的一个或多个第一减振装置、连接在第二平台与第三平台之间的第二减振装置；

2.根据权利要求1所述的多自由度多级减振装置，其特征是，所述第一平台上还设置有加速度传感器，加速度传感器将检测的第一平台的振动信号发送至控制器，由控制器控制磁流变阻尼器产生的阻尼力。

3.根据权利要求1所述的多自由度多级减振装置，其特征是，所述减振支链还包括一固定在第三平台上的固定架；所述滑块通过弹簧阻尼系统与固定架连接。

4.根据权利要求1所述的多自由度多级减振装置，其特征是，每对减振支链呈中心对称分布。

5.根据权利要求1所述的多自由度多级减振装置，其特征是，各对减振支链之间连接的副连杆的运动空间相互不产生运动干涉。

6.根据权利要求1所述的多自由度多级减振装置，其特征是，所述磁流变阻尼器设置在轴向和/或与轴向成一锐角的辅助方向上。

7.根据权利要求1所述的多自由度多级减振装置，其特征是，所述第一减振装置中的多个磁流变阻尼器设置在两个异形的连接板之间，两个异形的连接板分别与第一平台、第二平台连接。

8.根据权利要求1所述的多自由度多级减振装置，其特征是，第一减振装置的数量与第二减振装置中的减振支链数量相同。

9.根据权利要求8所述的多自由度多级减振装置，其特征是，各第一减振装置设置的位置与第二减振装置中的各减振支链的位置一一对应。

10.一种工程机械，其特征是，采用权利要求1－9中任意一项所述的多自由度多级减振装置。