礦山工程機械中的有害振動及其控制
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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基礎上，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
為了滿足現代化礦山工程的需求，當前礦山施工設備正在逐漸轉向為重型化模式。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。因為高功率設備在工作中會有劇烈的振動，這種振動會對施工設備結構強度、運行周期和運行穩定性形成不良影響，同時還可能對工作人員與周邊環境造成噪音干擾。所以，有害振動會對礦上機械裝備形成影響，同時也是礦山設備運行功能品質中的一個重要問題。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
礦山工程建設之中，裝載機、鏟運機都是一些自運行機械，經常是剛性懸掛。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，系統有六個自由度振動。為了將問題簡單化，并且符合項目建設要求，可以做好下面的假設：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，此機械設備在運行中大多數情況之下認為是兩個自由度振動系統。此外，還有發動機激振源和傳遞的現象，在礦山工程建設中，為施工設備提供動力的是高速運行的核心部件。發動機振動屬于是機械設備的內部振動，而發動機振動則可以分成內部與外部兩種，振動主要是因為氣缸內周期變化氣體壓力與曲柄部分運動形成的關系。內部振動是因為運動慣性和與攪拌壓力導致的發動機零件之間互相振動，比較常見的有曲軸扭轉振動與彎曲振動。而外部振動，具體是指發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致的。從此就可以知道，發動機是工程機械的振源。振動經過連接件和支撐件傳輸到機架和輪胎部位，這樣會對整個機械設備的穩定性、質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的工作，所以可以把整個設備看作長臂——鏟斗系結構。建設中如果找到了外部環境的影響，比如巖石回彈和風雨沖刷等，這個結構就必定會產生振動。特別是鏟斗裝滿的狀態下，如果外部刺激頻率和系統頻率相近，則會產生一定的共振，從而致使事故出現。
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，不管是哪種結構的振動，除開振源之外，還有來自設備自身結構和對振動的相應。簡單一點來說，激振因為激振力、結構相關因素影響而產生的現象。因此，對的礦山機械設備來說，為了控制行駛中因為地面不平致使的振動，可以通過對設備施工場地、使用范圍，以此為基礎做出提前的估計，測量出行駛地面的相對高度。然后使用統計規律，獲得相應的函數，通過這種方式可以計算出可能發生的共振行駛速度，在此基礎上控制有害振動。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。就比如發動機的振動而言，發動機振動和發動機功率、轉動速度有很大關系。發動機形成的振動，要尤其注重發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動機產生共振。
2.2 傳播路徑控制
振源產生振動，會經過車架、鏈接機構等傳輸出去。若是能夠將傳輸路徑切斷和隔離，就能夠控制振動的闡述，從而降低振動，實現控制振動的目標。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，以此進行振動的隔離，從而減少接收裝置對振源的響應。在這其中還可以運用有一定彈性的支承設備，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
對于礦山施工設備的有害振動而言，其中的振動主要是在源頭上開始，經過傳播路徑，到達接收裝置上，這樣就形成了一個完整的振動傳輸系統。從具體環節角度上看，接收裝置主要指受影響和干擾的結構。在整個機械設設備系統的角度上看，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，以此實現減振目標;其二是裝置子系統，讓某頻率振動被有效控制，此方式是動力吸振。主要是運用子系統形成的吸振力，降低受控對象對振源的響應。比較常見的方式，就是將減振器安裝到駕駛艙連通車架結構上，以此來達到吸振目標;其三是選用減振系統、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振動。在實際工作中，經過選用減振效果好的座椅，能夠降低振動幅度，在此基礎上有效控制有害振動，促使工程項目的順利開展，從而保障機械設備的質量，延長設備的使用壽命，提升礦山工程的經濟效益和社會效應。
3 結束語
在礦山工程施工中，通過對機械設備的使用，可以讓施工過程更加規范和高效。而工程機械運行工作中，因為一些因素的影響，其會產生有害振動，這種振動對機械設備的壽命和施工安全質量都有一定的影響。所以在施工工程進行時，需要總結有害振動的原因，并在此基礎上有效控制振動。
參考文獻：
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