于學(xué)花，張明東，郝學(xué)貴

（山推工程機械股份有限公司，山東 濟寧 272073）

橡膠減振墊是發(fā)動機與車架之間的彈性連接件，除了對發(fā)動機起到支撐和限位的作用，還能夠降低發(fā)動機和車架之間的振動傳遞，減小路面激勵對動力總成的振動破壞，保證動力總成的工作安全性，同時，還可降低整車的噪聲，滿足車輛行駛平順性和乘坐舒適性的要求。

目前國產(chǎn)某系列推土機普遍存在振動較大的現(xiàn)象，影響了推土機產(chǎn)品的可靠性及舒適性，要解決此類問題，可從發(fā)動機減振墊方面進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化。發(fā)動機減振墊的性能與橡膠硬度和剛度的大小有直接聯(lián)系，其硬度值及剛度值的選擇變得尤為重要。目前多數(shù)企業(yè)選用靜剛度來評價橡膠減振墊靜態(tài)性能，靜剛度的變化對橡膠減振墊的振動傳遞率也有著至關(guān)重要的影響[1]，本文將從橡膠靜剛度和硬度大小方面考慮，進(jìn)一步研究其對橡膠減振墊的影響。

1 試 驗

1.1 試驗設(shè)備

試驗設(shè)備采用WDW-200E電子式萬能試驗機、TH200邵爾硬度計以及LMS采集器。推土機發(fā)動機減振器安裝結(jié)構(gòu)總圖如圖1所示，試驗制品為4種硬度不同的推土機發(fā)動機橡膠減振墊，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。國產(chǎn)某型號推土機發(fā)動機減振器采用的是水平軸套式，這種結(jié)構(gòu)能提供360°的壓縮支承，可以消除車架變形對發(fā)動機的影響，克服軸向外力及慣性力，能吸收水平方向的力偶，與斜置式相比，其制造精度和裝配精度要求相對要低。

圖1 推土機發(fā)動機減振器安裝結(jié)構(gòu)圖

圖2 本文研究的推土機發(fā)動機減振墊結(jié)構(gòu)圖

1.2 試驗方法

1）硬度測試 試件平置，將其擦拭干凈后，用調(diào)試后的邵爾硬度計進(jìn)行打點測試，測試3次，記錄試驗數(shù)據(jù)。

2）靜剛度測試 試件平置，先進(jìn)行預(yù)壓，以2mm/min的速度垂直加載至40kN，進(jìn)行卸載，如此加卸載2次后，進(jìn)行正式試驗，每次試驗間隔5～10min，記錄試驗結(jié)果。

3）裝車測試 將橡膠減振墊試樣裝車后，將加速度傳感器分別布置于發(fā)動機減振前后，在不同發(fā)動機轉(zhuǎn)速下測得加速度值，通過計算得出不同轉(zhuǎn)速下減振前后的加速度均方根值和傳遞率。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 硬度試驗結(jié)果及分析

試樣1為國產(chǎn)某型號推土機發(fā)動機現(xiàn)裝減振墊，試樣2和試樣3是其產(chǎn)品參數(shù)調(diào)整后的減振墊，對標(biāo)試樣是某國外進(jìn)口推土機發(fā)動機的減振墊，其進(jìn)口推土機的發(fā)動機與本文所研究的國產(chǎn)推土機的發(fā)動機型號一致，經(jīng)測試進(jìn)口推土機的減振墊減振性能優(yōu)越，因此，特以進(jìn)口推土機發(fā)動機減振墊的靜剛度和硬度為參考進(jìn)行優(yōu)化。

對4種減振墊進(jìn)行硬度試驗，硬度值見表1，從表1中可以看出，試樣1的硬度為63.3Hs，與試樣1相比，試樣2和試樣3的硬度分別為54.1 Hs和49.0Hs，對標(biāo)試樣硬度為57.9Hs，從數(shù)值上可知，試樣2的硬度更為接近對標(biāo)試樣的硬度。

表1 橡膠減振墊硬度值 （Hs）

2.2 靜剛度計算及試驗結(jié)果分析

靜剛度按國標(biāo)GB/T 15168-94計算，具體方法如下

式中P0——減振墊額定靜載荷，N；

ΔP——靜載荷增量，N；

ΔX——靜變形增量，mm；

X1.1—— 在1.1倍額定載荷時減振墊的靜變形值，mm；

X0.9—— 在0.9倍額定載荷時減振墊的靜變形值，mm。

靜剛度是反映減振墊的支撐能力，同時其和動剛度的比值，即動靜比，也是決定減振頻率特性的重要指標(biāo)。靜剛度曲線多數(shù)為非線性曲線，減振器在做載荷-位移曲線試驗時，加載過程和卸載過程得出的曲線不會完全重合，而是形成一條滯后回線[2]，如圖3所示，該滯后回線所包含的面積，就是橡膠墊內(nèi)部阻尼損耗的功。

圖3 橡膠減振墊載荷-位移曲線

對4組減振墊進(jìn)行靜剛度計算，其靜剛度值見表2，從表中可以看出，國產(chǎn)某型號推土機發(fā)動機原裝減振墊試樣1垂向靜剛度為9.28kN/mm，減振墊試樣2和試樣3垂向靜剛度分別為6.1kN/mm和4.47kN/mm，對標(biāo)試樣垂向靜剛度為6.9kN/mm，與對標(biāo)試樣相比，試樣2的靜剛度值更為接近。另外，4組減振墊軸向靜剛度與垂向靜剛度數(shù)據(jù)變化趨勢相同，因此，結(jié)合硬度、靜剛度測試結(jié)果，可選擇試樣2進(jìn)行裝車驗證試驗。

表2 橡膠減振墊靜剛度試驗結(jié)果 (kN/mm)

2.3 驗證結(jié)果分析

在實際應(yīng)用中，通常用加速度均方根值表征振動加速度信號的統(tǒng)計規(guī)律，因其統(tǒng)計信息中含有振動能量的特征信息，又常用來衡量結(jié)構(gòu)振動水平。其定義為：設(shè)振動加速度在t=iΔt（t=1，2，3，…，n，Δt為采樣時間）下加速度測量值為αi，則加速度均方根值為

將減振墊試樣1和試樣2分別裝車進(jìn)行了測試，測試結(jié)果如圖4和圖5所示。減振墊試樣1更換為試樣2，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速1 500r/min及1 900r/min的情況下，發(fā)動機4個點上測試的加速度均方根值均有不同程度的下降，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1 500r/min時，減振后的加速度均方根值平均降低43%；當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1 900r/min時，減振后的加速度均方根值平均降低35%，由此看出，發(fā)動機減振墊由試樣1換為試樣2后，改善效果較明顯。

圖4 減振墊試樣1和試樣2加速度均方根值曲線圖（1500r/min）

圖5 減振墊試樣1和試樣2加速度均方根值曲線圖（1900r/min）

3 結(jié) 論

利用WDW-200E電子式萬能試驗機、TH200邵爾硬度計可以很方便地測試出發(fā)動機減振墊的靜剛度及硬度，通過試驗的完成，總結(jié)出一套簡單實用的測試方法。

從實驗測試結(jié)果來看，橡膠減振墊的靜剛度和硬度成正比關(guān)系。

減振墊試樣2與對標(biāo)試樣的靜剛度及硬度值相近，將試樣2裝車測試后，測試結(jié)果表明發(fā)動機減振后的加速度均方根值大幅下降，改善效果明顯。

[1]韓廣文.橡膠減振器動靜態(tài)性能及壽命預(yù)測研究[D].青島:青島科技大學(xué)，2016.

[2]任俊卿，王貴一.用微機控制電子萬能試驗機測試橡膠減振器的靜態(tài)剛度[J].特種橡膠制品，2008，29(3):57-60.

[3]宋祥獻(xiàn)，許躍雷.挖掘機發(fā)動機橡膠減震器的匹配設(shè)計[J].建筑機械化，2011，（3），48-50.