手扶拖拉机座椅振动的原因分析及现有减振措施
田新庆1,孙 鹏1,陈国晶2
(1.黑龙江省农副产品加工机械化研究所,黑龙江佳木斯154004;2.黑龙江科技学院机械工程学院)
摘要:分析了手扶拖拉机座椅振动的危害,讨论了引起座椅振动的主要原因:路面凹凸不平对手扶拖拉机产生的冲击,发动机工作时其运动部件的不平衡惯性力,悬架及座椅无减震措施,并针对座椅振动的现有减振措施对手扶拖拉机座椅振动的研究方向提出了一些建议。
关键词:座椅振动;手扶拖拉机;路面;发动机;激励
手扶拖拉机一直是我国产量最大,应用最广的农业动力机械,是一种牵引、驱动兼用型拖拉机,具有结构简单,操纵方便、质量轻、适应性好等优点,被广泛应用于农田作业和短途运输,在农村经济的发展中发挥着巨大作用。
1 手扶拖拉机座椅振动的危害
目前我国手扶拖拉机的动力经济性和工作可靠性有了很大提高,外形也日趋美观,然而手扶拖拉机工作时座椅振动剧烈,给机器本身及驾驶员带来了严重危害。
a.手扶拖拉机座椅的振动会造成结构件的疲劳断裂,加速某些机件的损坏,降低机器的工作效率和工作质量,缩短机器使用寿命,增加环境噪音。
b.座椅的振动严重影响了手扶拖拉机驾驶员的正常工作,常会使驾驶员感到情绪烦躁、心神不安,容易产生疲劳,降低工作效率,由此引发了大量交通事故。
c.由于手扶拖拉机工作环境恶劣、底盘没有悬架、同时座椅设计不被重视等因素,使得手扶拖拉机驾驶员长时间承受低频2~8H z高强度的乘坐振动,振动量级超过了人体所能承受的范围。驾驶座振动可引起驾驶员前庭器官、内分泌系统、循环系统、消化系统和植物神经系统功能发生系列改变[1],并能产生一系列不良的心理效应,如疲劳感、反应能力减退等,易引发胃病、脊椎畸变等职业性疾病。手收稿日期:20060608扶拖拉机座椅的振动严重危害着人民的身心健康。
2 手扶拖拉机座椅振动的主要原因
随着我国农村经济的快速发展,手扶拖拉机得到了广泛的应用。但由于手扶拖拉机主要是在县、乡一级的公路、砂石路和机耕道路面行驶,同时用振动较大的单缸或多缸柴油机作为发动机,因此来自发动机自身和路面的激励使得手扶拖拉机的振动问题相当突出。而其本身的减振、隔振措施又比较简陋[2],绝大多数手扶拖拉机不具备前轴或后轴悬架系统,驾驶员座椅没有减振装置等,很难获得较好的减振效果。行进时,地面的起伏波动通过车轮直接传递到拖拉机座椅上。
2.1 路面的激励
路面的激励是引起手扶拖拉机座椅振动的主要原因[3]。手扶拖拉机除了用于耕田外,还用于农村短途运输业,经常行驶在凹凸不平的乡间道路上,路况较差,路面的突起很多。由于路面不平度的激励作用,很容易引起手扶拖拉机在行驶过程中的严重振动,甚至是跳动;尤其是在我国南方地区,手扶拖拉机大都在崎岖不平的土地上作业行驶,其振动量级特别大。在轮胎参数相同的条件下,路面对轮胎的作用力与路面凹凸的几何形状、路面的物理特性及轮子的行驶速度有关。
2.2 发动机工作时引起的拖拉机整体结构的共振
手扶拖拉机所用的发动机大都是单缸柴油机,单缸柴油机的运动质量不平衡,产生惯性力,从而引
状、剖检病变等作出初步诊断,确诊必须结合实验室检验。此外,猪附红细胞体病易并发其它多种疾病,如猪瘟、链球菌病、弓形体病等,在诊断时应注意和其它疾病的区别。
c.猪附红细胞体病给养猪业造成的经济损失很严重,因此预防十分关键。在猪附红细胞体病流行地区,每公斤饲料中添加500m g土霉素,连用25d;在母猪产前使用土霉素,能有效防止母猪发病,对仔猪起到预防作用。因夏秋季蚊、虱等节肢动物叮咬均能传播猪附红细胞体病,故夏秋季要经常喷洒杀虫药物,并在发病季节向饲料中添加土霉素。
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起发动机转速的一倍频、二倍频等的振动。此外,燃烧过程、进排气过程、转速波动、制造安装误差、重心位置等也是引起发动机振动的因素,作用于发动机上的激振力和力矩通过发动机与机架间的支座传到手扶拖拉机的机体,引起手扶拖拉机座椅的振动。2.3 悬架及座椅无减震措施
手扶拖拉机前轴没有任何行驶的主动、半主动或从动悬架,也没有适当的驾驶室悬架或座位悬架,驾驶员操作时,乘坐在由厂方提供的或自制的一种海绵弹簧座位上。这种座位具有结构简单、造价低廉、静态特性较好等优点,且小功率拖拉机上这种简易的弹簧、支架、海绵结构对100H z以上的信号隔振效果良好,但在1~80H z的人体振动敏感频带衰减振动的作用并不显著,有时甚至起到了负作用[1]。
3 手扶拖拉机座椅振动的减振措施
近年来,为了改善拖拉机驾驶员的乘坐舒适性,国内外不少科技工作者在拖拉机座椅的研究方面做了许多工作,从而使减振方法有了不同程度的发展,但是由于这些减振措施存在着改装困难,结构复杂,技术要求高等缺点,均未能广泛应用于实际生产。目前在我国尚无可以广泛应用的合理有效的手扶拖拉机座椅减振措施,现有减振措施如下。
a.大多数手扶拖拉机座椅的减振仅仅是通过海绵垫来进行减振的,但由于海绵很软,隔振性能与专门的减振机构相比很差。
b.在手扶拖拉机上安装X型非线性座椅[4]。这种座椅悬架体积小,安装、搬动方便,能很好地满足手扶拖拉机座椅处的空间条件。它由座面、底板、拉伸型弹簧、压缩型弹簧、空气阻尼器和平行四杆机构组成,同时为了避免压缩型弹簧产生过大变形及减少驾驶员坐上座椅后引起过大的静变位,采用了使拉伸型弹簧先受力及采用预紧结构。其中座椅采用左右各一对铰接的刚性杆作为支撑体,每对杆的一头与座椅铰接,另一头可沿座椅上的限位滑槽滑动,与拉伸弹簧、主压缩弹簧、副压缩弹簧和空气阻尼器共同起到了减缓座椅振动的作用,它们的参数设置将直接影响座椅的减振性能。与海绵垫作为减振结构相比,它能起到很大的减振作用。
c.由于发动机的不平衡惯性力也是造成手扶拖拉机座椅振动的激励源,要降低手扶拖拉机座椅的振动,首先要解决好单缸柴油机的平衡问题。由此国内已设计出了剪切和拉压复合型的隔振装置,在发动机与手扶拖拉机的机架之间安装此装置替代原发动机的刚性支座,可以减小发动机激振力对座椅的作用,取得了良好的减振效果。
4 建议
一个性能优良的驾驶员座椅应能为驾驶员提供一个与人体生理特点相适应的舒适稳定的坐姿,同时具有良好的视野位置和具备一定的操纵空间和安全空间,除此之外,还应能减轻地面不平度及车辆传给驾驶员身体的振动和冲击,满足振动乘坐舒适性要求,减少振动对驾驶员健康的损害。因此手扶拖拉机座椅振动的研究应根据运输工况进行,把手扶拖拉机和驾驶员当作一个整体来研究。改善驾驶员的振动工作条件,使其保持良好的状态,减少疲劳,提高劳动效率,要在座位结构上下功夫,且应本着结构简单、制造容易、质量轻、成本低、维修和安装方便等原则。
参考文献
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