一种液压挖掘机管路三向多层阻尼减振装置及匹配方法
阅读说明：本技术 一种液压挖掘机管路三向多层阻尼减振装置及匹配方法 (Three-way multilayer damping vibration attenuation device for hydraulic excavator pipeline and matching method ) 是由 田超 李凯 徐玉兵 宋士超 刘恩亮 于 2021-10-20 设计创作，主要内容包括：本发明公布了一种液压挖掘机管路三向多层阻尼减振装置及匹配方法,包括安装支架,安装支架一半部通过螺栓安装在管路上,另一半部内设置减振组件,减振组件与安装支架间还设置有弹性片；所述减振组件包括壳体、双层弹性元件和三层阻尼元件,双层弹性元件和三层阻尼元件通过卡扣组件固定安装在壳体内。本发明实现三个方向多自由度减振,通过增加多层阻尼可以有效提高减振效果,增加减振带宽；另一方面,本发明所述减振装置方便拆卸,并提供了一种快速匹配方法用于减振装置匹配；通过本方法有效快速的对不同管路匹配最有效的多层阻尼吸振器,可以有效降低管路振动,从而提升管路的可靠性。(The invention discloses a three-way multilayer damping vibration attenuation device for a hydraulic excavator pipeline and a matching method, wherein the device comprises an installation support, one half part of the installation support is installed on the pipeline through a bolt, a vibration attenuation component is arranged in the other half part of the installation support, and an elastic sheet is also arranged between the vibration attenuation component and the installation support; the vibration reduction assembly comprises a shell, a double-layer elastic element and a three-layer damping element, wherein the double-layer elastic element and the three-layer damping element are fixedly arranged in the shell through a buckle assembly. The invention realizes multi-degree-of-freedom vibration attenuation in three directions, can effectively improve the vibration attenuation effect by increasing multilayer damping, and increases the vibration attenuation bandwidth; on the other hand, the vibration damper is convenient to disassemble, and a quick matching method is provided for matching the vibration damper; the method can effectively and quickly match the most effective multilayer damping vibration absorbers for different pipelines, and can effectively reduce the pipeline vibration, thereby improving the reliability of the pipeline.)
技术领域
本发明涉及一种液压挖掘机管路三向多层阻尼减振装置及匹配方法，属于液压挖掘机结构减振技术领域。
背景技术
液压挖掘机如今被广泛应用于我们生活的各个方面，液压挖掘机中有很多管路，包括液压管路、冷却水管等，液压挖掘机在工作过程中管路也会产生振动，尤其是液压管路是挖掘机的关键部件，在破碎工况下，液压系统冲击较大，导致液压管路振动大，振动会产生动态变形和动态应力，这些变形和应力会引起液压管路和液压管路支架的疲劳破坏。液压管路振动是导致液压管路失效的主要原因，因此对液压管路进行减振是提升液压系统可靠性的关键措施。
振动控制可分为抑制振源、隔振和吸振三类。其中抑制振源是直接抑制振动源的能量输出；隔振是将振动源和被影响设备通过隔振装置隔开，衰减振动能量的传递；吸振则是在被影响设备上附加特别的弹性-质量装置组成一个主-从振动系统，通过调谐弹簧-质量装置固有频率，通过吸收该系统的振动能量来降低被影响设备上的振动响应。
动力吸振器：利用共振系统吸收物体的振动能量以减小物体振动的设备。其原理是在振动物体上附加质量弹簧共振系统，这种附加系统在共振时产生的反作用力可使振动物体的振动减小。现有技术多为单自由度弹簧-质量系统，只能实现单方向减振；为增加减振频率带宽会附加一定阻尼，阻尼为单阻尼，单层阻尼可以在无阻尼动力吸振器基础上增加一定的减振带宽，但减振效果不够。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能量耗散快、减振效果好的液压挖掘机管路三向多层阻尼减振装置及匹配方法。
为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：
一种液压挖掘机管路三向多层阻尼减振装置，包括安装支架，安装支架一半部通过螺栓安装在管路上，另一半部内设置减振组件，减振组件与安装支架间还设置有弹性片；
所述减振组件包括壳体、双层弹性元件和三层阻尼元件组成，双层弹性元件和三层阻尼元件通过卡扣组件固定安装在壳体内。
进一步的，所述壳体内设置粘滞流体。
进一步的，所述双层弹性元件为两个弹簧。
进一步的，所述三层阻尼元件包括一个质量块和两个减振垫，质量块设置在两个弹簧之间，减振垫分别设置在两个弹簧的两个端部。
进一步的，所述质量块外侧设置与壳体延伸方向相同的螺旋状导流孔。
进一步的，所述卡扣与壳体间还设置有密封盖。
进一步的，所述密封盖配置有外螺纹，壳体与密封盖对应装配段配置有内螺纹。
进一步的，壳体端部设置有第一凸台，密封盖端部设置有与第一凸台相匹配的第二凸台。
本发明还提供了一种上述液压挖掘机管路三向多层阻尼减振装置的匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据管路的加速度数据，找出管路的最大振动频率f max；
根据最大振动频率f max求出动力吸振器的弹簧刚度系数K，
K=m×(2πf max)2，
其中m为弹簧的质量；
根据系统刚度系数求出单个弹簧的刚度系数，并选取弹簧，
K1=K2=2K，
其中K1和K2为每个弹簧的刚度系数。
进一步的，根据振动频率-标准弹簧对照表，能直接选取相匹配的弹簧。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
（1）通过在管路上固定安装设置有双层弹性元件和三层阻尼元件的减振装置，组成多层阻尼弹簧-质量减振系统，可以实现三个方向多自由度减振，并增加多层阻尼可以有效提高减振效果，增加减振带宽；
（2）在壳体内部灌注粘滞流体，可以增强减振组件内部各个元件的减震效果；
（3）在质量块外侧设置与壳体延伸方向相同的螺旋状导流孔，可以进一步增强粘滞流体在壳体内部的流动性，以增强减振装置的吸振效果。
附图说明
图1是本发明减振装置的安装示意图；
图2是本发明减振装置的纵切面剖视图；
图3是本发明减振组件的结构爆炸图；
图4是本发明减振组件结构图；
图5是现有技术中动力吸振器的原理图；
图6是本发明减振装置的原理图；
图7是减振装置的匹配方法流程图。
图中：管路1；安装支架2；螺栓3；减振组件4；壳体41；第一凸台411；卡扣42；弹簧43；减振垫44；质量块45；导流孔451；密封盖46；第二凸台461；弹性片5。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，在一种实施方式中，一种液压挖掘机管路1三向多层阻尼减振装置，包括安装支架2，所述安装支架2为蝶形，一半部通过螺栓3固定夹持在管路1上，另一半部内设置减振组件4，通过螺栓3的紧固使得减振组件4与管路1稳固的固定在一起。
如图2所示，减振组件4与安装支架2间还设置有弹性片5，弹性片5为具有一定弧度的片状结构，减振组件4作为一个质量体与弹性片5组成了一组弹簧-质量系统，作用是吸收管路径向振动。
如图3和图4所示，减振组件4包括壳体41、双层弹性元件和三层阻尼元件，双层弹性元件和三层阻尼元件通过卡扣42固定安装在壳体41内，卡扣42设置在壳体41端部开口处。其中双层弹性元件优选为两个具有相同刚度系数的弹簧43，三层阻尼元件包括一个质量块45和两个减振垫44，质量块45设置在两个弹簧43之间，减振垫44分别设置在两个弹簧43的两个端部。按照图4的安装方向，从右向左依次为减振垫44-弹簧43-质量块45-弹簧43-减振垫44的结构。
为了增强减振组件4内部各个元件的减震效果，在壳体41内部灌注粘滞流体，并在减振垫44和卡扣42之间设置密封盖46，防止内部粘滞流体在工作时溢出。同时为了防止卡扣42与壳体41松动以及进一步防止内部粘滞流体溢出，延长减振装置的使用寿命，采用了如下两种改进方式：（1）在密封盖46外侧配置有外螺纹，同时壳体41与密封盖46对应装配段配置有内螺纹；（2）壳体41端部设置有第一凸台411，密封盖46端部设置有与第一凸台411相匹配的第二凸台461，第一凸台411和第二凸台461向外侧突出部分相齐平，方便卡扣42扣在重叠的两个凸台上。
如图3所示，为了进一步增强粘滞流体在壳体41内部的流动性，以增强减振装置的吸振效果，在质量块45外侧设置与壳体41延伸方向相同的螺旋状导流孔451，在减振装置工作过程中，质量块45在壳体41内做直线运动，粘滞流体从质量块45外侧的螺旋导流孔451中流过，产生能量耗散，起到粘滞阻尼效果，并可以通过改变螺旋导流孔451的斜度和孔径来调节粘滞阻尼。
如图5所示，现有技术多为单自由度弹簧43-质量系统，只能实现单方向减振；为增加减振频率带宽会附加一定阻尼，阻尼为单阻尼，单层阻尼可以在无阻尼动力吸振器基础上增加一定的减振带宽，但减振效果不够；现有技术动力吸振器为调节减振频率是通过变刚度来实现，通过主动控制系统来调节弹簧43系统刚度，但该方法成本高。
如图6所示，在轴向上两个弹簧43的刚度系数分别为K1和K2，两个减振垫44的阻尼系数分别为C1和C2，中间为阻尼系数为C3的质量块45，形成三层阻尼，可以起到宽频减振的效果；在径向上弹簧43片的刚度系数为K3、阻尼系数为C4。
实施例2
本发明还提供了实施例1所述的减振装置的匹配方法，包括以下步骤：
首先根据管路1的加速度数据，使用便携式振动频率测试仪找出管路1的最大振动频率f max；
根据最大振动频率f max求出动力吸振器的弹簧43刚度系数K，
K=m×(2πf max)2，
其中m为弹簧43的质量。
然后根据系统刚度系数求出单个弹簧43的刚度系数，并选取弹簧43；
K1=K2=2K，
其中K1和K2为每个弹簧43的刚度系数。
根据大量的匹配实验，本发明还指定了振动频率-弹簧43型号匹配表，可以直接根据所测最大振动频率直接选取合适的弹簧43，进行减振装置的匹配。
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。
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