影響挖掘機(jī)駕駛員振動(dòng)舒適性的座椅振源識(shí)別研究.pdf

1、舒適性是用戶衡量車(chē)輛性能的一個(gè)重要指標(biāo)，挖掘機(jī)的作業(yè)環(huán)境惡劣，駕駛員承受的振動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大，振動(dòng)舒適性問(wèn)題突出。伴隨著國(guó)標(biāo)等相關(guān)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)人體允許承受的振動(dòng)劑量限值要求的不斷嚴(yán)格，控制駕駛員承受的振動(dòng)強(qiáng)度，改善挖掘機(jī)的振動(dòng)舒適性已經(jīng)迫在眉睫。座椅振動(dòng)作為影響駕駛員振動(dòng)舒適性的決定性因素，是進(jìn)行舒適性研究時(shí)應(yīng)首要控制的對(duì)象。挖掘機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，振動(dòng)激勵(lì)源眾多，座椅的振動(dòng)受多個(gè)振源的共同影響，因此，明確對(duì)座椅振動(dòng)起主要影響的振動(dòng)源及傳遞途徑，是

2、控制座椅振動(dòng)最有效的手段。
　　本文結(jié)合實(shí)際的工程項(xiàng)目，以某型號(hào)履帶式液壓挖掘機(jī)為對(duì)象，開(kāi)展了駕駛員振動(dòng)舒適性的主要影響源及其傳遞途徑研究。主要從座椅振動(dòng)出發(fā)，探討了針對(duì)于挖掘機(jī)振動(dòng)舒適性的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則與方法，研究了適用于挖掘機(jī)座椅振動(dòng)信號(hào)的盲源識(shí)別及源貢獻(xiàn)度計(jì)算方法，針對(duì)測(cè)試挖掘機(jī)存在的兩個(gè)舒適性超標(biāo)的座椅振動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行了主要振動(dòng)影響源及傳遞途徑的實(shí)例分析，并得出相應(yīng)的結(jié)論。
　　首先，針對(duì)人體承受的各軸向座椅振動(dòng)分量對(duì)舒適性

3、的不同影響程度，將座椅表面與人體坐骨凸起部位的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)作為振動(dòng)舒適性的研究對(duì)象。由于目前并沒(méi)有針對(duì)于挖掘機(jī)的振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，而在確定的工作轉(zhuǎn)速下，找出舒適性超標(biāo)的座椅振動(dòng)分量，是后續(xù)能夠有針對(duì)性的識(shí)別出對(duì)舒適性起主要影響的振動(dòng)激勵(lì)源的重要前提。因此，本研究在對(duì)通用的舒適性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)常用的振動(dòng)總量評(píng)價(jià)指標(biāo)無(wú)法表征挖掘機(jī)駕駛員對(duì)振動(dòng)的真實(shí)感受，而以各軸向振動(dòng)分別進(jìn)行評(píng)價(jià)的頻率計(jì)權(quán)加速度方法更適用于挖掘機(jī)座椅振

4、動(dòng)舒適性的評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)振動(dòng)信號(hào)采集試驗(yàn)，采用頻率計(jì)權(quán)加速度方法完成樣機(jī)的舒適性現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，定位出了舒適性超標(biāo)的座椅振動(dòng)分量。
　　其次，針對(duì)二階統(tǒng)計(jì)量盲識(shí)別方法在座椅振動(dòng)信號(hào)這種單一觀測(cè)信號(hào)盲識(shí)別方面存在的欠定問(wèn)題，將經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸庾鳛樾盘?hào)的預(yù)處理手段，提出了協(xié)同EEMD與SOBI的座椅振動(dòng)源識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)一維觀測(cè)信號(hào)到多維觀測(cè)矩陣的轉(zhuǎn)換。而該方法仍然存在兩個(gè)不足之處:無(wú)法表征估計(jì)源的貢獻(xiàn)度，分解得到的無(wú)效分量無(wú)法剔除。通過(guò)分析，提出了

5、相應(yīng)的解決措施:采用貢獻(xiàn)度矩陣得到了各估計(jì)源的貢獻(xiàn)度排序，提出能量貢獻(xiàn)率與相關(guān)系數(shù)相結(jié)合的方法能夠?qū)崿F(xiàn)有效本征模態(tài)函數(shù)分量的篩選。總結(jié)了算法的具體處理流程，并通過(guò)仿真信號(hào)分析，驗(yàn)證了該方法的有效性和正確性。
　　最后，利用本文給出的座椅振源識(shí)別及源貢獻(xiàn)度計(jì)算方法，對(duì)測(cè)試挖掘機(jī)振動(dòng)舒適性超標(biāo)的座椅振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分解、振源估計(jì)、源貢獻(xiàn)度計(jì)算，找出對(duì)舒適性起主要影響的振源特征;利用短時(shí)傅里葉時(shí)頻分析技術(shù)，分析估計(jì)振源的時(shí)頻特征，結(jié)合挖掘機(jī)

6、的先驗(yàn)知識(shí)判定振動(dòng)來(lái)源，并參考實(shí)測(cè)的振源振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻圖，確定引起座椅振動(dòng)的激勵(lì)源及主要的振動(dòng)傳遞途徑。
　　本文重點(diǎn)研究了對(duì)象挖掘機(jī)樣機(jī)在兩種舒適性超標(biāo)工作轉(zhuǎn)速下的座椅振動(dòng)信號(hào)，結(jié)果表明:發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)周期性點(diǎn)火爆炸產(chǎn)生的激勵(lì)力是舒適性的主要影響源，且該頻率分量主要通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)四點(diǎn)支撐處的特定支點(diǎn)傳遞而來(lái)。因此，應(yīng)通過(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)該安裝支撐處的橡膠減振器在低頻段（尤其是在點(diǎn)火頻率處）的減振性能，來(lái)降低挖掘機(jī)座椅振動(dòng)加速度，改善駕駛員的振動(dòng)