影響挖掘機駕駛員振動舒適性的座椅振源識別研究.pdf

1、舒適性是用戶衡量車輛性能的一個重要指標，挖掘機的作業(yè)環(huán)境惡劣，駕駛員承受的振動強度過大，振動舒適性問題突出。伴隨著國標等相關振動標準對人體允許承受的振動劑量限值要求的不斷嚴格，控制駕駛員承受的振動強度，改善挖掘機的振動舒適性已經(jīng)迫在眉睫。座椅振動作為影響駕駛員振動舒適性的決定性因素，是進行舒適性研究時應首要控制的對象。挖掘機整機結(jié)構(gòu)復雜，振動激勵源眾多，座椅的振動受多個振源的共同影響，因此，明確對座椅振動起主要影響的振動源及傳遞途徑，是

2、控制座椅振動最有效的手段。
　　本文結(jié)合實際的工程項目，以某型號履帶式液壓挖掘機為對象，開展了駕駛員振動舒適性的主要影響源及其傳遞途徑研究。主要從座椅振動出發(fā)，探討了針對于挖掘機振動舒適性的評價準則與方法，研究了適用于挖掘機座椅振動信號的盲源識別及源貢獻度計算方法，針對測試挖掘機存在的兩個舒適性超標的座椅振動信號，進行了主要振動影響源及傳遞途徑的實例分析，并得出相應的結(jié)論。
　　首先，針對人體承受的各軸向座椅振動分量對舒適性

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響應信號作為振動舒適性的研究對象。由于目前并沒有針對于挖掘機的振動舒適性評價準則，而在確定的工作轉(zhuǎn)速下，找出舒適性超標的座椅振動分量，是后續(xù)能夠有針對性的識別出對舒適性起主要影響的振動激勵源的重要前提。因此，本研究在對通用的舒適性評價標準進行深入研究的基礎上，發(fā)現(xiàn)常用的振動總量評價指標無法表征挖掘機駕駛員對振動的真實感受，而以各軸向振動分別進行評價的頻率計權(quán)加速度方法更適用于挖掘機座椅振

4、動舒適性的評價。設計振動信號采集試驗，采用頻率計權(quán)加速度方法完成樣機的舒適性現(xiàn)狀評價，定位出了舒適性超標的座椅振動分量。
　　其次，針對二階統(tǒng)計量盲識別方法在座椅振動信號這種單一觀測信號盲識別方面存在的欠定問題，將經(jīng)驗模式分解作為信號的預處理手段，提出了協(xié)同EEMD與SOBI的座椅振動源識別方法，實現(xiàn)一維觀測信號到多維觀測矩陣的轉(zhuǎn)換。而該方法仍然存在兩個不足之處:無法表征估計源的貢獻度，分解得到的無效分量無法剔除。通過分析，提出了

5、相應的解決措施:采用貢獻度矩陣得到了各估計源的貢獻度排序，提出能量貢獻率與相關系數(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?？偨Y(jié)了算法的具體處理流程，并通過仿真信號分析，驗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別及源貢獻度計算方法，對測試挖掘機振動舒適性超標的座椅振動信號進行分解、振源估計、源貢獻度計算，找出對舒適性起主要影響的振源特征;利用短時傅里葉時頻分析技術(shù)，分析估計振源的時頻特征，結(jié)合挖掘機

6、的先驗知識判定振動來源，并參考實測的振源振動信號時頻圖，確定引起座椅振動的激勵源及主要的振動傳遞途徑。
　　本文重點研究了對象挖掘機樣機在兩種舒適性超標工作轉(zhuǎn)速下的座椅振動信號，結(jié)果表明:發(fā)動機缸內(nèi)周期性點火爆炸產(chǎn)生的激勵力是舒適性的主要影響源，且該頻率分量主要通過發(fā)動機四點支撐處的特定支點傳遞而來。因此，應通過改進發(fā)動機該安裝支撐處的橡膠減振器在低頻段（尤其是在點火頻率處）的減振性能，來降低挖掘機座椅振動加速度，改善駕駛員的振動