空气弹簧在75kg空气锤隔振中的应用

　　引 言

　　空气弹簧是在密闭气囊内充入一定压力的气体而构成的弹性元件,和各种常见的金属弹簧相比,它具有较低的刚度、较高的承载能力和可调的阻尼特性,因而能承受强烈的冲击,吸收各种频率成份的振动;由于气囊材料及制作技术的进步,空气弹簧耐疲劳性好,使用寿命长;此外还具有设计灵活性大,使用压力可调,所组成的系统自振频率可保持不变等许多优点,在世界范围得到了越来越广泛的应用。

　　我国在汽车、火车和精密设备的隔振和缓冲中已使用了一些专用空气弹簧,但在一般机械特别是冲击机械的隔振和缓冲中基本上尚未使用空气弹簧,为了深入研究空气弹簧的工作原理,探讨其用于一般机械特别是冲击机械隔振和缓冲中的性能特点与技术经济合理性,我们开发了S-200-2型双曲囊式空气弹簧(参见表1),并在既有冲击激励又有周期激励的75kg空气锤的隔振中检验了其隔振效果,为在国内推广使用空气弹簧,在技术上、理论上和系列产品的开发方面作了有益的探索。

　　1 75kg空气锤隔振试验装置

　　为了抑制锻锤的振幅,隔振系统采用惯性块式结构,如图1所示。空气锤4及其驱动电机5均安装在惯性块2上,为使结构紧凑并使质量对称,电机5放置在大皮带轮的上方,通过支架安装在惯性块上。惯性块由6个完全相同的空气弹簧1或6个凸台3支承,以保护空气弹簧。锤头的打击中心与惯性块)锤身)电机系的质量中心以及空气弹簧的支承中心重合。为防止砧座及机身作非垂向运动,在基础与惯性块之间设有导向装置。

　　惯性块及机器总质量M=8790kg,基础框底面积4950mm×3000mm,底面深1300mm,地基土质为二类土,{R}=(180~250)KPa,地基抗压刚度系数为CZ=45000kN/m³,地基抗压刚度经过修正为847811990N/m,基础框质量18758kg。

　　2 隔振装置的设计及振动参数的计算

　　75kg空气锤的技术参数为:

　　落下部分质量: 75kg

　　打击能量: 1000J

　　打击次数: 210spm

　　曲柄半径: 10.54cm

　　工作活塞质量: ~40kg

　　机器及电机质量: (2300+110)kg

　　按实际操作要求和该设备的地质条件,为该锻锤制定的隔振设计原则及主要控制参数如下:

　　(1)砧座向上运动时不跳离空气弹簧;

　　(2)不影响操作,砧座有足够好的稳定性,其允许振幅控制在[a]=5mm;

　　(3)由于锤头连续打击的时间间隔较短,空气弹簧的阻尼很小,在打击间隔时间内,砧座不能停止振动,因此隔振后砧座应不产生振动积累,即不产生所谓的“冲击共振”。按上述设计和砧座振动规律,设计中主要对以下参数作了计算: