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  近年来,随着经济发展,各类项目不断开工,极大地促进了我国小型挖掘机制造业的发展。通过市场调研、问题反馈发现,国产小型挖掘机与进口小型挖掘机在性能、效率、驾驶室密封性等方面还存在一定的差距。其中驾驶室密封性能主要体现在两个方面:一方面是驾驶室内部噪声控制;另一方面是驾驶室的环境密封状态。本文主要针对环境密封状态提出改进措施。小型挖掘机主要应用于基建、矿山等工程,工作时周围粉尘污染很大。当密封性能较差时,会有一些粉尘等污染物通过间隙进入到驾驶室内部,这些污染物较多时可能会影响整机的操控性,同时危及驾驶人员的身体健康和操作安全。

小型挖掘机驾驶室密封性能分析与改进

  一、问题分析
  1、门锁质量此款驾驶室门锁在旧款驾驶室上应用效果很好,未出现过批量损坏故障,且同批次门锁依然在旧款驾驶室上装配,没有出现故障。由此可初步判定驾驶室门锁没有质量问题。
  2、门锁安装尺寸检测该小型挖掘机驾驶室门及门框的平面度小于2mm,安装时门锁拉杆操作灵活,对门锁装配的相关尺寸进行了检验,质量均合格。由此可判定门锁安装尺寸没有问题。

  3、驾驶室结构对比新、旧两款驾驶室,发现新款驾驶室门的宽度比旧款驾驶室宽158mm,新、旧款驾驶室尺寸对比如图2所示。关闭门的惯性力为转动惯量与关闭加速度的乘积。驾驶室门加宽后,关闭门的惯性力必然增大。为此,我们计算了旧款驾驶室门的转动惯量为8.1kg·m2,新款驾驶室门的转动惯量为12.1kg·m2。如果新、旧款驾驶室门关闭时的速度相同,惯性力的大小主要取决于门的转动惯量。由此可知,同一款门锁,安装在新款驾驶室上受到的惯性力比旧款驾驶室大出约50%。为了验证惯性力对门锁的影响,我们挑选了新、旧两款驾驶室各1台,在相同关闭加速度的情况下,分别对驾驶室门锁进行5000次开关试验。试验完成后,用钥匙开启门锁,新款驾驶室门锁锁芯有轻微卡滞,旧款驾驶室门锁开启自如,无卡滞现象。拆掉锁盖发现新款驾驶室门锁拉杆接头端有磨损痕迹,旧款驾驶室门锁拉杆机构无磨损痕迹。我们对完成开关试验的新、旧两款驾驶室门进行淋雨试验,发现旧款驾驶室无漏水现象,而新款驾驶室门缝靠近门锁处有水渗出。测量新款驾驶室门和门锁的相关尺寸,发现门锁拉杆及驾驶室门已经变形。通过以上分析可知,新驾驶室门设计偏大是造成门锁损坏的主要原因。

小型挖掘机驾驶室密封性能分析与改进

  二、改进措施
  针对发现较严重的泄漏点,在保证现有结构不进行较大变动的前提下进行更改。控制改善成本并保证相关部件在维修服务时的通用性。
  1、密封条
  我们检查驾驶室门,发现关门后门锁受力的大小与密封条的变形阻力有关,占关门力的30%~50%。因此,可以通过增大密封条的阻力来消除一部分关门时的惯性力,达到降低惯性力对门锁冲击力的作业。分析关闭驾驶室门的过程,其可分为2个阶段:第1个阶段是门与门锁未接触,门轴侧的密封条逐渐受到挤压,但密封条压缩量不大;第2个阶段是门与门锁接触,关门推力发生突变。我们选用比原密封条硬度大的密封条,且将密封条的截面积加大,以增大密封条阻力。
  2、增加气压阻力
  在驾驶室天窗及推拉窗关闭的情况下,驾驶室内产生气压阻力效应,对关门能量的影响较大,占关门能量的30%左右。为了增大驾驶室关门时的气压阻力,将驾驶室内底板上开口减小,并用橡胶套密封,使关门时驾驶室内的气压由原来的3Pa增大到5Pa。
  3、驾驶室减振改进
  通过以上测试及分析可知,驾驶室减振器在20Hz以内性能较差,基本上起不到减振的效果。这主要是由于减振器初期选型及测试期间,未充分考虑破碎工况。对于这种情况,应该从以下3个方向予以改善:(1)增大回转平台驾驶室减振器安装板的板厚并增加支撑加强筋,以提高该部位刚度,降低回转平台振动RMS值。(2)设计新型减振器,降低减振器静刚度,增加动刚度,增加阻尼系数,提升减振器的隔振率,特别是低频隔振率。(3)更换新型轻型驾驶室,并将驾驶室底板由单一的平板结构改为重点区域加强且具有有效隔振的新型结构,降低驾驶室底板振动RMS值。按以上3个方面进行改进后,通过测试,同型号机型在破碎工况下,虽在高频状态下,隔振相比原有状态略微变差,但振动RMS值尤其是低频状态下大幅度降低,满足4h及8h连续作业的要求。现场出现问题的小型挖掘机,由于不方便更改回转平台与驾驶室,且该车一直用于破碎作业,根据采集的数据加以分析,以及对
  我公司现有减振器静刚度、动刚度、阻尼系数及额定载荷共振区进行分析,确定了一款适合该车的减振器。更换后经过服务跟踪,驾驶员连续作业4h后,腿部疲劳明显改善。各部件改善后重新进行烟雾实验,在之前同样的条件下,泄露现象明显减少。

  对使用改进驾驶室的整机进行跟踪调查,密封性能有显著改善,市场反应良好。通过此次改善,减少进入驾驶室内部的灰尘量,从而改善驾驶人员的工作环境,提升了整机的工作性能。我们对新款驾驶室进行改进和完善后,门锁故障大为降低,其可靠性与旧款驾驶室基本相当。目前,此款驾驶室在市场上已经应用3000多台,驾驶室门锁故障率极低。

小型挖掘机驾驶室密封性能分析与改进

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