手扶拖拉机手把减振装置的研究

提要  在研究工农-5型手扶拖拉机手把振动特性基础上，研制了一种手把减振装置，并根据IS05349-1986 (E)进行了减振效果评价，结果表明：振动最剧烈方向上的振动加权加速度降低了55. 8%，允许受振年限延长了126. 4%，减振效果良好。该减振装置结构简单，工作性能稳定，使用安全可靠，可应用于实际生产。

关键词  手扶拖拉机  手把振动  减振装置

l引  言

    手扶拖拉机是我国农村的主要动力，应用范围很广，不仅用于农田作业，还承担着80%以上的农业运输量。近年来国内手扶拖拉机保有量不断增加，全国已拥有800万的驾驶员队伍。由于手扶拖拉机工作时手把振动剧烈，通过研究发现，驾驶员振动病的发病率相当高，而且手把振动还是手拖交通事故频繁的一个重要原因。因此，如何减弱手扶拖拉机手把振动，成为广大技术人员和手拖驾驶员十分关心的问题。

    目前，国内外也有一些关于手把减振方法的报道，如在手把上加配重和阻尼‘h 23；局部修改扶手架的结构参数以改变其动态特性[31；在飞轮上作偏角平衡‘4 3；在发动机和底盘上安装隔振装置等，这些方法对治理手拖手把的振动有一定的效果。但由于存在着改装困难、结构复杂、披术要求高等缺点，均未能推广应用于实际生产。因此，研制一种简单实用、安装方便的手拖手把减振装置是一个亟待解决的问题。

2减振装置的设计

2.1减振方案的确定

    目前，较有效的减振方法主要有：

    1)减少扰动——减少或消除振动源的激励。由于手扶拖拉机的动力是单缸柴油机，发

动机活塞和连杆往复运动产生的不平衡惯性力不可能完全消除，因而单从这方面考虑的话，

减振程度会受到限制。

    2)防止共振——防止或减少设备对振动的响应。如：改变振动系统的固有频率，改变振

动系统的扰动频率等，但这样对手扶拖拉机结构的修改量太大，实施困难。

    3)采用隔振措施——减少或隔离振动的传递。手扶拖拉机手把振动的振源主要是发动

机的激励和路面不平度引起的路面激励。这两种激励都是通过底盘、扶手架等传到手把上

的。如果我们在扶手架上联接适当的减振装置就能使手把振动减弱。这种方法既可使结构

简单，又能方便地安装在现有拖拉机上。因此，我们采用了这种局部减振方法。

2.2减振装置的设计要求

    1)减振性能好。减振装置应能有效地消耗和扩散振动能量，减弱结构传递振动的能力；

    2)操向性好。安装减振装置后，扶手架应保持有足够的刚度，不影响手拖的操向性能，特别是在高速行驶或出现紧急情况时，要求能够承受足够大的弯矩和扭矩；

    3)结构简单。尽量少地改变原扶手架结构，成本低，安装简易方便；

    4)安装牢靠，强度好，寿命长，使用安全可靠。

2.3减振元件材料的选择

    减振装置要求减振元件的材料应具有良好的阻尼性能，性能稳定，制造方便，成本低，与

金属的粘接性好，单位面积的承载能力大以及使用寿命长等。

车辆工程的隔振应用实践表明，橡胶材料能有效地袁减来自发动机的振动激励，利用其阻尼特性，可消除振动的尖峰幅值，使振动较为均匀和减小冲击。因此根据手拖手把减振装置工作环境条件，通过初步试验，我们选用具有较好综合物理机械性能并能与金属材料牢固牯合的天然橡胶ll54[7]作为减振元件材料，其邵氏硬度为60。

2.4减振装置的结构及工作原理

    减振装置的结构见图1。利用强力胶粘剂将橡胶元件和内外金属套管粘‘接在一起构成的减振元件，这种结构不仅保证了扶手架的刚度要求，而且还使得减振装置的安装非常方便。这样，在任何工况下，发动机和路面的激励都通过橡胶元件传到手把，通过橡胶的相变和分子扩散等物理机制消耗和扩散振动的能量，使瞬态振动迅速衰减，降低振动的振幅，使传到手把的振动量减少，从而达到减振目的。

2.5减振装置的安装

    由于扶手架传递振动是逐渐放大的，因此，在不影响变速杆的操作和安装方便性的前提

下，减振装置的安装部位离发动机越近越好。试验中减振装置的安装部位见图2。

3减振性能的测试分析和评价

3.1测试方法和设备

    试验时，工农5型手扶拖拉机停在平坦的水泥地面上，驾驶员模拟工作状态握住手

把，发动机的转速为3000r／min。

    根据IS05349_1986(E)[8]规定的手受振坐标系，我们自制了一传感器支架安装于手把

上，以保证三轴向相互垂直相交。测试点选在手把橡胶套部位距端部。试验中，我们用三个CA-YD127型加速度传感器测取加速度信号，由YE5938动态数据采集器采集和记录，然后通过RS232-C串行接口传送到AST486微机，利用振动监测和分析软件进行数据处理和分析，并由打印机输出结果。