双重减振手把的结构及设计

    王付涛，周文杰

洛阳风动工具有限公司  河南洛阳  471009

持式内燃凿岩机是一种集汽油机、压气机和凿岩机三位一体的凿岩钻孔机器，具有能源独立、轻便灵活的特点，广泛应用于石方开采、道路修筑、军事工程和农田水利建设中。但是，其在冲击凿岩时会产生振动，不但对操作者的手指、手腕和关节造成伤害，而且会波及到心脏。因此，手持式内燃凿岩机的振动一直是用户反应最强烈的问题之一。没计人员对其已进行了结构改进，从金属手把到加装减振橡胶手把套，再到空心减振橡胶手把套，具有了一定的减振效果，但效果并不明显。笔者介绍一种具有双重减振功能的操作手把。

1  结构

    双重减振操作手把如图l所示，其扭转弹簧（简称扭簧）轴9与扭簧管11中间注入橡胶（扭簧橡胶体）后组成橡胶扭簧；橡胶扭簧安装在手把座6的开槽孔内，由螺钉13和垫片12对其锁紧固定；左拐7和右拐3起到连接作用，它们由弹性开口销4-端连接在扭簧轴9上，另一端与手把轴l连接；手把座6两侧铸有圆弧长槽，手把轴1-端插入橡胶套5中，另一端套有橡胶手把套2。

2工作原理

    该操作手把的双重减振是指将橡胶手把套作为一重减振的基础上，又增加了橡胶扭簧组件进行减振。橡胶扭簧具有较高的内阻，有吸收突然冲击和高频振动的功能。当凿岩机的振动传到手把上时，橡胶扭簧发生扭转，带动操作手把转动一定的角度，吸收并消耗掉一部分振动波。手把座两侧圆弧长槽对操作手把转动角度进行限位，以保汪操作者能对凿岩机施加一定的轴推力。

3橡胶扭簧的设计

3.1  尺寸设计

    橡胶扭簧要有很好的刚度才能起到良好的减振效果。橡胶扭簧刚度七的计算公式为

    k=4兀/G(l/r.-1/R2)-1  (N/rad),  (1)

式中：，为扭簧橡胶体的长度，m；G为橡胶的切变模量，Pa；R为扭簧橡胶体的外圆半径，m；，为扭簧橡胶体的内孔半径，m。

    橡胶的切变模量G按下式计算

    G= 0.117e×0.034 HS  (MPa),    (2)武中：HS为橡胶的肖氏硬度。

    在橡胶扭簧的参数选取中，要尽可能做到不增加操持手把的外形尺寸，并考虑改型的经济性。在此基础上，由式(1)可看出，，的选取应在保证手把的强度下尽可能小；，和R的值应尽可能大。

3.2硬度的确定

    橡胶扭簧的硬度选取要合适，太软起不到减振的作用；太硬则橡胶体容易开裂，寿命短。经试验，推荐硬度HS 60~ 65。

4结语

    该减振手把结构简单，性能可靠，减振效果明显，有效地保护了操作人员的身心健康。该减振手把已应用在洛阳风动工具有限公司YN27T型凿岩机上，并批量投产，得到了国内外客户的肯定。随着橡胶产业的发展，橡胶扭簧寿命的提高，其完全可以代替现有手把。