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鋼絲繩隔振器

2016-12-21

鋼絲繩隔振器分類闡述

一、發展背景

隨著各種機械裝置逐漸向輕型與高速重載發展,振動造成的危害也越來越明顯,很多振動過程往往會導致設備加工精度降低、精密儀器失效、機器動力學性能下降等等后果,嚴重影響生產、科研和人民的生活質量。因此,降低振動的危害具有十分重要的意義。

二、鋼絲繩隔振器分類

振動控制的方法可歸納為三種主要類型:消除振源、隔離和減小響應。消除是除去或者減弱振動源。隔離是通過在振動源和設備之間添加隔振元件來減弱振動對設備的影響,從而控制機器和儀器所承受的振動,把振動強度限制在允許的范圍內。減小響應,是在受控對象上添加一個子系統,從而產生吸振力降低受控對象對振動源的響應。在機械系統中,隔離振動是目前應用最廣泛的一種方法。按照振動傳遞方向不同,分為兩類:主動和被動隔振。

1)主動隔振主動隔振就是對振源的隔離,如果機器在正常運行期間產生明顯振動或沖擊,可以將它與支撐體之間采用隔振器隔離,從而保護其他機器或人員免受振動的影響。例如,航空發動機產生的振動會對機載設備精密裝置的運行造成很大影響,通過在發動機的底座上安裝隔振器降低振動的影響。一般動力機械或者回轉機械的隔振均屬于主動隔振。

2)被動隔振

被動隔振就是隔離由基礎運動引起的振動,有些敏感設備往往需要在劇烈沖擊或振動環境中進行工作,可以通過將這些設備安裝在隔振器上使其免受周圍環境的影響。比如安裝在艦船上的精密儀器在海上運行期間易受到強烈振動和沖擊,因此常常將這些儀器安裝在隔振器上使其免受損壞。 雖然主動隔振和被動隔振概念不同,然而實施方法是一樣的,均是采用隔振器。隔振器的作用是降低從設備傳給基礎的振動影響,或者減弱從振動基礎傳給設備運動的大小。

目前比較常用的隔振器主要有:塑料隔振器、金屬彈簧隔振器、空氣彈簧隔振器、橡膠隔振器、液壓阻尼器隔振器、磁流變液阻尼隔振器和鋼絲繩隔振器等。

1、 塑料隔振器

塑料隔振器是指以彈性塑料為彈性元件加工而成的隔振器,其結構元件常用的材料是聚XXX,彈性體常用的材料是丁二烯XXX。塑料隔振器的優點是:成本低并且具有非線性滯后特性。缺點是:溫度范圍有限,通常在-40oC~82oC,靜態大應變時彈性體易產生蠕變,而且塑料的結構強度低。

2、金屬彈簧隔振器

金屬彈簧隔振器是應用最廣的隔振元件之一,其常用的結構形式主要有:環形彈簧、螺旋彈簧、錐形彈簧、蝸卷彈簧、懸臂彈簧、板簧以及金屬絲網彈簧。其優點主要有:價格低,力學性能比較穩定,剛度范圍較廣,壽命長,可靠性較高,所需安裝空間較小。然而金屬彈簧主要呈現線性阻尼,且阻尼較小。在使用過程中常常為了獲得隔振元件較大的阻尼,往往會采用組合式的彈簧隔振器,比如與油液或者橡膠等共同組合的隔振器。

3、空氣彈簧隔振器

空氣彈簧隔振器是以氣體作為介質,通過氣體的可壓縮性提供回復力,其結構形式主要分為膜式和囊式兩類,主要依靠壓縮空氣隔振,剛度可變,是一種非線性隔振元件,廣泛應用于汽車、鐵道車輛、精密儀器等領域隔振??諝鈴椈筛粽衿鞴舱耦l率較低,適用于低頻隔振,與具有等效特性的金屬彈簧隔振器相比,軸向尺寸小。然而制作工藝復雜,比機械彈簧難以維護,價格昂貴,而且需要一套空氣氣動裝置,并且易受尖的物體損害,溫度極限范圍較小。

4、橡膠隔振器

橡膠隔振器的彈性體主要是由天然橡膠或者具有類似于天然橡膠彈性性質的聚合物組成。也可以與其他材料組合使用形成組合橡膠隔振器。其優點是:內阻尼大,容易鑄成各種不同外形以適應隔振空間復雜安裝的要求,比金屬彈簧隔振器需要更小的空間和重量,可以承受不同方向的載荷同時具有隔振、隔音以及緩沖等多種性能。然而易老化,不能長時間承受大的靜態應變,易產生蠕變,受外界環境影響較大,怕油污,耐高低溫性能較差。

5、液壓阻尼器隔振器

液壓阻尼器隔振器是將彈簧和阻尼器組合成一個緊密部件。車輛應用中的液壓支架主要用作發動機和司機室的隔離。主要優點是:消除非機械運動的振動和碰撞破壞等引起的沖擊,減少噪音,阻尼特性良好,結構上易于實現。不同形式的可變節流口,固定節流口及閥口會產生不同形式的動態特性,可用在需要特殊頻率的隔振中。然而易造成油液污染,維護困難,成本較高,安裝空間較大。

6、磁流變液阻尼隔振器

磁流變液阻尼隔振器使用磁流變液作為它的彈性體。該隔振器的主要優點是安裝容易、使用范圍較廣、響應較快、噪音很小、阻尼較大而且連續順逆可調等。然而成本較高,維修困難。

7、 鋼絲繩隔振器

鋼絲繩隔振器是以鋼絲繩作為它的彈性體。與其它隔振器相比,該隔振器具有良好的干摩擦阻尼特性,大變形剛度軟化,寬頻隔振,耐高低溫,可以承受剪切、橫滾和拉壓載荷,兼顧了彈性支承元件隔振、緩沖、降低高頻結構噪聲三大功能,有效抑制了一般金屬隔振器很難避免的高頻駐波效應。廣泛應用于航空控制系統、化工設備、發動機和壓縮機、多種動力機械、建筑物的隔振抗震等領域的隔振緩沖。

鋼絲繩隔振器形式多樣,按照結構形式分類主要有 T 型(螺旋型,即條型)、 G 型(拱型)和 Q 型(球型)等。

1) T 型鋼絲繩隔振器

T 型鋼絲繩隔振器也稱為條形鋼絲繩隔振器,是應用最早也是最廣的一種鋼絲繩隔振器。

其常見的結構形式如圖 1.1

所示:

其中 1.1(a)和(b)是應用較廣的 T 型鋼絲繩隔振器,

1.1(c)和(d)是遼寧同澤減震器有限公司開發的新產品。

1.1(c)結構緊湊,適用于對三向有空間限制要求的設備隔振。1.1(d)適用于載荷不均衡且對減振效果要求較高的設備隔振。

2)G 型鋼絲繩隔振器

G 型鋼絲繩隔振器是由數根不銹鋼鋼絲繩繞制而成,由于隔振器呈拱形結構,故又稱之為拱形鋼絲繩隔振器。與螺旋型鋼絲繩隔振器相比,其三向剛度比接近1:1:1,穩定性比螺旋型隔振器好。其結構形式如圖 1.2:

3) Q 型鋼絲繩隔振器 Q 型鋼絲繩隔振器又稱為球形鋼絲繩隔振器。其上下夾板是圓形,鋼絲繩纏繞在兩夾板之間,由于整個隔振器呈球形結構,故稱之為球形鋼絲繩隔振器。其結構形式如圖 1.3 所示:該隔振器夾板成圓形,比條形鋼絲繩隔振器穩定性好。 除了以上三種主要結構形式外,還有其他結構形式鋼絲繩隔振器,比如鋼絲繩管道阻尼器隔振器、小型蝶形鋼絲繩隔振器、環狀鋼絲繩隔振器、航空發動機外部管道鋼絲繩隔振器以及與其他材料組合使用的鋼絲繩隔振器等。

三、鋼絲繩隔振器特性

綜上所述,由于鋼絲繩隔振器全部采用耐腐蝕的的金屬部件組成,不易受化學產品、油、臭氧等腐蝕影響,對周圍環境影響不敏感,是一種高性能、價格合理、安裝方便的隔振器,在振動控制中具有較大潛在的應用前景。因此不斷吸引大量科研人員對其性能和工作原理開展深入的研究。但是如上所述鋼絲繩隔振器一般具有以下一些共同點:

a)組裝形式單一,整個隔振器用一根或者多根鋼絲繩組裝,成型后剛度和阻尼特性固定不能調節。

b)裝夾和維修不方便,一旦鋼絲繩某部位損壞,則隔振器就報廢,需要更換新的隔振器。

c)鋼絲繩結構復雜,整根鋼絲繩理論分析困難,不易實現XX化設計。

常用的鋼絲繩隔振器的零件和隔振元件不能重復使用,造成使用成本增加,因此新型鋼絲繩隔振器的開發是非常必要的。

新聞標簽: 鋼絲繩隔振器
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