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隔震研究的深入和隔震技术的发展

隔震研究的深入和隔震技术的发展

国内广泛使用的有用于汽车工业的叠板弹簧，其原理是利用钢板之间的干摩擦来降低由于道路不平而产生的振动和冲击；有用于民用工业的金属锥形螺旋弹簧，以及空弹簧等。

   其中钢丝绳隔震器在整个变形过程中每根钢丝绳之间将产生滑动摩擦，消耗大量能量，具有较高等效阻尼比；并且钢丝绳隔震器在较大变形范围内表现出非线性软化特性，刚度随变形增加而降低，隔震率提高。所以钢丝绳隔震器良好的宽频隔震性能特别适合振动冲击环境隔震的应用。

   钢丝绳隔震器，则是***近三十年才发展起来的，与上述隔震器相比，它具有明显的四个优点：①非线性软特性；②多向隔震、高阻尼比；③耐腐蚀、耐高低温；④结构紧凑、质量轻。

   目前常见的钢丝绳隔振器有螺旋形、拱形和环形等几种。但不论哪一种，它们都是由不锈钢钢丝绳缠绕或弯曲制成。它们共同的优点是对设备具有三向保护作用，可在高温和恶劣环境下可靠地工作，具有较宽的承载范围，***的储存期和使用寿命。在抗冲击方面，能在小空间实现的冲击衰减，它的垂向允许变形量可达隔振器高度的40~60%。在国外，把它们用于一些设备的运输上，替代原塑料和橡胶的抗冲击包装。火箭和的运输车也采用了它。在船舶方面，它通过了轻型冲击机、重型冲击机和浮动冲击平台的试验，满足MIL-S-901和MIL-STD-167要求。钢丝绳隔振器具有很好的耐用疲劳性，一个绳径为2.4mm的隔振器在13HZ，±1.5mm振幅下，进行了长达150小时，七百万次试验，结果安然无恙。对一个绳径为1.5mm隔振器输入25G，进行了高至10KHZ的扫频振动试验，隔振效果达95%，证明钢丝绳隔振器可隔离小振幅、结构噪声。钢丝绳隔振器在我国也被广泛用于仪器、仪表、控制箱等的振动冲击隔离方面，一些原来采用橡胶隔振器的场合都被钢丝绳隔振器所替代。

隔振器对人的影响

隔振器对人的影响

车辆在行驶中，乘员处在振动环境下。振动的强度、谐振频率和受振时间是危害人体的三大要素。当振动频率较低时，振动加速度起主要作用；当振动频率较高时，振幅起主要作用。高频振动主要对人体各组织的神经末梢发生作用。对于同强度、同频率的振动来说，短暂时间内可以容忍的振动，时间一长就很可能变的无法容忍。

   研究资料表明，振动频率在10~30HZ时，对视觉干扰***。振动频率为50HZ、加速度为2m/s2时，视力下降50%。振动传给人体，会使人的手或脚的稳定性变差，使操作动作的精度变差，而且振幅越大，其影响越大。

   将钢丝绳干摩擦阻尼组件应用于履带式车辆座椅的振动与冲击防护，能限度地衰减内外激励，因而可减弱振动的强度、抑制谐振时的传递率，尽量避免驾驶员、炮手过度疲劳，提高乘员耐振时间，对于提高装甲车辆的战斗性能和乘员的持续作战能力具有重要的意义。

   由上下两层夹紧钢板和紧密缠绕的不锈钢钢丝绳制成的隔振器，即利用振动时各股钢丝绳之间的干摩擦阻尼吸收能量的隔振器，称之为钢丝绳干摩擦阻尼隔振器，简称钢丝绳隔振器。它可以3个方向隔振，又不怕高温和化学污染，并能利用各股钢丝绳之间的干摩擦产生的迟滞阻尼来耗散能量是传统减振器所不具备的。因此，自上世纪70年代末以来，美国、挪威等国已经进行了比较多的研究，并已实际应用。如航天飞机发动机喷管的外围支承圈、潜艇发动机底座的支承和电子计算机线路板的悬架等。

   钢丝绳减振器比现有的其他非线性减振器结构简单，生产工艺易于实现，适用于大冲击振动条件下人员座椅的结构设计及大型机械设备和仪器在复杂环境下减振结构设计。

金属橡胶技术起源

金属橡胶技术起源

目前，广泛应用的减振材料为粘性液体和弹性固体特性的粘弹性材料。***的粘弹性材料是高分子聚合物，由小而简单的化学单元重复集合而成，这些化学单元是由分子链在三维方向如树枝状连在一起，成千上万个分子共聚或缩聚而成高分子聚合物。在机械工程中常用的隔振器主要有弹簧隔振器、橡胶隔振器及弹簧与橡胶组合型隔振器等。弹簧隔振器阻尼性较差，适用的工作频率范围较低，因此应用受到了一定的限制。橡胶隔振器阻尼性能良好，阻尼比可达0.23左右，且加工方便，可制备成各种复杂形状，但橡胶隔振器不适合高低温度及腐蚀环境下的隔振，而且耐油性差、耐湿性差、易老化以及真空挥发等缺点。

   金属橡胶技术起源于二十世纪七十年代的前苏联，为了解决航空航天及***等空间环境下的阻尼减振、节流、密封等疑难问题，提出了利用金属螺旋卷相互嵌合构成的多孔网状材料制备具有不同性能的结构件。在***的十年里，研究工作主要集中在以阻尼减振为目的金属橡胶隔振器的制备工艺和分析方法。八十年代中期，利用金属橡胶构件解决高低温、大温差、强辐射及腐蚀环境下的阻尼减振问题获得了巨大成功，在一定程度上推动了俄罗斯***建设的进步和发展。在此基础上，利用金属橡胶构件的毛细多孔性能，开展了金属橡胶技术在密封、节流、过滤领域的应用研究，使金属橡胶构件在空间环境下的广泛应用达到了***，金属橡胶技术也因此成为保密的***关键技术。

   由于金属橡胶构件以金属丝为原材料，不含有任何普通橡胶，却具有普通橡胶一样的弹性和多孔性，所以它特别适合高温、低温、大温差、腐蚀等工况下的阻尼减振、节流、密封。金属橡胶构件在特殊环境下表现出的优良性能是其它构件所无法比拟的。俄罗斯利用金属橡胶技术解决了很多***及航空航天领域的疑难问题，金属橡胶构件被誉为推动俄罗斯***和航空航天技术进步的功勋元件。也正因为金属橡胶技术在俄罗斯的***、航空航天发挥着巨大的作用，所以其关键技术始终处于绝保密状态。

   在金属橡胶材料内部，金属丝之间的接触点的数目决定了金属橡胶构件的干摩擦阻尼性能。外界载荷的作用不仅使金属橡胶构件中接触点的数目发生变化，而且使构件的刚度和阻尼也发生了相应的非线性变化。金属橡胶材料的内部结构是金属丝相互交错勾联形成的类似橡胶高分子结构那样的空间网状结构，它受到振动位移时，金属橡胶的干摩擦阻尼可耗散大量能量而起到减振作用。对于圆柱型元件来说，当外界载荷沿着构件的轴线方向作用时，材料内部层面之间的接触区域将增加；当载荷沿着剪切方向作用时，接触层面之间发生相对滑移，接触面积也会发生变化。各层面之间的相对滑移形成了金属橡胶材料内部的干摩擦阻尼，耗散了外界载荷的振动能量。

   在导武系统中的应用前景

   1)完善金属橡胶的理论研究

   由于金属橡胶是一种新型的隔振阻尼材料，在理论方面还不是很完善。此材料是一种多孔材料，建立数学模型和物理模型都是具有一定难度的课题。对于实用性而言，在实际的设计生产过程中利用试验来进一步验证数学模型和物理模型的正确性，并可进一步为所建立的模型进行修正。

   2)发射车舱体内仪器减振器

   就地面设备而言，对发射车和运输车上舱体、舱体内部仪器的阻尼减振、前托座和中托座处的缓冲减振进行细致研究。根据舱体及舱体内部仪器对隔振频率的要求，制备出满足一定工况需要的样件。同时在制备的过程中针对每种隔振频率进行金属橡胶设计制作优化，使设计制作更加具有科学性。要对金属橡胶的制备进行优化，减少人为参与为产品的系列化以及稳定性提供良好的基础。

   3)弹上仪器阻尼减振器

   根据地面金属橡胶阻尼减振器的研制生产，对于弹上产品而言，除了惯性元件的隔振阻尼系统设计比较复杂外，其它弹上仪器的减振只是针对其隔振的频率范围来进一步确定隔振器的制备工艺。目标就是使金属橡胶无论在地面还是弹上都发挥其***的隔振阻尼性能。这对提高整个导武系统的应用可靠性以及维修保障性都是一个很大的促进。此项研究使金属橡胶的制备和生产更加具有科学化，使理论分析更加完善化和准确化。金属橡胶在整个导武系统中的应用将使武系统的科技含量有所提高，使整个武系统运行的可靠性上升到一个新的水平。