几种常见的隔振器

知识点：隔振器

隔振器，是连接设备和基础的弹性元件，在起支撑作用的同时，用以减少由设备传递到基础的振动或由基础传递到设备的振动。工业中常见的隔振器有金属丝隔振器、橡胶隔振器、钢弹簧隔振器和充气式隔振器（俗称“气囊”、“空气弹簧”）。

1、金属丝隔振器

金属丝隔振器是橡胶的模拟制品。顾名思义，金属丝隔振器以不锈钢金属丝作为弹性材料，可单独使用或配合金属骨架制成的一类隔振器。金属丝隔振器不含任何天然橡胶，但却具有和天然橡胶一样的弹性和多孔性，适合于解决高低温、大温差、高压、高真空、强辐射、剧烈振动和腐蚀等环境下的阻尼减振。其内部呈网状，类似天然橡胶的大分子结构，在交变的应力应变的作用下能耗散大量的振动能量，在共振区内阻尼显著增大，能有效抑制共振峰值，在隔振区内阻尼迅速减小，因而具有良好的阻尼减振特性，阻尼比高达0.2~0.3，约等于天然橡胶阻尼比的10倍。

图1 金属丝隔振器

金属丝隔振器的刚度特性也随振幅增加呈现线性-软特性-硬特性变化的非线性特性，即随着振幅的增加，隔振器出现刚度渐软效果，从而降低系统的固有频率，提升隔振效果。金属丝编织成的网状结构是一种具有高弹性和良好阻尼特性的疏松结构材料，密度低，具有轻量化的优点。由于金属丝材料可以耐高温、高压、高真空、超低温，在空间环境下不蒸发，不怕空间辐射和粒子的撞击，因而具有储存和使用寿命长、没有老化现象等特点。例如桥梁和大型设备的隔振支座由于隔振材料采用天然橡胶制作，老化造成失效后带来的更换工程量和经济损失是可想而知的。还有天然橡胶的工作温度为-40℃~80℃，而金属丝隔振器的工作适应温度为-150℃~360℃，其优势是显而易见的。

因此，金属丝隔振器不仅可以工作在上述苛刻的环境下，并且在该环境下仍然保持十分优良的性质，能够满足国防、航空、航天、航海等特殊需要及某些在特殊工作环境中对材料提出的特殊要求。

2、 橡胶隔振器

橡胶隔振器是利用天然橡胶或合成橡胶与金属骨架进行硫化而成的隔振器，具有良好的隔振、缓冲和降噪能力，性能稳定，使用寿命长，易于制成所需要的形状，与金属粘接牢固，可用于受压、受切或切压等场合，很少用于受拉的情况。其优点是：可以做成各种形状和不同刚度，其内部阻尼作用比金属丝隔振器小，比钢弹簧大，可降低至10Hz左右的固有频率。缺点是：使用久了会老化，而且在重负载下会有较大蠕变（尤其在高温时），所以不应受超过10%~15%（受压）或25%~50%（切变）的持续变形。

天然橡胶具有优良的弹性、绝缘性和机械强度，拉伸性能优异，受破坏时延伸率长，而且价格低，但不能用于与油类、碳氢化合物、臭氧接触的设备和环境温度较高处。氯丁橡胶和丁腈橡胶耐候性和耐油性良好，丁腈橡胶还可适应高温。硅橡胶可用于其他材料不能胜任的低温或高温（-75℃~150℃）环境。

                                     图2 橡胶隔振器                                                         

        3、 钢弹簧隔振器

钢弹簧隔振器在工业中也比较常见，其优点是：①静态压缩量大，一般大于5mm，固有频率低，低频隔振良好；②耐受油、水和溶剂的侵蚀，不受温度变化影响；③不会老化或蠕变；④刚度一致性较好。缺点是：①本身阻尼极小（阻尼比约为0.005，是橡胶的十分之一左右），以至于共振时传递率非常大；②高频时容易沿钢弹簧传递振动；③自由振动时间长，因而常须加上阻尼（如金属丝、阻尼器等）组合使用。

                        

             图3 钢弹簧隔振器                                                                图4 弹簧阻尼隔振器    

         4、 充气式隔振器

充气式隔振器又称气囊、空气弹簧，是在可伸缩的密闭容器中充以压缩空气，利用空气弹性作用的弹簧。由橡胶制作充气而成，固有频率很低，隔振效果比其他类型隔振器更好。固有频率可低至0.1Hz~3Hz，它在共振时阻尼高，而在高频时阻尼小。缺点是：价格昂贵，负载有限，并须定期检查。

图5 充气式隔振器

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