钢丝绳隔振器
发布时间：2016-12-21
钢丝绳隔振器分类阐述
一、发展背景
随着各种机械装置逐渐向轻型与高速重载发展，振动造成的危害也越来越明显，很多振动过程往往会导致设备加工精度降低、精密仪器失效、机器动力学性能下降等等后果，严重影响生产、科研和人民的生活质量。因此，降低振动的危害具有十分重要的意义。
二、钢丝绳隔振器分类
振动控制的方法可归纳为三种主要类型：消除振源、隔离和减小响应。消除是除去或者减弱振动源。隔离是通过在振动源和设备之间添加隔振元件来减弱振动对设备的影响，从而控制机器和仪器所承受的振动，把振动强度限制在允许的范围内。减小响应，是在受控对象上添加一个子系统，从而产生吸振力降低受控对象对振动源的响应。在机械系统中，隔离振动是目前应用最广泛的一种方法。按照振动传递方向不同，分为两类:主动和被动隔振。
1)主动隔振主动隔振就是对振源的隔离，如果机器在正常运行期间产生明显振动或冲击，可以将它与支撑体之间采用隔振器隔离，从而保护其他机器或人员免受振动的影响。例如，航空发动机产生的振动会对机载设备精密装置的运行造成很大影响，通过在发动机的底座上安装隔振器降低振动的影响。一般动力机械或者回转机械的隔振均属于主动隔振。
2)被动隔振
被动隔振就是隔离由基础运动引起的振动，有些敏感设备往往需要在剧烈冲击或振动环境中进行工作，可以通过将这些设备安装在隔振器上使其免受周围环境的影响。比如安装在舰船上的精密仪器在海上运行期间易受到强烈振动和冲击，因此常常将这些仪器安装在隔振器上使其免受损坏。 虽然主动隔振和被动隔振概念不同，然而实施方法是一样的，均是采用隔振器。隔振器的作用是降低从设备传给基础的振动影响，或者减弱从振动基础传给设备运动的大小。
目前比较常用的隔振器主要有：塑料隔振器、金属弹簧隔振器、空气弹簧隔振器、橡胶隔振器、液压阻尼器隔振器、磁流变液阻尼隔振器和钢丝绳隔振器等。
1、 塑料隔振器
塑料隔振器是指以弹性塑料为弹性元件加工而成的隔振器，其结构元件常用的材料是聚XXX，弹性体常用的材料是丁二烯XXX。塑料隔振器的优点是：成本低并且具有非线性滞后特性。缺点是：温度范围有限，通常在-40ºC～82ºC，静态大应变时弹性体易产生蠕变，而且塑料的结构强度低。
2、金属弹簧隔振器
金属弹簧隔振器是应用最广的隔振元件之一，其常用的结构形式主要有：环形弹簧、螺旋弹簧、锥形弹簧、蜗卷弹簧、悬臂弹簧、板簧以及金属丝网弹簧。其优点主要有：价格低，力学性能比较稳定，刚度范围较广，寿命长，可靠性较高，所需安装空间较小。然而金属弹簧主要呈现线性阻尼，且阻尼较小。在使用过程中常常为了获得隔振元件较大的阻尼，往往会采用组合式的弹簧隔振器，比如与油液或者橡胶等共同组合的隔振器。
3、空气弹簧隔振器
空气弹簧隔振器是以气体作为介质，通过气体的可压缩性提供回复力，其结构形式主要分为膜式和囊式两类，主要依靠压缩空气隔振，刚度可变，是一种非线性隔振元件，广泛应用于汽车、铁道车辆、精密仪器等领域隔振。空气弹簧隔振器共振频率较低，适用于低频隔振，与具有等效特性的金属弹簧隔振器相比，轴向尺寸小。然而制作工艺复杂，比机械弹簧难以维护，价格昂贵，而且需要一套空气气动装置，并且易受尖的物体损害，温度极限范围较小。
4、橡胶隔振器
橡胶隔振器的弹性体主要是由天然橡胶或者具有类似于天然橡胶弹性性质的聚合物组成。也可以与其他材料组合使用形成组合橡胶隔振器。其优点是：内阻尼大，容易铸成各种不同外形以适应隔振空间复杂安装的要求，比金属弹簧隔振器需要更小的空间和重量，可以承受不同方向的载荷同时具有隔振、隔音以及缓冲等多种性能。然而易老化，不能长时间承受大的静态应变，易产生蠕变，受外界环境影响较大，怕油污，耐高低温性能较差。
5、液压阻尼器隔振器
液压阻尼器隔振器是将弹簧和阻尼器组合成一个紧密部件。车辆应用中的液压支架主要用作发动机和司机室的隔离。主要优点是：消除非机械运动的振动和碰撞破坏等引起的冲击，减少噪音，阻尼特性良好，结构上易于实现。不同形式的可变节流口，固定节流口及阀口会产生不同形式的动态特性，可用在需要特殊频率的隔振中。然而易造成油液污染，维护困难，成本较高，安装空间较大。
6、磁流变液阻尼隔振器
磁流变液阻尼隔振器使用磁流变液作为它的弹性体。该隔振器的主要优点是安装容易、使用范围较广、响应较快、噪音很小、阻尼较大而且连续顺逆可调等。然而成本较高，维修困难。
7、 钢丝绳隔振器
钢丝绳隔振器是以钢丝绳作为它的弹性体。与其它隔振器相比，该隔振器具有良好的干摩擦阻尼特性，大变形刚度软化，宽频隔振，耐高低温，可以承受剪切、横滚和拉压载荷，兼顾了弹性支承元件隔振、缓冲、降低高频结构噪声三大功能，有效抑制了一般金属隔振器很难避免的高频驻波效应。广泛应用于航空控制系统、化工设备、发动机和压缩机、多种动力机械、建筑物的隔振抗震等领域的隔振缓冲。
钢丝绳隔振器形式多样，按照结构形式分类主要有 T 型（螺旋型，即条型）、 G 型（拱型）和 Q 型（球型）等。
1) T 型钢丝绳隔振器
T 型钢丝绳隔振器也称为条形钢丝绳隔振器，是应用最早也是最广的一种钢丝绳隔振器。
其常见的结构形式如图 1.1
所示：
其中 1.1(a)和(b)是应用较广的 T 型钢丝绳隔振器，
1.1(c)和(d)是辽宁同泽减震器有限公司开发的新产品。
1.1(c)结构紧凑，适用于对三向有空间限制要求的设备隔振。1.1(d)适用于载荷不均衡且对减振效果要求较高的设备隔振。
2）G 型钢丝绳隔振器
G 型钢丝绳隔振器是由数根不锈钢钢丝绳绕制而成，由于隔振器呈拱形结构，故又称之为拱形钢丝绳隔振器。与螺旋型钢丝绳隔振器相比，其三向刚度比接近1:1:1，稳定性比螺旋型隔振器好。其结构形式如图 1.2：
3) Q 型钢丝绳隔振器 Q 型钢丝绳隔振器又称为球形钢丝绳隔振器。其上下夹板是圆形，钢丝绳缠绕在两夹板之间，由于整个隔振器呈球形结构，故称之为球形钢丝绳隔振器。其结构形式如图 1.3 所示：该隔振器夹板成圆形，比条形钢丝绳隔振器稳定性好。 除了以上三种主要结构形式外，还有其他结构形式钢丝绳隔振器，比如钢丝绳管道阻尼器隔振器、小型蝶形钢丝绳隔振器、环状钢丝绳隔振器、航空发动机外部管道钢丝绳隔振器以及与其他材料组合使用的钢丝绳隔振器等。
三、钢丝绳隔振器特性
综上所述，由于钢丝绳隔振器全部采用耐腐蚀的的金属部件组成，不易受化学产品、油、臭氧等腐蚀影响，对周围环境影响不敏感，是一种高性能、价格合理、安装方便的隔振器，在振动控制中具有较大潜在的应用前景。因此不断吸引大量科研人员对其性能和工作原理开展深入的研究。但是如上所述钢丝绳隔振器一般具有以下一些共同点：
a)组装形式单一，整个隔振器用一根或者多根钢丝绳组装，成型后刚度和阻尼特性固定不能调节。
b)装夹和维修不方便，一旦钢丝绳某部位损坏，则隔振器就报废，需要更换新的隔振器。
c)钢丝绳结构复杂，整根钢丝绳理论分析困难，不易实现XX化设计。
常用的钢丝绳隔振器的零件和隔振元件不能重复使用，造成使用成本增加，因此新型钢丝绳隔振器的开发是非常必要的。
