减振原理

与其他固体工程材料相比，硫化橡胶有其独特的性能：橡胶柔软，弹性恢复好。 就单元的弹性存储容量而言，橡胶比任何其他固体材料都大； 同时，橡胶本身具有粘性。类似于工程中使用的粘锅，在粘性摩擦过程中吸收部分能量，但橡胶减震器在高频作用下比弹簧和粘锅减震器具有更大的柔韧性。 这些特性使得橡胶最适合作为减震材料，逐渐被人们所认识，因此越来越多的减震器被应用于各个部门，包括机械、车辆、飞机、船舶、桥梁、铁路等。近来多年来，还发展到大型建筑物也采用减振支座，以防止地面振动对建筑物造成危害。 可以说，一切运动的物体都存在质量不平衡或偏心，必然会产生振动。 如果没有有效的减振措施，很多振动都会导致部件的早期损坏，或者给人体带来不适和疼痛。

2.减振原理

(1) 无阻尼自由振动 图4-47 为无阻尼自由振动。 假设有一个理想的弹簧，它的一端是固定的，另一端绑着一个质量为 m 的钢球，弹簧可以沿着光滑的玻璃棒自由（无摩擦）滑动。 如果对物体（钢球）施加外力，则弱弹簧被拉伸或压缩产生±x位移。 立即撤去外力时，弹簧绕原平衡点O做来回运动，作周期运动，称为振动。 假设玻璃棒无摩擦，空气的摩擦力可以忽略不计，没有外界干扰，则这种振动称为无阻尼自由振动。 物体的执行力库F，根据牛顿第二定律：

(2)阻尼自由振动在无阻尼自由振动系统的基础上，增加阻尼项，阻尼常数为R，其中阻尼力F′=R； 力的方向与惯性力相反，在振动后的某一时刻达到平衡。

(3)冲击吸收 当橡胶支座用于吸收冲击能量时，称为缓冲器。 吸收能量的多少是缓冲器的重要性能指标之一。 缓冲器吸收的能量可分为两部分：一部分转化为弹性储能，该过程是可逆的； 另一部分转化为热能克服橡胶分子的摩擦，过程不塑化，吸收的这部分能量完全浪费掉了。 在相同的变形和反作用力条件下，吸收能量的大小与缓冲器本身的特性有关。

现在假设几个具有不同特性的缓冲器（称为弹簧），并分析它们对的吸收和应力（见图 4-48）。 在反作用力相同，吸收能量相同的情况下，比较变形的大小，可以得到如下顺序：

上升率>恒定率>预压缩或阻尼>下降率>恒定负载。

恒速弹簧是一种常见类型的弹簧，它吸收反作用力乘以变形的一半能量。 从以上排列顺序可以看出，恒载弹簧有效吸收能量。 但其缺点是自始至终产生的反作用力相同，没有由小到大的过渡期。 折衷方案是使用下降率、预压缩或阻尼弹簧。 对于无阻尼的理想弹簧，无论采用上述哪一种，其吸收的能量都是可逆的，即可以完全释放。 因此，振动幅度在受到冲击后没有衰减。 如果抗冲击的弱弹簧由橡胶承载，橡胶阻尼部分吸收的能量是不可逆的，因此冲击后的振幅将得到有效衰减。    of the   value of the   can make 橡胶弹簧   in the range   pre- and   load   in terms of   . 如果根据冲击情况，选择橡胶在冲击开始时的阻尼力，即变形趋于零时，阻尼力最大，而在冲击结束时，即弹性时力大，阻尼力为零，构成在受到冲击时，具有与恒载弹簧相同的特性，有效吸收能量，有效衰减冲击后产生的振动。 如图4-43所示橡胶弹簧，恒载弹簧正方形区域的虚线，在冲击的前半周期，橡胶的阻尼作用消耗了一半的容量（即二分之一正方形面积的），后半个周期再次消耗掉剩余的能量储存部分（三角形面积的一半，也就是说四分之三的冲击能量会在第一个周期消耗掉，这样之后的振动冲击会立即消除，所以用橡胶做缓冲。非常巡逻的材料。

2、几种常见的阻尼产品

一、橡胶枕垫介绍

橡胶轨枕垫是用于钢轨与轨枕之间的减振垫。 一般铁路铺设的钢轨每20米左右就有一个热胀缝，使列车在运行过程中产生剧烈的冲击噪声和振动，加速轮轨接触点的磨损，缩短机车的使用寿命； 同时也给乘客带来不适。 如果将这些膨胀接缝焊接起来，并打磨平整，就可以大大减轻列车的噪音和振动。 钢轨焊接后，膨胀时会稍微向下弯曲，因为有枕木垫垫，容易变形。 垫枕垫处有水泥轨枕的重量将钢轨拉下，限制钢轨变形方向。 枕木垫结构如图4-61所示。

A型有凹槽，在负载较小时仍具有较大的弹性。 当载荷增大时，橡胶被压缩填入槽内，具有足够的刚性。 这样，当列车钢质载荷发生变化时，自振频率波动幅度小，有利于减振。

2.橡胶空气弹簧

橡胶空气弹簧主要用于汽车、电车、铁路车辆的悬架系统。 它在胶囊内充满压缩空气，利用空气的弹性和橡胶的特性，获得全面的缓冲和减震效果。 充入的压缩空气的压力可根据载荷的大小进行调整，使减振系统的载荷和刚度保持在合适的值，使固有频率变化不大。 充气量的多少还可以调节车厢的高度，方便装卸货物。 图4-62为车辆悬架系统安装示意图。

3、橡胶护舷

橡胶护舷是船舶停靠时用于船舶与码头之间、船舶与船舶之间用以承受冲击载荷和吸收动能的一种橡胶制品。 与其他材料（如木材、麻绳等）相比，它具有最好的缓冲性能，所以一些发达国家采用橡胶护舷。

主要有压缩式、剪切式、扭转式，类似于减震器。 此外还有气囊式，主要用于大型船舶。 压缩式结构简单，加工容易，成本低，适用于中小型船舶的停靠和缓冲。 气囊护舷主要是利用空气的弹性来吸收能量。 与其他类型相比，它在对接时吸收更多能量并具有更大的接触面积。 护舷主要是利用空气的弹性来吸收能量。 与其他类型相比，它在对接时吸收更多的能量和触点。 面积大，护舷本身可以漂浮在水面上橡胶弹簧，能适应船舶的吃水和港口涨潮、傍晚引起的水面高度变化。 在储运过程中，可将气囊内的空气抽出，减少占地面积。 气囊挡泥板多为枕型，用织物加固，并装有安全装置，防止超载时爆破。 还有一种护舷是直接使用充气轮胎，用长轴串起轮胎。 串起的轮胎数量由轮胎的规格和船舶的动能决定。 轮胎护舷的另一个特点是它可以随着轮胎的滚动慢慢对接，以减少对接时对护舷的剪切应力。