振动控制技术：隔振器在冲击性锻压设备中的应用

为了隔离振源，防止振动扩散，包括弹性和阻尼元件的隔振器的性能直接决定着锻锤隔振效果的好坏、隔振基础使用寿命及其成本。通常对锤用隔振材料和隔振器的性能要求是：动弹性模量低、弹性好、刚度小；承载能力大、强度高；阻尼大、消振能力强；性能稳定、抗酸、碱、油污的浸蚀性能好、使用寿命长。目前国内外冲击性锻压设备常用的隔振材料及隔振器（阻尼器）见表3-5-2。并对几种性能较好的隔振器作些简单的介绍。

表3-5-2 隔振材料及隔振器

（一）黏性阻尼器

这种阻尼器的结构如图3-5-10所示。液压缸中的阻尼介质是一种黏稠半流体状的高分子材料，其阻尼比可在0.1～0.5之间。随着不同的阻尼值将有不同的配方。这是德国隔而固（GERB）公司的专利产品。它对冲击振动的隔离效果良好，能使锻锤的振动迅速衰减。该公司有黏性阻尼器和螺旋弹簧组合隔振器的系列标准产品，可供各种动力和锻压机械隔振基础选用。

图3-5-10 粘性阻尼器

（二）橡胶隔振器

在我国现有的锻锤隔振基础中应用较广的是这种隔振器。它具有重量轻、安装方便、容易实现理想的非线性特性的优点，但耐高温和耐低温性能差，且易老化、蠕变和热膨胀现象明显。对要求一般的可采用天然橡胶；要求耐油的可采用丁腈橡胶；对要求高阻尼的可采用丁基橡胶。目前常用的隔振材料都是中等硬度的橡胶，其肖氏硬度为30～70HS，尤其在40～55HS时的性能最好。(www.xing528.com)

图3-5-11 钢丝绳阻尼器结构

（三）钢丝绳阻尼器^[17]

它是将钢丝绳绕制成螺旋弹簧状，并采用专用夹板固定的一种干摩擦阻尼器，其结构如图3-5-11所示。其主要机理是利用多股细钢丝的弯曲刚度和各钢丝间的摩擦阻尼作用获得减振效果。当外界干扰幅度较小时，动态变形力尚不能克服钢丝间的静摩擦力，金属内部分子间的结构阻尼起主导作用（此时阻尼系数很小），当系统载荷超过一定限度，钢丝间产生相对滑动，就具有较大的干摩擦阻尼，使振动能得以衰减。由于其变形容量大，因而具有优良的阻尼损耗特性；抑制共振能力强；能在较宽的频带和大振幅范围内进行减振和隔振；且制造简单，其刚度和阻尼调节方便（阻尼比与钢丝绳圈直径、钢丝股数、阻尼器长度、钢丝绳圈数和缠绕方式有关）；环境温度范围宽。它已广泛应用于机械、航空、航海和宇航领域。国内不少高等学校和研究机构已有工程应用实例。

（四）碟簧隔振器^[18]

一般都将碟簧作为弹性元件，通过多片碟簧的叠合（并联）或对合（串联）或二者兼用的形式增加其变形量和承载能力。由研究得知，多片碟簧的叠合因承载变形而产生片间的摩擦，会产生很好的阻尼效应。因其加载和卸载特性线不重合，通过不同的组合方式，能获得锻锤隔振基础所需的承载能力和阻尼比，与螺旋弹簧相比，它能获得数值大且易调节的阻尼值；与板簧隔振器相比，有体积小、结构紧凑、承载能力大、维修工作量小的特点。特别适合于大吨位锻锤和老基础改造的隔振基础使用。

除上述几种隔振器和阻尼器外，作为新型隔振元件的空气弹簧在国外，特别是日本有所发展。它是在柔性密闭橡胶囊中充入压缩空气，利用空气的可压缩性实现弹性作用。它具有理想的非线性特性；对不同的载荷有较强的适应性，且寿命较长；在正常载荷下弹簧的刚度很低，而大位移时刚度很大，适用于低频隔振系统。但因附属设备较多，基础结构复杂，在国内的锻锤隔振基础中尚无使用实例。