隔振器

金屬橡膠是天然橡膠的模擬製品，金屬橡膠構件以金屬絲為原材料，不含有任何天然橡膠，但卻具有天然橡膠一樣的彈性和多孔性，特別適合於解決高低温、大温差、高壓、高真空、強輻射、劇烈振動及腐蝕等環境下的阻尼減振。其內部呈網狀，類似天然橡膠的大分子結構，在交變的應力應變的作用下能耗散大量的振動能量，在共振區內阻尼顯著增大，能有效抑制共振峯值，在隔振區內阻尼迅速減小，因而具有優良的阻尼減振特性，阻尼比達0.2～0.3。

其剛度特性也隨振幅增加呈現線性——軟特性——硬特性變化的非線性特性。即出現剛度漸軟效果，會降低系統空間方向的“固有頻率”。使本品隨外激勵量級的增加，“固有頻率”減小，因此具有良好的隔振效果；可以説金屬橡膠是一種具有高彈性和良好阻尼特性的疏鬆結構材料，其密度僅為金屬的0.3左右。

由於金屬橡膠材料可以耐高温、高壓、高真空、超低温，在空間環境下不蒸發，不怕空間輻射和粒子的撞擊，金屬橡膠構件具有儲存和使用壽命長，沒有老化現象等特點。例如橋樑減振支座由於減振材料是天然橡膠製作，老化造成失效後帶來的更換工程量及經濟損失是可想而知的。還有天然橡膠的工作適應温度為-40°C～ 60°C而金屬橡膠的工作適應温度為-150°C～ +360°C，其優勢是顯而易見的。

因此，由其製成的各種元件不僅可以工作在上述苛刻的環境下，並且在該環境下仍然保持十分優良的性質，能夠滿足國防用空間飛行器上的特殊需要及某些在特殊工作環境中對構件材料提出的特殊要求。

用金屬橡膠製成的減振、隔振元件，特點是體積小、重量輕，可做成用於多種隔振器，適用於各類電子儀器、動力設備和管路的減振隔振，尤其適用於航空、航天、航海、化工等惡略環境。

開發研製了多種結構形式的隔振器。部分產品性能達到到了國外同類產品的水平已經實現替代進口產品，並批量為型號配套 ^[1]  。

從重達數百噸的設備到輕巧的精密儀器都可以應用鋼彈簧隔振器，通常用在靜態壓縮量大於 5釐米的地方或者用在温度和其他環境條件不容許採用橡膠等材料的地方。這種隔振器的優點是：①靜態壓縮量大，固有頻率低，低頻隔振良好；②耐受油、水和溶劑等侵蝕，不受温度變化的影響；③不會老化或蠕變；④大量生產時特性變化很小。其缺點是：①本身阻尼極小（阻尼比約0.005），以致共振時傳遞率非常大；②高頻時容易沿鋼絲傳遞振動；③容易產生搖擺運動，因而常須加上外阻尼（如金屬絲、橡膠、毛氈等）和惰性塊。

鋼彈簧有螺旋形、碟形、環形和板形等，螺旋形彈簧應用最廣。給定其固有頻率後，由計算單個彈簧的垂向勁度K（N/m即牛頓每米）。中國製造的TJ1型螺旋形鋼彈簧隔振器,每個負載為17～1020公斤，固有頻率3.5～2.2赫，靜態壓縮量20～52毫米。

橡膠隔振器的主要設計參數用作隔振器的橡膠，要求有良好的隔振，緩衝和降噪能力，性能穩定、使用壽命長，易於製成所需要的形狀，與金屬粘貼牢固，單位面積承載能力大等 ^[2]  。可用於受切、受壓或切壓的情況，很少用於受拉的情況。其優點是：可以做成各種形狀和不同勁度。其內部阻尼作用比鋼彈簧大，並可隔低至10赫左右的激發頻率。缺點是：使用久了會老化，而且在重負載下會有較大蠕變（特別在高温時），所以不應受超過10～15%（受壓）或25～50%（切變）的持續變形。

天然橡膠的固有頻率略低於合成橡膠，其機械性能特點為：變化小，拉力大，受破壞時延伸率長，而且價格較低，但不能用於與油類、碳氫化合物、臭氧接觸的設備和環境温度較高處。氯丁橡膠和丁腈橡膠隔振器抗碳氫化合物和臭氧的性能良好，丁腈橡膠隔振器還可適應高温。硅酮橡膠隔振器可用於其他材料不能勝任的低温或高温(-75℃至+200℃)環境。中國製造的橡膠隔振器有JG型、Z型等多種型號。

隔振墊有軟木、毛氈、橡膠墊和玻璃纖維板等，優點是：價格低廉，安裝方便，並可裁成所需大小和重疊起來使用，以獲得不同程度的隔振效果。

①軟木：用作隔振材料的歷史最為悠久，通常在承受壓力時，靜態壓縮量達到30%，也不會橫向凸出。常用總厚度為5～15釐米，承受負載為每平方釐米0.5～2.0公斤，阻尼比約0.06。軟木對腐蝕和溶劑的抵抗力強，對温度變化不甚靈敏。在室温下，使用壽命可達幾十年之久。軟木由於低頻隔振較差，通常適用於擾動頻率大於20～30赫的隔振。中國製造的經過碳化的保温軟木，其固有頻率約11～33赫。

②橡膠墊：特性和橡膠隔振器相似，但由於橡膠在受壓時的容積壓縮量極小，僅在能橫向凸出時才能壓縮，故通常做成異形板以容許橫凸出和受撓曲，以增加靜態壓縮量。海綿橡膠墊的靜態壓縮量較大，但負載能力較小。

③玻璃纖維板：有各種密度和纖維直徑的品種。這種隔振材料的勁度通常是隨着密度、纖維直徑和靜態壓縮量的增加而遞增。中國採用保温用的酚醛樹脂玻璃纖維板, 在未加負載時總厚度約 5～15釐米，常用負載為0.1～0.2千克力/釐米²，阻尼比0.04～0.07，固有頻率5～10赫。玻璃纖維板對工業溶劑的抵抗力強，但會吸收潮氣等。這種隔振材料由於承載面積較大和靜態壓縮量大，通常用混凝土機座，在施工和使用時要防止水、砂漿等滲入。它主要用於播音室、錄音室、聲學實驗室和設備的隔振以及一些機器的隔振。

④毛氈：在厚度大，柔軟和不致受到過度靜負載時，其隔振效果最好。由於阻尼係數較高，在共振時只放大四倍，加之阻抗大，且與大多數工程材料不匹配，故對減少聲頻範圍內的振動傳遞特別有效。通常採用的厚度為10～25毫米，當承受0.2～7千克力/釐米²壓力時，其固有頻率約20～40赫，系由毛氈厚度而不是由其面積和靜負載決定。

⑤金屬橡膠隔振墊：以金屬絲為原材料，不含有任何普通橡膠，但卻具有橡膠一樣的彈性和多孔性，特別適合於解決高低温、大温差、高壓、高真空、強輻射、劇烈振動及腐蝕等環境下的阻尼減振、過濾、密封、節流及吸音降噪等疑難問題，可以根據不同工況需要製備出各種結構形狀。而且具有儲存和使用壽命長，沒有老化現象等特點，是航空航天、國防武器裝備及民品特殊工況下普通橡膠的最佳替代品。

金屬橡膠隔振墊的優點：

1、以金屬絲為原材料，不含有任何普通橡膠，但卻具有橡膠一樣的彈性和多孔性。

2、耐高低温、大温差、高真空、強輻射及腐蝕環境。

3、承載能力高，耐疲勞，無老化現象，使用壽命和儲存時間長。

4、可滿足阻尼、減振、密封、過濾、節流及吸聲降噪等需求，是特殊工礦下普通橡膠產品和其它多孔材料製品的最佳替代品。

5、其性能指標具有可設計性，改變不同的工藝參數和方法，可以製備出具有不同結構尺寸和性能特點的金屬橡膠產品。

6、適用於航空航天、彈船星艦、國防武器裝備、石油化工及汽車工業等各種領域，具有軍民兩用的鮮明特徵 ^[1]  。

氣墊隔振器又稱氣體彈簧隔振器，是一種高效隔振器，由橡膠製作充氣而成，振動頻率很低，隔振效果比鋼彈簧更好 ^[3]  。一般由橡膠製件充氣而成，振動的頻率特別低時，它的隔振效果比鋼彈簧更佳。固有頻率可低至0.1～5赫。它在共振時阻尼高，而在高頻時則阻尼小。缺點是：價格昂貴，負載有限，並須經常檢查。氣墊隔振器分單向作用和雙向作用兩種。

機器有時安裝在隔振機座上，機座通常由混凝土或鋼構成。採用沉重而剛性好的混凝土惰性塊可以增加承載機器的有效重量，其作用是：

①減少振動，減小機器不平衡力的作用；

②提高力阻抗，使機器安裝牢固；

③降低重心,增加穩定性；

④降低固有頻率。

惰性塊的重量至少應等於機器的重量，最好是機器重量的兩倍。往復式發動機和壓縮機等通常需要3～5倍重量的機座，而輕型機器有時需要重達10倍於機器重量的機座 ^[1]  。