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橡膠減震器的性能測(cè)試
2013-03-18 19:56:11 來源：劉斌橡膠減震器性能測(cè)試
橡膠減震器的主要性能測(cè)試項(xiàng)目是剛度和阻尼。就剛度而言，又按載荷速度的不同分為靜剛度、動(dòng)剛度和沖擊剛度。對(duì)于有特殊要求的還有強(qiáng)度、耐疲勞性能、蠕變（即在載荷保持不變的情況下，變形量在一段時(shí)間內(nèi)仍繼續(xù)增加的現(xiàn)象）以及其它專門要求的試驗(yàn)。
當(dāng)載荷緩慢地加于減震器時(shí)，其變形速度大約在1cm/min左右，甚至更低，而且橡膠的變形量不超過橡膠受試方向厚度的20%時(shí)所測(cè)得的力與變形的關(guān)系稱之為靜剛度，以Ks表示。
減震器在以一定振幅（不超過橡膠厚度的5%）和一定頻率（一般為5~6Hz）交變的載荷作用下，測(cè)得的振動(dòng)剛度稱為動(dòng)剛度，以Kd表示。
載荷以2~6m/s的速度使減震器變形時(shí)，測(cè)得的剛度稱為沖擊剛度，以Ksh表示。試驗(yàn)研究表明，橡膠減震器的三種剛度在一般情況下存在這樣的關(guān)系；
Kd=（1.3~2.2）Ks
Ksh=（1.5~2.0）Kd
在測(cè)試橡膠減震器的動(dòng)態(tài)和沖擊參數(shù)時(shí)，應(yīng)使組成的彈性系統(tǒng)盡可能地接近單自由度振動(dòng)系統(tǒng)。也就是說負(fù)載的質(zhì)量中心，動(dòng)載荷和沖擊載荷的作用力線與減震器受試方向的剛度中心線盡可能一致，并且要求試驗(yàn)場(chǎng)地、試驗(yàn)機(jī)架牢固堅(jiān)實(shí)。
環(huán)境溫度對(duì)上述試驗(yàn)的結(jié)果有顯著影響。在有條件的地方*好能在恒溫下進(jìn)行試驗(yàn)。
下面就*常用的靜剛度、動(dòng)剛度和阻尼的測(cè)試方法作一簡(jiǎn)單介紹。
（一） 靜剛度測(cè)試
一般都是在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。試樣應(yīng)預(yù)壓三次，再測(cè)定其數(shù)值。加載要緩慢而均勻。剛度大的減震器加載速度可適當(dāng)加快；剛度小的減震器加載速度應(yīng)慢些，以使減震器的變形速度大致相同。
橡膠減震器在加載和卸載時(shí)所得到的載荷與變形曲線是不重合的，形成一滯后回線，如圖2-1-8所示。這給計(jì)算剛度帶來了一定困難。我們可以用加載與卸載的平均曲線來計(jì)算減震器的靜剛度。計(jì)算式如下： Ks= 2（P2- P1）
δ2,- δ1,+ δ2-δ1
式中P1和P2應(yīng)和減震器的額定負(fù)荷P大致保持如下的關(guān)系；
P1=（0.5~0.75）P
P2=（1.25~1.5）P
δ1和δ1,為負(fù)荷P1下減震器在加載和卸載時(shí)的變形；
δ2和δ2,為負(fù)荷P2下減震器在加載和卸載時(shí)的變形。
一般來說，減震器的靜剛度僅僅用于確定安裝了減震器的機(jī)器設(shè)備的靜平衡位置，或艦船、車輛斜傾搖擺時(shí)計(jì)算機(jī)器設(shè)備四周所留下的空間是否足夠。實(shí)際上卸載的意義是不大的。因此可以只做出減震器的加載剛度曲線，并用它計(jì)算減震器的靜剛度。這樣做不僅簡(jiǎn)化了試驗(yàn)，而且得出的數(shù)據(jù)在一些場(chǎng)合下也更確切。此時(shí)計(jì)算Ks式可簡(jiǎn)化為： Ks= P2- P1
δ2-δ1
（二） 動(dòng)剛度和阻尼系數(shù)的測(cè)試
1．共振法
將橡膠減震器和質(zhì)量為M的物體按單自由度振動(dòng)系統(tǒng)安裝在振動(dòng)臺(tái)上（見圖2-1-9）。啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，調(diào)節(jié)振動(dòng)臺(tái)的頻率進(jìn)行連續(xù)掃描，找出系統(tǒng)的共振點(diǎn)，測(cè)量在共振時(shí)物體的振幅x0、振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面振幅x0s及共振頻率wn。根據(jù)振動(dòng)理論可求得動(dòng)剛度為
Kd=wn2.M
式中wn為角頻率（rad/s），與振動(dòng)頻率f的關(guān)系為wn=2∏f。
阻尼
阻尼比
注意：①上述公式只有在共振狀態(tài)下才能成立；
②調(diào)節(jié)振動(dòng)臺(tái)的激.振力，使振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面振幅大致在0.2~0.5mm范圍內(nèi)，使質(zhì)量為M物體的共振振幅與減震器在靜載荷作用下的總變形量不超過原橡膠高度的15±5%；
③在共振區(qū)測(cè)量應(yīng)迅速而準(zhǔn)確，以免減震器內(nèi)部激劇生熱而引起減震器溫度升高，剛度減小，甚至損壞。
2．半功率點(diǎn)寬法
將激震器安裝在由質(zhì)量為M1、剛度為Kd、阻尼為C的橡膠減震器所構(gòu)成的單自由度彈性系統(tǒng)上面或下面，如圖2-1-10所示。M2為激震器中參加與M1一起振動(dòng)的質(zhì)量。系統(tǒng)中參加振動(dòng)的總質(zhì)量為M= M1+ M2。由減震原理可知，只要測(cè)量出系統(tǒng)共振頻率wn，質(zhì)量為M的共振振幅x0和共振振幅下降至的二個(gè)頻率w1和 w2，（見圖2-1-11）即可計(jì)算出動(dòng)剛度、阻尼比，其計(jì)算式如下：
動(dòng)剛度 Kd=wn2.M
阻尼比
w1 — w1稱為半功率點(diǎn)帶寬。
常用的用激震法測(cè)減震器動(dòng)剛度的裝置見圖2-1-12
3．時(shí)域信號(hào)衰減法
使安裝在減震器上的質(zhì)量塊共振（如敲擊質(zhì)量塊或激震質(zhì)量塊），停止擾動(dòng)后，它便產(chǎn)生一個(gè)衰減的自由振動(dòng)。用記錄器和測(cè)振儀配合記錄其衰減波，如圖2-1-13所示。
常用光線示波器記錄這類信號(hào)，同時(shí)也記錄下已知頻率的訊號(hào)波，作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間標(biāo)記（例如50Hz的市電訊號(hào)）。將振動(dòng)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間標(biāo)記作比較，就可以求得系統(tǒng)的自振頻率wn，并由此計(jì)算出動(dòng)剛度。
根據(jù)振幅的對(duì)數(shù)衰減關(guān)系可求出阻尼比：
式中xk和xk+1為衰減波上相鄰兩個(gè)振幅。
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