精密設(shè)備仿生隔振系統(tǒng)研究

通過對具有良好隔振性能的啄木鳥頭部獨(dú)特特征生物結(jié)構(gòu)和隔振機(jī)理的研究，將生物學(xué)、仿生學(xué)引入精密設(shè)備隔振領(lǐng)域，提出了精密設(shè)備隔振器的仿生學(xué)實(shí)際新方法，并將其與被動隔振、主動隔振技術(shù)理論相結(jié)合，提出了精密設(shè)備仿生隔振系統(tǒng)、仿生可控氣囊減振器的新概念。研究成果將應(yīng)用于精密制造、測量、航空航天、軍事等領(lǐng)域的精密設(shè)備隔振設(shè)計(jì)。

氣墊隔振器又稱氣體彈簧隔振器，是一種高效隔振器，由橡膠制作充氣而成，振動頻率很低，隔振效果比鋼彈簧更好 。一般由橡膠制件充氣而成，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(diǎn)是：價(jià)格昂貴，負(fù)載有限，并須經(jīng)常檢查。氣墊隔振器分單向作用和雙向作用兩種。

隔振墊有軟木、毛氈、橡膠墊和玻璃纖維板等，優(yōu)點(diǎn)是：價(jià)格低廉，安裝方便，并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(tài)壓縮量達(dá)到30%，也不會橫向凸出。常用總厚度為5～15厘米，承受負(fù)載為每平方厘米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(qiáng)，對溫度變化不甚靈敏。在室溫下，使用壽命可達(dá)幾十年之久。軟木由于低頻隔振較差，通常適用于擾動頻率大于20～30赫的隔振。中國制造的經(jīng)過碳化的保溫軟木，其固有頻率約11～33赫。

②橡膠墊：特性和橡膠隔振器相似，但由于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(tài)壓縮量。海綿橡膠墊的靜態(tài)壓縮量較大，但負(fù)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著密度、纖維直徑和靜態(tài)壓縮量的增加而遞增。中國采用保溫用的酚醛樹脂玻璃纖維板, 在未加負(fù)載時總厚度約 5～15厘米，常用負(fù)載為0.1～0.2千克力/厘米²，阻尼比0.04～0.07，固有頻率5～10赫。玻璃纖維板對工業(yè)溶劑的抵抗力強(qiáng)，但會吸收潮氣等。這種隔振材料由于承載面積較大和靜態(tài)壓縮量大，通常用混凝土機(jī)座，在施工和使用時要防止水、砂漿等滲入。它主要用于播音室、錄音室、聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備的隔振以及一些機(jī)器的隔振。

④毛氈：在厚度大，柔軟和不致受到過度靜負(fù)載時，其隔振效果最好。由于阻尼系數(shù)較高，在共振時只放大四倍，加之阻抗大，且與大多數(shù)工程材料不匹配，故對減少聲頻范圍內(nèi)的振動傳遞特別有效。通常采用的厚度為10～25毫米，當(dāng)承受0.2～7千克力/厘米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(fù)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，特別適合于解決高低溫、大溫差、高壓、高真空、強(qiáng)輻射、劇烈振動及腐蝕等環(huán)境下的阻尼減振、過濾、密封、節(jié)流及吸音降噪等疑難問題，可以根據(jù)不同工況需要制備出各種結(jié)構(gòu)形狀。而且具有儲存和使用壽命長，沒有老化現(xiàn)象等特點(diǎn)，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(yōu)點(diǎn)：

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、耐高低溫、大溫差、高真空、強(qiáng)輻射及腐蝕環(huán)境。

3、承載能力高，耐疲勞，無老化現(xiàn)象，使用壽命和儲存時間長。

4、可滿足阻尼、減振、密封、過濾、節(jié)流及吸聲降噪等需求，是特殊工礦下普通橡膠產(chǎn)品和其它多孔材料制品的最佳替代品。

5、其性能指標(biāo)具有可設(shè)計(jì)性，改變不同的工藝參數(shù)和方法，可以制備出具有不同結(jié)構(gòu)尺寸和性能特點(diǎn)的金屬橡膠產(chǎn)品。

6、適用于航空航天、彈船星艦、國防武器裝備、石油化工及汽車工業(yè)等各種領(lǐng)域，具有軍民兩用的鮮明特征 。