金属丝网-油液介质耦合减振器抗冲击动态力学特性研究

　　1　引　言

　　采用器件对设备进行抗振冲防护是工程界研究的重要课题之一[1~7],为设计适合实现抗大冲击并兼顾衰减振动的减振器件系统,目前理论界逐渐开展了非线性明显的多介质耦合系统、变结构系统和时变系统的抗振冲击机理研究;如文献[3]研究了具有库伦阻尼、粘性阻尼和硬特性达芬弹簧等形成的隔振器的动态响应;文献[4]研究了具有立方阻尼、粘性阻尼和达芬弹簧等形成的减振器在各种不同激励下的稳态或瞬态响应;文献[5]研究了具有平方阻尼、库伦阻尼、粘性阻尼和达芬弹簧构成的多介质耦合减振器的动态响应和求解方法;但取得的成果主要是理论模型而较少有对实际物理器件机理研究和试验。

　　本文探索性研究一种微小型结构金属丝网-油液耦合减振器,针对器件原理样机进行大量的特性参数的匹配冲击试验研究,在此基础上结合理论分析建立了原理样机非线性冲击动态特性模型,研究减振器抗冲击力学特性的设计可控性,该建模方法直接引入结构参数,为直接设计具体的器件建立了理论基础。

　　2　减振器物理模型及力学模型

　　试验中设计的金属丝网-油液介质耦合减振器原理样机物理结构包括了由橡胶膜及丝网构成的丝网腔及其附加空气腔,两者间有一环形小孔相连;并设计了两种油阻尼结构形式,一种采用阻尼筒构成环形阻尼油腔,另一种采用阻尼板构成左右阻尼油腔,同时与金属弹性元件构成了一种典型的耦合减振器件。图1表示减振器原理样机的力学模型,系统形成金属丝网库仑阻尼、金属弹性元件、橡胶弹性元件、油阻尼、橡胶阻尼及附加空气弹性和阻尼耦合体,本文将其抽象化为并联系统即将阻尼与弹性元件并联。

　　3　实验研究与数据分析

　　3·1　试验设计[1,2,7]

　　按图2中试验系统将减振器安装在跌落式冲击试验机冲击台面、将质量块安装在减振器上,冲击试验机冲击台面及质量块分别用YJ2-2加速度传感器采集输入和输出冲击信号,并输入DLF-3型双路电荷放大器和INV303A型数据采集仪进行数据采集处理,最后输入计算机采用DASP软件处理获得试验结果,即输入输出的加速度值;通过参数的改变来获得试验数据。

　　3·2　试验数据的分析

　　工作特性分析

　　如图3给出了不同冲击激励幅值时减振器耦合阻尼力—相对速度及相对位移的关系图。图3曲线2可知,随着冲击相对速度的加大(由零开始~1200mm/s),减振器将产生正比加大的阻尼力至600N左右,而随着冲击相对强度减小,阻尼力减小,这表明:随冲击强度加大,减振器将产生相应加大的阻尼力来消耗冲击能量,而在阻尼力零线以上出现的区域具有同样的特性,不过此区域是由于一个半正弦脉冲后的冲击余波产生的。