CN1773139A - 粘弹性减振器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于悬挂装置用减振器的技术领域，具体是一种带有夹层的粘弹性减振器，解决了现有技术中刚性、半刚性悬挂机构对振动冲击的缓冲减振效果差，散热不良，寿命短等问题。本粘弹性减振器由上、下对称的两组阻尼缓冲垫构成，阻尼缓冲垫由弹性约束层、基础橡胶层、中间橡胶层和接触橡胶层构成，基础橡胶层、中间橡胶层和接触橡胶层内加有金属填充物，阻尼缓冲垫中心部位装有金属支撑柱，将各橡胶层固定联接。本发明转变振动冲击能的效率高，散热性好，使用寿命长，同时提高了驾驶的舒适性和机械的作业效率。

Description

粘弹性减振器
技术领域
本发明属于悬挂装置用减振器的技术领域，具体涉及一种带有夹层的粘弹性减振器。
背景技术
公知的大型工程车辆有着作业生产率高、单位作业成本低的优点，故工程车辆正朝着大型化、超大型化方向发展；然而车形的加大必然造成振动、冲击越来越剧烈。随着国际环保法规的日趋严格和国际贸易竞争的白热化，世界上许多国家已把越野车辆振动和噪声指标作为限制进口的技术壁垒。由于大多数工程车辆都是在“非路面”上行驶作业，又因其作业要求，该种车辆多采用刚性或半刚性的悬挂机构进行减振。这些机构虽然有着结构简单、易维护的优点，但其减振效果差，尤其是刚性悬挂机构几乎起不到减振缓冲的作用。即使是采用弹性悬挂机构工程车辆，悬挂机构仅是把振动能在弹性势能和动能之间进行转换，并没有对振动冲击能量进行实质性的耗散。
发明内容
本发明针对现有技术中刚性、半刚性悬挂机构对振动冲击的缓冲减振效果差，散热不良，寿命短等问题，提供了一种带夹层的粘弹性减振器。
本发明所采用的技术方案：粘弹性减振器由上、下对称的两组阻尼缓冲垫构成，上阻尼缓冲垫安装在行走机构履带架上，下阻尼缓冲垫安装在粘弹性悬架机构上。阻尼缓冲垫由弹性约束层、基础橡胶层、中间橡胶层和接触橡胶层构成，基础橡胶层、中间橡胶层和接触橡胶层内加有金属填充物，阻尼缓冲垫中心部位装有金属支撑柱，将各橡胶层固定联接。基础橡胶层内的金属填充物为金属网。中间橡胶层和接触橡胶层内的金属填充物为金属颗粒或金属丝。
弹性约束层用金属材料制成，通过该层实现粘弹性减振器与机构的其他机构件的联接。基础橡胶层与弹性约束层粘接，其中添加的金属网增加了橡胶层的强度；中间橡胶层为受力及产生热量最大的橡胶层，在其中添加金属颗粒或金属丝，增大了橡胶层中热的散逸量；对称的接触橡胶层是一对相互接触、挤压变形和表面磨损最大的橡胶副。
本发明的有益效果：1、转变振动冲击能的效率高，转变效率可达70-80％；2、提高了驾驶的舒适性，在驾驶座处所测的振动率降低了30％；3、强度比橡胶材料提高了一个数量级；4、散热性好，通过在橡胶材料层中安装金属填充物，改善了橡胶材料的导热性能；5、寿命长，原来行走机构中易损件寿命为2000-3000h，现使用粘弹性减振器可达10000-12000h；6、工程机械的作业效率提高了37％以上。
附图说明
图1为粘弹性减振器的结构示意图
图2为粘弹性减振器的装配示意图
图3为悬挂机构示意图
图中：1、接触橡胶层，2、中间橡胶层，3、基础橡胶层，4、弹性约束层，5、金属网，6、金属丝，7、支撑柱，8、悬挂架，9、行走机构履带架。
具体实施方式
结合附图对本发明的实施方式进行进一步描述，本实施例是用来说明本发明的，而不是对本发明做任何限制。
粘弹性减振器由上、下对称的两组阻尼缓冲垫构成，上阻尼缓冲垫安装在行走机构履带架9上，下阻尼缓冲垫安装在粘弹性悬挂架8上。阻尼缓冲垫由弹性约束层4和橡胶层构成，橡胶层包括基础橡胶层3、中间橡胶层2和接触橡胶层1构成。基础橡胶层3、中间橡胶层2和接触橡胶层1内加有金属填充物，阻尼缓冲垫中心部位装有金属支撑柱7。金属支撑柱7与弹性约束层4螺纹联接，并穿过基础橡胶层3的中心部位，伸入中间橡胶层2。基础橡胶层3内金属填充物为金属网5。中间橡胶层2和接触橡胶层1内的金属填充物为金属丝6或金属颗粒。金属网5用金属丝及金属丝6的金属种类及直径大小可以根据使用需要选取。
弹性约束层4用金属材料制成。各橡胶层既可选用天然橡胶、也可选用人工合成橡胶。综合各项性能考虑，本发明优先选用天然橡胶设计。
按工程机械使用要求，粘弹性减振器的作业环境温度为-40℃~50℃。各橡胶层的橡胶配方如表1所示。
表1橡胶配方
  成分(优选配方)   比率(重量比)   成分(优选配方)   比率(重量比)
  肋状烟叶橡胶   100   抗氧剂   1.0
  N-550炭黑   70   抗臭氧剂   1.0
  人工石油产品   10   催化剂   0.9
  硬脂酸   2.0   预加硫抗   0.25
  氧化锌   5.0   合成橡胶   一定
  硫   2.75   氧化剂   一定
各橡胶层的橡胶工艺加工过程如下：
A.混合
1)搅拌前，按0.2％的比率加入胶溶剂(制作勒状烟片橡胶)。
2)必须按上表橡胶的配方的顺序加入各种成分，否则无效。
3)应把以上配料成分充分拌匀。
4)最好分三段进行操作，须先将各种成分取一组混合搅拌(焦化制成硫化剂除外)，最后加入硫化剂。
B.铸模前理想粘度及硫化拌合时间
粘度(MLI+4～100℃)：55～65
硫化：135℃
温度每升高5℃所需的时间：10～15min
C.硫化剂特性(SATM D2084)(典型)
1)压模板温度：148℃；振幅：1.67Hz
作用范围：0～11.3N.m；线标监测：60min弧度±1°；预热时间：0s
a.最小扭矩(M1)：1.0N·m
b.最大扭矩(Mh)：4.7N·m
c.焦化时间(T2)：8.7min
d.硫化时间(TC95)：20.1min
2)压模板温度：162℃；振幅：1.67Hz
作用范围：0～11.3N·m；线标监测：60min弧度±1°；预热时间：0s
a.最小扭矩(M1)：0.9N.m
b.最大扭矩(MH)：4.4N.m
c.焦化时间(T2)：3.7min
d.硫化时间(TC95)：8.6min
本发明橡胶层的性能指标如表2所示。
表2橡胶减振垫性能指标
  性能   性能值
  邵氏硬度A级   70±5
  抗拉强度   ≥18.6MPa
  延伸率   ≥325％
  100％拉伸模量   3.5～4.8MPa
  300％拉伸模量   15.2～18.6MPa
  扯断强度   ≥525N/cm2
  压缩永久变形   ≤25％
  低温脆性(当-54℃×5h)   合格
  密度   1.165±0.01(×103kg/m3)
  寿命试验(当70℃×70h)   邵氏硬度变化值   ≤10％
  抗拉强度变化值   ≤-20％
  延伸率变化值   ≤-25％
  表面   无裂纹
  内部   无污物、杂物，各成分无弥散性
欲使粘弹性减振垫有较长寿命，基础橡胶层3与弹性约束层4的粘接工艺的处理十分重要。通常情况下，粘接前弹性约束层4的金属表面要进行预处理，按下面工序进行：
1)清除金属表面的油渍；
2)待粘合表面的喷丸处理；
3)清除金属零件表面的油渍；
4)用CHEMLOCK205(或用国内的类似产品替代)涂料进行涂层并晾干，干后薄膜厚度为0.013毫米；
5)用CHEMLOCK220(或用国内的类似产品替代)涂料涂层并晾干，干后CHEMLOK的涂层厚度为0.038～0.051毫米，为防止截留可以进行多层涂抹；
6)晾干后的CHEMLOK205、CHEMLOCK220涂层总厚度为0.051～0.063mm。
为了获得最大的粘接强度和最大的环境耐力，必须按下列要求执行。
1)粘接力要求：若出现金属与橡胶分离现象，应位于橡胶部位，不应出现在粘接面处；
2)粘接面积要求：若无特殊要求，粘接面积应达到100％。
实施例1：用于300kW的大型履带式推土机行走机构的粘弹性悬挂机构
履带式推土机，其质量为50000kg(不包括松土器的质量)，其工作环境温度在-40℃～50℃之间。
为了满足工程机械在综合工况下粘弹性减振器的缓冲性能，橡胶层采用天然橡胶进行设计。橡胶层的总高度是根据其压缩量进行设计的，为保证推土机在工作时既有良好的减振效果，又有较好的工作稳定性，应使橡胶层的最大压缩量为其总高度的15％～40％比较合理，定弹性约束层4的直径400mm，高度20mm；基础橡胶层3的直径350mm，高度60mm；中间橡胶层2的直径320mm，高度50mm；接触橡胶层1的直径290mm，高度35mm。基础橡胶层3中埋有φ1mm的钢丝网；中间橡胶层2和接触橡胶层1中埋有导热铝基材料的金属丝。粘弹性减振器的上半部安装在推土机履带架9上，下半部安装在悬挂架8上，分别用金属材料的弹性约束层4作为连接件。
实施例2：用于重型自卸汽车的卸载车厢下的支撑组件
粘弹性减振器的上半部安装在卸载车厢上，下半部安装在车架上。分别用金属材料的弹性约束层4作为连接件。基础橡胶层3中埋有φ0.5mm的钢丝网；中间橡胶层2和接触橡胶层1中埋有导热铝箔材料丝。
实施例3：本发明也可应用于大型冲压机床基础的支撑中
粘弹性减振器的上半部安装在大型冲压机床的机座上，下半部安装在地基上。分别用金属材料的弹性约束层4作为连接件。基础橡胶层3中埋有φ2mm的钢丝网；中间橡胶层2和接触橡胶层1中埋有φ0.5mm导热铝丝。

Claims (3)

1、一种粘弹性减振器，包括有弹性约束层、橡胶层，其特征是粘弹性减振器由上、下对称的两组阻尼缓冲垫构成，阻尼缓冲垫由弹性约束层(4)，基础橡胶层(3)、中间橡胶层(2)和接触橡胶层(1)构成，基础橡胶层(3)、中间橡胶层(2)和接触橡胶层(1)内加有金属填充物，阻尼缓冲垫中心部位装有金属支撑柱(7)。
2、根据权利要求1所述的粘弹性减振器，其特征在于所述基础橡胶层(3)内金属填充物为金属网(5)。
3、根据权利要求1所述的粘弹性减振器，其特征在于所述中间橡胶层(2)和接触橡胶层(1)内的金属填充物为金属丝(6)。
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