减震橡胶制品的名词常识

刚度

机械零件和构件抵抗变形的能力。在弹性范围内，刚度是零件载荷与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度，即单位力引起的位移。

刚度

可分为

静刚度

和

动刚度

。　　

基本定义: 一个机构的刚度（k）是指弹性体抵抗变形（弯曲、拉伸、压缩等）的能力。

计算公式： 

k=P/δ

  　　P是作用于机构的恒力，δ是由于力而产生的形变。  　　

刚度的国际单位是牛顿每米（N/m）。

转动刚度（Rotational stiffness）  　转动刚度（k）为：橡塑管材环刚度试验机

k=M/θ

其中，M为施加的力矩，θ为旋转角度。  转动刚度的国家单位为牛米每弧度。

 转动刚度的还有一个常用的单位为英寸磅每度。其他的刚度包括：拉压刚度（Tensionand...

静刚度

:

指减震橡胶在一定的位移范围内,其所受压力(或拉伸力)  变化量与其位移变化量的比值. 静刚度的测定必须在一定的位移范围内测定,不同的位移范围测定的静刚度值是不同的,但有的厂家则要求整个位移范围测定的变化曲线.

动刚度

:

指减震橡胶在一定的位移范围内, 一定的频率下, 其所受压力(或拉伸力)变化量与其位移变化量的比值. 动刚度的测定必须在一定的位移范围内,一定的频率下测定,不同的位移范围不同的频率下测定的动刚度值是不同的.

动倍率

: 指减震橡胶在一定的位移范围内所测定的动刚度与静刚度的比值.

损耗系数

: 在减震橡胶的受力过程中,橡胶的变形与橡胶的应力之间存在着一定的相位差,而橡胶的应力一般要超前于橡胶的变形一定的相位角δ.通常所说的损耗系数就是橡胶应力与橡胶变形的相位角δ的正切,即损耗系数τ=tgδ.

扭转刚度

: 指减震橡胶在一定的扭转角范围内,其扭转力矩与扭转角之间的比值.

耐久性能

: 指减震橡胶在一定的方向一定的预加载荷、振幅、振动频率下,经往复振动n次后产品完好或将产品往复振动直至破坏时的振动次数, 耐久性能是衡量一个减震橡胶件的安全性能和综合性能的重要指标.

一

.

减震橡胶的基本常识

减震橡胶的作用

:

代替金属弹簧起到消振,吸振作用.其主要的性能要求在静刚度、动刚度、耐久性能上.

减震橡胶的特点

:

(与金属弹簧相比胶)

①橡胶是由多种材料相组合而成,同一种形状通过材料调整可以拥有不同的性能.

②橡胶内部分子之间的摩擦使它拥有一定的阻尼性能,即运动的滞后性(受力过程中橡胶的变形滞后于橡胶的应力).

③橡胶在压缩、剪切、拉伸过程中都会产生不同的弹性系数.

减震橡胶的工作原理

:

①吸收振动: 此类减震橡胶件主要是用于发动机与车身之间的连接,此状态下发动机是振动源, 减震橡胶的作用是吸收发动机产生的振动,避免传递到车身上,同时也减轻发动机自身的振动.

②   消减振动: 此类减震橡胶件主要是用于底盘与车身之间的连接,此状态下底盘车轮是振动源, 减震橡胶的作用是将路面与车轮产生的振动通过高阻尼作用迅速消减,防止振动通过底盘传递到车身.

二

.

减震橡胶的基本工艺流程

①  纯胶制品的工艺流程：

配料

混炼

预成型

硫化

修边

检验

包装

入库

②  骨架制品的工艺流程：

配料

混炼

预成型

骨架除油

除锈

磷化

涂粘合剂

硫化

修边

后加工

检验

包装

入库

减震橡胶概述及设计

一、减震橡胶概述和定义

  现实生活中振动无处不在,振动的现象是不容忽视也是不可缺少的,人们一直致力于振动 的产生,控制和消除的研究,所有的物体的振动都会产生声音,如果没有振动就不会有音乐,人类也无法进行语言交流了.但是振动也会对人们的生活产生许多不利的影响,如:共振会导致装置的损坏,噪音会影响人类的生活环境等.怎样将振动对人们产生的不利影响减到最小,是当前减震技术发展和追求的方向。减震技术的核心是消除干扰性振动或找出解决的方法,现在比较适用和成熟的减震方法 是橡胶减震系统,早在橡胶应用于工业之初,人们就使用了橡胶隔离来进行减震。

        粘弹性高阻尼橡胶材料可分为自由阻尼处理和约束阻尼处理。前者是在结构表面贴一层阻尼橡胶，当结构振动时，橡胶分子链之间的粘性内摩擦消耗部分振动能，减小了振动；后者是在结构表面贴一层阻尼橡胶，外面再贴一层约束板，当结构振动时，阻尼材料受剪切作用，一部分振动能转化为热能而起减震作用。此种材料广泛用于航空、造船、汽车、铁路、建筑、纺织等行业。

    橡胶是一种很理想的阻尼材料，阻尼减震技术是利用橡胶特有的粘弹性，在震动过程中，在外力作用下导致剧烈的内摩擦，产生了反作用力，将动能转化为热能，实现了能量转换，从而达到降低震幅的目的。 

减震橡胶的作用:

代替金属弹簧起到消振,吸振作用.其主要的性能要求在静刚度、动刚度、耐久性能上。

减震橡胶的特点:

①橡胶是由多种材料相组合而成,同一种形状通过材料调整可以拥有不同的性能.

②橡胶内部分子之间的摩擦使它拥有一定的阻尼性能,即运动的滞后性(受力过程中橡胶的变形滞后于橡胶的应力). 

③橡胶在压缩、剪切、拉伸过程中都会产生不同的弹性系数 

减震橡胶的性能特征：

静刚度的定义：指减震橡胶在一定的位移范围内,其所受压力(或拉伸力) 变化量与其位移变化量的比值. 

动刚度的定义：指减震橡胶在一定的位移范围内, 一定的频率下, 其所受压力(或拉伸力)变化量与其位移变化量的比值.

动倍率的定义指减震橡胶在一定的位移范围内所测定的动刚度与静刚度的比值,即:Kd/Ks

损耗系数: 在减震橡胶的受力过程中,橡胶的变形与橡胶的应力之间存在着一定的相位差,而橡胶的应力一般要超前于橡胶的变形一定的相位角δ

扭转刚度: 指减震橡胶在一定的扭转角范围内,其扭转力矩与扭转角之间的比值.  

耐久性能: 指减震橡胶在一定的方向一定的预加载荷、振幅、振动频率下,经往复振动n次后产品完好或将产品往复振动直至破坏时的振动次数, 耐久性能是衡量一个减震橡胶件的安全性能和综合性能的重要指标.

二、减震橡胶制品设计概述

减震阻尼橡胶制品的主要性能指标是：化胶的静刚度，即硫化胶的弹性模量；硫化胶的阻尼性能，即阻尼系数；硫化胶的动态模量。除上述关键性能指标外，还应考虑疲劳、蠕变、耐热以及与金属黏合强度等性能。

减震橡胶制品橡胶品种的选择

减震橡胶制品的阻尼性能主要取决于橡胶的分子结构，例如分子链上引人的侧基体积较大时，阻碍链段运动，增加了分子之间的内摩擦，使阻尼系数tan&增大。结晶的存在也会降低体系的阻尼特性，例如在减振效果较好的CIIR中混人结晶的IR时，并用胶的阻尼系数tan&将随IR含量增加而降低。

在通用橡胶中，tan&由大到小的排列顺序是：IIR>NBR>CR、SBR>Q, EPDM、PU>NR>BR。NR的tan&虽然比较小，但其耐疲劳性、生热、蠕变与金属黏合等综合性能好，所以NR还广泛地用于减震橡胶制品。如要求耐低温，可与BR并用；要求耐天候老化时，可选用CR；要求耐油时可选用NBR；对低温动态性能要求苛刻的可选用硅橡胶。一般要求低阻尼时采用NR；要求高阻尼时采用IIR或CIIR。

2.硫化体系的影响

硫化体系与硫化胶的刚度、tan&、耐热性、耐疲劳性均有关系。一般硫化胶网络中硫原子越少，交联键越牢固，硫化胶的弹性模量越大，tan&越小。各种硫化体系的耐热疲劳寿命抝下：无硫硫化体系>EV>SEV>CV。

交联剂用量的影响：在SBR中随硫黄用量增加，静刚度上升，阻尼系数下降，动刚度基本不变。

3.填充体系的影响

     填充体系与硫化胶的动模量、静模量、tan&有密切关系，当硫化胶受力产生形变时，橡胶分子链段与填料之间或填料与填料之间产生内摩擦使硫化胶的阻尼增大。填料的粒径

越小，比表面积越大，与橡胶分子的接触面越大，其物理结点越多，触变性越大，在动态应变中产生的滞后损耗越大。因此填料的粒径越小，活性越大，硫化胶的阻尼性、动模量和静模量也较大。填料粒子形状对硫化胶的阻尼和模量也有影响，例如片状云母粉可使硫化胶获得更高的阻尼性和模量。

在减震橡胶制品配方中，NR使用SRF和FT炭黑较好；合成橡胶可使用FEF和GPF炭黑。一般随炭黑用量增加，硫化胶的阻尼系数和刚度也随之增加。另外随炭黑用量增加，对振幅的依赖性也随之增大。

为了尽可能提髙减震橡胶制品的阻尼特性，降低蠕变及性能对温度的依赖性，往往在髙阻尼的隔震橡胶中配合一些特殊的填充剂，例如蛭石、石墨等。

白炭黑补强效果仅次于炭黑，但动态性能远不如炭黑。碳酸钙、陶土、碳酸镁等无机填料补强性较弱，为了获得规定的模量，势必要比炭黑的用量大，加大这些无机填料的用量，对其他性能会产生不利的影响，所以一般很少采用。

4.增塑体系的影响

用作减震橡胶制品的增塑剂，如要求阻尼峰加宽，应使用与橡胶不相容或只有一定限度溶解度的增塑剂。通常随增塑剂用量加，硫化胶的弹性模量降低，阻尼系数增大。增加增塑剂用量，虽然能改善低温性能釉耐疲劳性能，但同时也会使蠕变和应力松弛速度增大，影响使用可靠性，因此增塑剂用量不宜过多。

一般增塑剂的分子结构与橡胶的分子结构在极性要匹配，即极性橡胶选用极性增塑剂，反之亦然。NR使用松焦油、锭子油等增塑剂。NBR则使用DBP、 DOS、DOP、DOA等增塑剂。

橡胶铁路减震垫板、减震空气弹簧、橡胶护舷简介

一、减振原理

1．减振制品简介 

硫化橡胶与其它固体工程材料比较，拥有它独特的性能：橡胶柔软且有较好的弹性复原性，按单位重要的弹性贮性来说，橡胶比其它任何固体材料都大；同时橡胶本身还有粘性，这与工程上所使用的粘壶类似，在粘性摩擦的过程中吸收部分能量，但橡胶减振器在高频作用下，具有比弹簧、粘壶减振器有更大的柔性。这些特性使橡胶最适合于作为减振材料已逐渐被人们所认识，因此各部门所使用的减振器愈来愈多，包括机械、车辆、飞机、轮船、桥梁、铁路等。近年来还发展到大型建筑物也采用减振支座以防止地面振动对建筑物的危害。可以说凡是动的东西，就存在着不平衡的质体、或者偏心，这必然产生振动，其中许多振动若无有效的减振措施，就会造成构件的早期损坏，或给人体带来不适和伤害。 

2．减振原理 

（1）无阻尼自由振动 图4-47所示为一无阻尼自由振动。设一理想弹簧，其一端固定，另一端系一质量为m的钢球，弹簧可沿一条光滑的玻璃棒上自由滑移（无摩擦）。若在物体（钢球）上施加一外力，使弱簧拉伸或压缩产生±x位移。当立即除掉外力时，弹簧谅在原平衡点O点左右来回运动，而且是周期性的运动，这一运动称之为振动。假定玻璃棒是无摩擦的、空气的摩擦也忽略不计，并无外来的干扰，这时这种振动就称之为无阻尼自由振动。 物体的贯彻力文库  F，按牛顿第二定律：

K—弹簧的弹性刚度（K=F/x); 

x—物体振动时的位移； 

a—物体运动加速度。 

（2）阻尼自由振动  在无阻尼自由振动系统的基础上，加多一个阻尼常数为R的阻尼项，其中尼力F′＝ R；力的方向与惯性力相反，振动后要在某一时刻达到平衡。 

（3）冲击吸收  当橡胶支座作为吸收冲击能量之用 时，称为缓冲器。吸收能量的大小是缓冲 器的重要性能指标这一。缓冲器所吸收的 能量可发为两部分：一部分转为弹性贮能，过程是可逆的；另一部分为克服橡胶 分子的可摩擦而转为热能，过程是不可塑 的，所吸收的这部分能量完全被损耗。在相同变形与反作用力的条件下，吸收能量的大小与缓冲器本身的特性有关。

现假定几种不同特性的缓冲器（简称弹簧），分析它们对对量的吸收与受力情况（见图4-48）。在反作用力相同且吸收相同的能量的情况下，比较变形量的大小，可得如下顺序： 

 升率＞恒率＞预压缩或阻尼＞降率＞恒负荷。 

恒率弹簧是一种常见的弹簧，吸收的能量为反作用力与变形乘积的一半。从上排列顺序可见：恒负荷弹簧吸收能量有效。但它的缺点是自始至终都产生同样大小的反作用力，没有由小到大的过渡期。折中的办法是使用降率、预压缩或阻尼弹簧。对于无阻尼理想弹簧，无论是采用上述哪种型式，它吸收的能量都是可逆的，即能全部释入出来。故受冲击后产生振动的振幅不存在衰减情况。假如耐冲击弱簧是采用橡胶来承担，橡胶阻尼部分吸收的能量是不可逆的，因而对冲击后的振幅会进行有效的衰减。适当选用橡胶的阻尼值可以便使橡胶弹簧就吸收能量效果而言，在预压缩与恒负荷弹簧之间的范围调节。如果根据冲击时情况，选用橡胶在冲击开始的阻尼力，即变形趋于零时阻尼力最大，而在末了时即弹性力量大时，阻尼力为零，这便构成在受冲击时，具有与恒负荷弹簧相同的特性，对吸收能量有效的，而在冲击后所产生的振动，又进行有效的衰减。如图4-43所示，恒负荷弹簧正方形面积中的虚线部分，在冲击的前半个循环，橡胶的阻尼作用便消耗一半的能力（即正方形面积的二分之一），下半个循环又损耗余下的贮能部分（三角形面积的二分之一，也就是说在第一循环便耗损冲击能量的四分之三，这样冲击后的振动立即就会消除，所以橡胶用作缓冲器是一非常巡逻队的材料。 

二、几种常用减振制品

1

．

橡胶轨枕垫简介

橡胶轨枕垫是用于钢轨与枕木之间的减振垫。一般铁路所铺设的钢轨约每隔20米就有一个热膨胀缝，它造成列车行驶过程中的剧烈撞击吵杂声及列车的振动，并加速车轮与钢轨接触端点的摩损，缩短机车的使用寿命；同时也给乘客带来不适。若将这些膨胀缝焊好、磨平，就可以使吵杂声和列车的振动大为减轻。焊死以后，钢轨膨胀时便向下稍微变曲，因为垫有轨枕垫，可以产生变形。垫有轨枕垫的位置有水泥枕木的重荷将钢轨向下拉，限制了钢轨变形的方向。轨枕垫的结构如图4-61所示。

A型具有沟槽，在负荷小时仍有较大的柔性，在负荷增大时，胶料被压缩填入沟槽，又具有足够的刚度，这样在列车钢荷变动时，自振频率波动范围不大，有利于减振。 

2

．橡胶空气弹簧

     橡胶空气弹簧主要用于汽车、电车、铁路 车辆是悬挂系统，它是在胶囊中充入压缩空气，利用空气的弹性及橡胶的特性而获综合性的缓冲、减振的效果。充入的压缩空气压 力可随负荷的大小来调节，保持减振系统负荷与刚度适宜值，以使自振频率变化不大 。充气量还可调节车箱的高度，使之装、卸货物方便。 如图4-62为汽车悬持系统安装示意图。

3.

橡胶护舷

橡胶护舷是在船舶停靠时，用于船舶与码头这间及船舶之间，承受冲击负荷吸收动能的一种橡胶制品，与其它材料（如木材、麻绳等）比较，有最好的缓冲性能，因此一些海运发达的国家都使用橡胶护舷。 

主要有压缩型、剪切型、扭曲型，这些与减振器类似。除此以外，还有气囊型，主要用于大型船只。压缩型结构简单，加工容易，成本低，适合于中小船只的停靠缓冲用。气囊型护舷主要利用空气的弹性吸收能量，与基它类型比较，吸收能量大，停靠时接触面积大，护舷主要利用空气的弹性吸收能量，与其它类型比较，吸收能量大，停靠时接触面积大，护舷本身可以漂浮水面，能适应船的吃水深度和港口潮夕引起的水面高度变化。在贮存及运输过程中，可将气囊中的空气排除，以减小占地面积。气囊型护舷多为长枕式，采用织物补强，并设有安全装置，防止超负荷时爆破。还有一种护舷，直接使用充气轮胎，用一条长轴将轮胎串起来，所串轮胎的个数，由轮胎的规格及船只的动能大小来确定。轮胎护舷使用时还有一个特点，即可借助轮胎的滚动缓缓靠岸，减少靠岸时对护舷的剪切应力。

汽车橡胶减震制品概述

减震的基础概念

刚度

机械零件和构件抵抗变形的能力。在弹性范围内，刚度是零件载荷与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度，即单位力引起的位移。

刚度

可分为

静刚度

和

动刚度

。　　

基本定义: 一个机构的刚度（k）是指弹性体抵抗变形（弯曲、拉伸、压缩等）的能力。

计算公式： 

k=P/δ

  　　P是作用于机构的恒力，δ是由于力而产生的形变。  　　

刚度的国际单位是牛顿每米（N/m）。

转动刚度（Rotational stiffness）  　转动刚度（k）为：橡塑管材环刚度试验机

k=M/θ

其中，M为施加的力矩，θ为旋转角度。  转动刚度的国家单位为牛米每弧度。

 转动刚度的还有一个常用的单位为英寸磅每度。其他的刚度包括：拉压刚度（Tensionand...

静刚度

:

指减震橡胶在一定的位移范围内,其所受压力(或拉伸力)  变化量与其位移变化量的比值. 静刚度的测定必须在一定的位移范围内测定,不同的位移范围测定的静刚度值是不同的,但有的厂家则要求整个位移范围测定的变化曲线.

动刚度

:

指减震橡胶在一定的位移范围内, 一定的频率下, 其所受压力(或拉伸力)变化量与其位移变化量的比值. 动刚度的测定必须在一定的位移范围内,一定的频率下测定,不同的位移范围不同的频率下测定的动刚度值是不同的.

动倍率

: 指减震橡胶在一定的位移范围内所测定的动刚度与静刚度的比值.

损耗系数

: 在减震橡胶的受力过程中,橡胶的变形与橡胶的应力之间存在着一定的相位差,而橡胶的应力一般要超前于橡胶的变形一定的相位角δ.通常所说的损耗系数就是橡胶应力与橡胶变形的相位角δ的正切,即损耗系数τ=tgδ.

扭转刚度

: 指减震橡胶在一定的扭转角范围内,其扭转力矩与扭转角之间的比值.

耐久性能

: 指减震橡胶在一定的方向一定的预加载荷、振幅、振动频率下,经往复振动n次后产品完好或将产品往复振动直至破坏时的振动次数, 耐久性能是衡量一个减震橡胶件的安全性能和综合性能的重要指标.

减震橡胶的基本常识

减震橡胶的作用

:

代替金属弹簧起到消振,吸振作用.其主要的性能要求在静刚度、动刚度、耐久性能上.

减震橡胶的特点

:

(与金属弹簧相比胶)

①橡胶是由多种材料相组合而成,同一种形状通过材料调整可以拥有不同的性能.

②橡胶内部分子之间的摩擦使它拥有一定的阻尼性能,即运动的滞后性(受力过程中橡胶的变形滞后于橡胶的应力).

③橡胶在压缩、剪切、拉伸过程中都会产生不同的弹性系数.

减震橡胶的工作原理

:

①吸收振动: 此类减震橡胶件主要是用于发动机与车身之间的连接,此状态下发动机是振动源, 减震橡胶的作用是吸收发动机产生的振动,避免传递到车身上,同时也减轻发动机自身的振动.

②   消减振动: 此类减震橡胶件主要是用于底盘与车身之间的连接,此状态下底盘车轮是振动源, 减震橡胶的作用是将路面与车轮产生的振动通过高阻尼作用迅速消减,防止振动通过底盘传递到车身.

1.弹性体材料

1.1减震橡胶用弹性体材料的选用:

做为减震橡胶用的弹性体材料一般主要有以下几种:NR,SBR,BR,NBR,CR,EPDM,IIR,RUP等,其选用原则为:

一般常用减震橡胶材料为: NR,SBR,BR(发动机悬置,衬套等)

有耐油性要求的减震橡胶材料为:NBR(油管支架等)

有耐候性要求的减震橡胶材料为:CR(球销衬套)

有耐热性要求的减震橡胶材料为:EPDM(排气管吊件)

阻尼性要求大的减震橡胶材料为:IIR(因其加工工艺性差,一般不采用)

RUP一般用于减震支柱中的复原缓冲块.

1.2弹性体材料对减震特性的影响

  从橡胶配方上考虑,影响橡胶的减震特性的主要因素是:生胶的选用;弹黑的选用和配合量;油的种类的选用.

  下面以NR/SBR/BR系为例介绍橡胶配方与减震特性的关系:

  ①改变静刚度:生胶选用时改变SBR和BR的并用量对静刚度没有影响;碳黑选用时粒径小的碳黑可以提高静刚度,增大碳黑的配合量可以提高静刚度;油的选用时使用芳香烃油比使用环烷烃油的配方有利于提高静刚度;

②改变动刚度:生胶选用时减少SBR的并用量有利于降低动刚度, 改变BR的并用量对动刚度没有影响,碳黑选用时粒径大的碳黑可以降低动刚度,减少碳黑的配合量有利于降低动刚度;油的选用时选用环烷烃油比使用芳香烃油有利于降低动刚度;

③改变动倍率: 生胶选用时减少SBR的并用量有利于降低动倍率, 改变BR的并用量对动倍率没有影响,碳黑选用时粒径大的碳黑可以降低动倍率,减少碳黑的配合量有利于降低动倍率;油的选用时使用环烷烃油比使用芳香烃油有利于降低动倍率;

④改变损耗系数:生胶选用时增加SBR的并用量有利于提高损耗系数, 改变BR的并用量对动倍率没有影响,碳黑选用时粒径小的碳黑可以提高损耗系数,增加碳黑的配合量有利于提高损耗系数;油的选用时使用芳香烃油比使用环烷烃油的配方有利于提高损耗系数;

⑤耐久性:生胶选用时增加SBR的并用量耐久性会出现   先增后减的变化趋势; 增加BR的并用量耐久性会出....