金属橡胶减振器振动及冲击特性实验研究

    0引言

    随着电子产品使用范围的扩展，恶劣力学环境下电子产品的环境适应性要求也逐渐提高，旧式的金属弹簧及橡胶减振器越来越难以符合一些领域（如航空航天）电子产品的应用要求 [1]。 20世纪60年代，前苏联为了解决空间飞行器上的减振、过滤、密封等问题成功地研制出金属橡胶材料。金属橡胶材料的内部结构是金属丝相互交错勾联形成的类似橡胶高分子结构那样的空间网状结构，它受到、振动位移时，金属橡胶的干摩擦阻尼可耗散大量的能量而起到减振作用 [2-3]。用金属橡胶材料制成的金属橡胶减振器（ MRD： Metal RubberDamper）仅耐高低温，而且耐腐蚀、不易老化、抗冲击，具有很长的工作寿命，在航空航天领域有着广泛的应用前景。由于具有明显的非线性本构关系，所以金属橡胶减振器的振动以及冲击特性也较复杂。

为了使金属橡胶减振器能够在电子产品防振工程上得到更好的应用，本文采用正弦扫描以及冲击实验对金属橡胶减振器的减振及抗冲击性能进行了研究。

    1实验设备及原理

    为了研究金属橡胶减振器的振动及冲击特性，作者采用如图1所示的金属橡胶减振器进行实验。减振器主要由上下两块金属橡胶材料以及金属弹簧构成。金属弹簧用于弥补金属橡胶材料刚度太小的缺点。

    实验原理图如图2所示。图中的电荷传感器1内置在振动台中，它与振动台以及控制与功率放大器三者构成了一个实时循环的闭环控制系统，保证了振动台能产生出所需的振动信号。整个实验信号的传递过程为：由PC机设定参考信号，内置控制器根据参考信号来输出驱动信号，驱动信号经功率放大器放大后驱动振动台的振动，振动加速度信号经电荷传感器反馈到内置电荷放大器，电荷放大器调整加速度信号为电压信号后输入到控制器，控制器根据反馈的信号和参考信号对比，根据偏差调整得到稳定的振动台输出信号。输出信号经过金属橡胶减振器放大或衰减后由电荷传感器2采集并传输到控制与功率放大器，然后反馈到PC机。图3为实验现场。

    2正弦扫频实验结果及其分析

    金属橡胶材料振动特性的影响因素较多，本文只研究不同的配重以及不同的正弦激励幅值下金属橡胶减振器的振动特性。假设金属橡胶减振器是线性系统，单自由度线性粘性阻尼系统的传递率T的表达式为 [3]:

    式（1）中： f0———系统固有频率；

    f———激振频率；