钢丝绳隔振器在运输包装中的应用研究

　　钢丝绳隔振器是近30年才出现的一种新型缓冲、隔振器件,广泛地应用于军工、航空、航天和舰船、机械等领域,通过大量的实验和应用证明,钢丝绳隔振器具有突出的优越性,在抗冲击和被动隔振方面具有其它隔振器无法比拟的优良特性。然而,这种新型隔振器在运输包装领域还未见有应用的报道。

　　目前我国运输包装破损还十分严重,每年光出口包装就因为包装不善而造成500多亿元的损失,特别是玻璃、机电设备等大中型产品破损尤为严重。所以开发与选用优良的缓冲隔振器具成为运输包装的当务之急,钢丝绳隔振器就是值得研究的一种。可以预测,其在运输包装领域将会有广阔的应用前景。本文通过对钢丝绳隔振器的结构及力学特性的研究,探讨了其在用于运输包装中的可行性,为加速其在运输包装领域的应用提供了理论依据。

　　1　钢丝绳隔振器发展状况与结构

　　钢丝绳隔振器是70年代末由美国Aeroflex公司研制开发成功的,我国从80年代中期开始对其进行研究,80年代末开始在航天、航空、航船等领域应用,取代传统隔振产品进行缓冲与减振,取得了丰硕的成果。在理论方面,主要研究其强非线性刚度和干磨擦滞后阻尼特性及其在各种情况下的振动传递率与隔冲效果,以及根据实际要求来设计钢丝绳隔振器结构的方法。

　　钢丝绳隔振器基本结构如图1所示,它是由一根多股不锈钢钢丝绳穿绕在上下两块夹板上再固定而成,它的刚度与阻尼取决于钢丝绳的直径、股数、圈数及缠绕方式和尺寸。其阻尼是由隔振器在负荷作用时多股钢丝间由于相对移动与磨擦而产生的,当激振与冲击幅度足够大时,隔振器钢丝绳各股之间发生内磨擦,并且与钢丝绳运动方向相反,从而消耗大量的能量,衰减振动与冲击强度;当振动的幅度较小时,钢丝绳各股由于磨擦而拧在一起,不产生相对滑移,从而表现出良好的线弹性,保持系统的稳定,所以,钢丝绳隔振器适应于振动与冲击情况复杂多变的工况,其自适应能力特别强,能有效地避开强烈共振与冲击,从而起到缓冲隔振的作用。

　　2　钢丝绳隔振器的力学性质

　　2.1　静态特性

　　通过静态加载实验可得到钢丝绳隔振器3个方向:垂直方向(Z方向)、横向(X方向)、纵向(Y方向)的载荷-变形曲线如图2所示。

　　从图上可以看出,静载荷-变形曲线在压缩状态下,垂向呈现软化特性,X和Y方向则呈现硬非线性刚度特性,并且当变形在最大变形的30%～50%时,三轴向刚度之比大概为kx∶ky∶k=1∶1∶3,故可轻易通过调整隔振器的摆放方式来调整系统谐振频率。通过实验还可知,钢丝绳隔振器的静态稳定性十分好,经多次长时间最大变形压缩后无明显塑性变形和机械损伤。