减震器的研究进展
摘要：综述减震器的研究概况及其发展。减震器因其低能耗和具有很好的宽频减振性能而被广泛研究和使用。本文总结归纳前人有关减震器的相关研究成果 ，梳理当前的研究进展 ，并提炼今后的发展方向。
关键词：减震器；减震性能
前言
振动是生产和生活中常见的现象，大多数工业机械、工程结构、仪器仪表在运行过程中都会有振动现象发生。振动容易引起材料和结构的疲劳损伤，影响其使用寿命； 振动可能降低仪器仪表的测量精度，致使它们无法正常工作；振动产生的噪声还会影响操作人员的健康而且会对人们的生活环境造成噪声污染等等。因此，通过一定手段减小有害振动的抑制技术影响着国民经济、人生安全和发展。在振动控制领域， 采用减震器对机械设备进行减震防护已成为工程界研究的重要课题。
1.减震器的分类及其主要特性
常用的减震器包括：橡胶减震器、塑料减震器、弹簧减震器、流体减震器和磁流变液减震器。根据以上分类 ，分别综述它们的研究现状与进展，并总结其优化设计理论及方法。
1.1橡胶减震器
橡胶减震器的工作性能主要表现为对振动系统的阻尼减震，阻尼减震就是将振动能量转变成热能消耗掉，从而达到减震的目的，其方法是依靠提高机械机构的阻尼来降低或消除机械振动以及提高机械的动态稳定性。橡胶减震器在国外的研制与开发受到广泛重视，发展十分迅速。早在第二次世界大战前夕，德国就把天然橡胶制成的减震器用于舰船的动力设备上，在实战中获得卓越成效。同时，在航空、机械制造、电子等工业部门也相继获得应用。
1.2塑料减震器
用软质塑料制作的减震器得到了越来越广泛的应用，一般在包装、运输中被经常使用。这类减震器可以有效的降低及消除宽频带的随机振动以及多共振峰的机械振动，同时也具有良好的缓冲效果和良好的消除噪音的作用。当前在隔振、降噪和缓冲都兼顾的情况下，使用塑料减震器具有相当的优越性。由于塑料减震器的静力学特性和动力学特性都有非常明显的非线性特性，对变形的速度相当敏感，因此，塑料减震器一般具有以下的优点：1）有很高的空间利用率；2）易于成型，在使用过程中也不需要维护保养；3）有较高的内阻尼。
1.3弹簧减震器
弹簧减震器工作可靠，耐高温、耐严寒、耐油脂、不老化。弹簧对于冲击载荷有很好的缓冲性能。但弹簧对于振动的阻尼作用较小，不如橡胶衰减振动迅速。且当弹簧疲劳断裂时，尖锐的断口易对周围部件造成损伤。牛犁提出了一种新型的钢丝绳螺旋弹簧减震器，能快速吸能使振动迅速衰减 ，解决了装在汽车上的自重较大的精密仪器仪表的减振问题。自行车上的弹簧减震装置主要有圆柱弹簧减震和板簧减震两种。圆柱弹簧减震采用弹簧储能原理进行减震；板簧减震采用弹簧储能原理和弹簧在震动时产生内耗将动能转化为弹簧材料的晶体之间的变形所产生的势能的原理进行减震。这些减震装置均可起到一定的垂直减震效果，但有的结构较复杂，且都不能有效实现前后方位的减震。为克服以上减震装置的缺点， 西南石油大学张平等以成型片弹簧为基础，结合自行车实际结构和尺寸设计了蛇形弹簧。
1.4流体减震器
流体减震器是利用流体的粘性来起阻尼作用，可分为液体减震器和气体减震器两种。液体减震器通常用油类作介质，适用于载荷较大时的减震；气体减震器一般用空气作介质，适用于载荷较小时的减震。流体减震器要求介质有宽广的工作温度、适当稳定的粘度、较高的沸点、较低的凝固点且对金属、密封材料无害。张家方运用流体流经限流孔产生阻尼原理和气体弹性原理，研制出一种新型的低压油气减震器，它既能有效地减震又能可靠地收放，使用维护方便，是一种能保证无人机安全回收的新型减震器。
1.5磁流变液减震器
用磁流变液阻尼器控制结构振动是近年来兴起的减震技术研究热点之一，它是一种阻尼可控器件，其内部液压缸的阻尼介质采用磁流变液，工作原理是调节励磁线圈中的电流获得不同强度的磁场，使阻尼通道中磁流变液的流动特性发生变化，而且这种变化是连续、可逆的，从而控制减震器的阻尼力。
在国外磁流变液减震器的技术已相当成熟，有了一定的成果和产品。Lord 公司在 1995 年的第五届国际电流变液、磁流变液及其相关技术研讨会上，展示了一种应用磁流变液的卡车座位减震器；德国的研究人员设计了长行程的磁流变减震器，并在减震器实验台上进行了测试；美国宾夕法尼亚州立大学的 Farban Gandhi 将磁流变减震器用于直升机水平旋翼叶片的振动控制，提高了其稳定性。
国内在磁流变阻尼减震器方面虽有一定的进展，但与国外发达国家尚有一定差距，所研制的磁流变阻尼减震器还处于实验阶段，远未达到商业化应用的程度。重庆大学的廖昌荣等按照长安微型汽车的技术要求设计了磁流变液减震器，并根据长安微型汽车前悬架减震器的
技术条件进行了实验测试；哈尔滨工业大学的欧进萍等对磁流变液减震器在基础隔振方面做了很多研究，提出了可调滞回模型的磁流变减震器及其实验方法；青岛海洋大学的管友海等基于现代最优控制理论，建立海洋平台磁流变液半主动控制系统的数学模型，对磁流变液减震器进行了参数设计，分析了它对海洋平台振动控制的有效性。
2.结论与展望
减震器因其能耗低和具有很好的宽频减振性能而被广泛研究和使用。本文从汗牛充栋的文献中理清脉络，总结归纳前人的研究成果，对常见的减震器做了简要的概括。在今后很长一段时间，各类减震器的完善设计和优化制造将是我国未来振动控制结构的发展趋势。
参考文献：
[1]廖昌荣，余淼，陈伟民，等.汽车磁流变减震器设计原理与实验测试[J].中国机械工程，Vol.13 No.16：1391-1394 .
[2]欧进萍，关新春.磁流变耗能器性能的实验研究[J].地振工程与工程振动，Vol.19，No.4：76-81 .