非成型向金屬橡膠減振器設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究

非成型向金屬橡膠減振器設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究非成型向金屬橡膠減振器設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究

摘要

本文主要研究了一種新型的非成型向金屬橡膠減振器設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究。首先，通過對(duì)縱向和橫向振動(dòng)的分析，確定了設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了橡膠材料的選擇及減振器參數(shù)的計(jì)算。其次，采用有限元仿真分析方法驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方案的合理性，并進(jìn)行了材料損傷破壞的模擬。最后，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了非成型向金屬橡膠減振器的減震效果和機(jī)械性能，并進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該減振器具有良好的減震效果和較高的可靠性。

關(guān)鍵詞：非成型向金屬橡膠；減振器；設(shè)計(jì)；試驗(yàn)研究

Abstract

Thispapermainlystudiesanewtypeofnon-mouldeddirectionalmetalrubberdamperdesignandexperimentalstudy.Firstofall,throughtheanalysisoflongitudinalandtransversevibration,thedesignschemeisdetermined,andtherubbermaterialisselectedandthedamperparametersarecalculated.Secondly,thefiniteelementsimulationanalysismethodisusedtoverifytherationalityofthedesignscheme,andthesimulationofmaterialdamagefailureiscarriedout.Finally,thedampingeffectandmechanicalpropertiesofthenon-mouldeddirectionalmetalrubberdamperwereexperimentallyverifiedandcompared.Theexperimentalresultsshowthatthedamperhasgooddampingeffectandhighreliability.

Keywords:non-mouldeddirectionalmetalrubber;damper;design;experimentalstudy

一、緒論

電力輸變電系統(tǒng)中，變壓器作為重要設(shè)備，在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這些振動(dòng)不僅會(huì)對(duì)變壓器本身造成損害，還會(huì)對(duì)周圍環(huán)境和設(shè)備產(chǎn)生安全隱患。因此，對(duì)變壓器進(jìn)行減振處理是必要的。

目前，傳統(tǒng)的減振器采用鋼板或橡膠材料制成，其減震效果受其自身材料性能的限制。而非成型向金屬橡膠材料由于其特殊的金屬-橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)，既具備金屬的強(qiáng)度、剛度等優(yōu)點(diǎn)，又具備橡膠的抗震性能，因此非常適合作為減振器的材料。但是目前國內(nèi)對(duì)該材料進(jìn)行研究的論文較少，尤其是針對(duì)非成型向金屬橡膠減振器的研究還不充分。

本文主要研究了一種新型的非成型向金屬橡膠減振器，通過有限元仿真分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其減震效果和機(jī)械性能，并進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，為該領(lǐng)域的研究提供了一定的參考價(jià)值。

二、設(shè)計(jì)方案

2.1減振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的非成型向金屬橡膠減振器如圖1所示。其由上下兩端鋼板、橡膠材料和連接螺栓組成。上下兩端鋼板通過橡膠材料的固定，與變壓器相連，起到支撐變壓器并減緩沖擊的作用。

2.2橡膠材料選擇

本文選用的非成型向金屬橡膠材料是由橡膠和金屬復(fù)合而成的，其具有較好的抗壓、抗拉性能和抗疲勞性能，適合作為減振器的材料。其物理性能參數(shù)如表1所示。

表1非成型向金屬橡膠材料的物理性能參數(shù)

2.3減振器參數(shù)計(jì)算

根據(jù)變壓器的振動(dòng)特性和減振器的性能要求，確定了減振器的參數(shù)。其中，減振器的剛度是非常重要的參數(shù)，它直接影響到減振器的減震效果。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可得到減振器的剛度計(jì)算式：

其中，k為減振器剛度，G為非成型向金屬橡膠材料的剪切模量，D和H分別為橡膠材料的厚度和直徑，L為減振器長度。

3.有限元仿真分析

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性，本文采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)該減振器進(jìn)行了數(shù)值仿真分析。作為對(duì)比，還對(duì)普通橡膠減振器進(jìn)行了仿真分析。

4.實(shí)驗(yàn)研究

4.1實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備

本文所述的減振器均采用非成型向金屬橡膠材料制成，其物理性能參數(shù)如表1所示。實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括振動(dòng)臺(tái)、加速度計(jì)、萬能試驗(yàn)機(jī)等。

4.2實(shí)驗(yàn)方法及流程

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的減振器的減震效果和機(jī)械性能，對(duì)其進(jìn)行了振動(dòng)和承壓試驗(yàn)。振動(dòng)試驗(yàn)采用的振幅為5mm、頻率為10Hz的隨機(jī)振動(dòng)，承壓試驗(yàn)采用的載荷為20kN。同時(shí)還進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，將非成型向金屬橡膠減振器與普通橡膠減振器進(jìn)行了振動(dòng)試驗(yàn)和承壓試驗(yàn)，以驗(yàn)證其減震效果。

5.結(jié)果與分析

5.1仿真分析結(jié)果

通過有限元分析得到非成型向金屬橡膠減振器的減振效果，如圖2所示?？梢钥闯?，該減振器能夠阻尼振動(dòng)，并且有較好的減震效果。

5.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過振動(dòng)試驗(yàn)得到非成型向金屬橡膠減振器和普通橡膠減振器的阻尼比和減振比，如表2所示?？梢钥闯?，非成型向金屬橡膠減振器的阻尼比和減振比均高于普通橡膠減振器，減震效果優(yōu)于后者。

表2非成型向金屬橡膠減振器和普通橡膠減振器的阻尼比和減振比

6.結(jié)論

本文通過有限元仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出了以下結(jié)論：

（1）設(shè)計(jì)的非成型向金屬橡膠減振器的方案合理，能夠有效地減震。

（2）該減振器具有較好的機(jī)械性能和可靠性，能夠滿足工程要求。

（3）與普通橡膠減振器相比，非成型向金屬橡膠減振器的減震效果更好，性能更穩(wěn)定。

因此，設(shè)計(jì)的非成型向金屬橡膠減振器可以作為電力設(shè)備減振處理的一種新型材料，具有推廣應(yīng)用的潛力。7.接下來的研究

雖然本文的研究結(jié)果表明了非成型向金屬橡膠減振器是一種有效的減震材料，但是仍然有許多需要深入探討的問題。以下是可能的研究方向：

（1）材料優(yōu)化：研究非成型向金屬橡膠減振器的材料組成、制備工藝和參數(shù)優(yōu)化，以獲得更好的機(jī)械性能和減震效果。

（2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化：研究非成型向金屬橡膠減振器的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)優(yōu)化，以獲得更好的減震效果和適應(yīng)不同工況的需求。

（3）應(yīng)用研究：研究非成型向金屬橡膠減振器在不同電力設(shè)備中的應(yīng)用情況，探討其在實(shí)際工程中的可行性和效果。

（4）與其他減振材料對(duì)比：比較非成型向金屬橡膠減振器和其他減震材料（如鋼筋混凝土、橡膠支座等）的性能和經(jīng)濟(jì)效益，為選擇最適合的減振材料提供參考。

8.結(jié)語

本文研究了一種新型的電力設(shè)備減振處理材料——非成型向金屬橡膠減振器，并通過有限元仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證明了其減震效果優(yōu)于普通橡膠減振器。然而，仍然有許多需要深入探討的問題，需要進(jìn)一步研究。非成型向金屬橡膠減振器具有很好的應(yīng)用前景，可以為電力設(shè)備減振處理提供新的解決方案。在未來的研究中，非成型向金屬橡膠減振器可以進(jìn)一步優(yōu)化其材料和結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)更復(fù)雜的工程需求。例如，在高溫、高壓等特殊環(huán)境下，需要研究材料的高溫、耐壓性能，同時(shí)還需要考慮材料的耐久性和使用壽命等問題。另外，非成型向金屬橡膠減振器的結(jié)構(gòu)也可以進(jìn)一步優(yōu)化，例如可以加入受力鋼板、附加螺栓等，提高減震效果。此外，對(duì)于不同類型的電力設(shè)備，需要開展專門的應(yīng)用研究，以驗(yàn)證非成型向金屬橡膠減振器在實(shí)際工程中的有效性和可行性。最后，需要對(duì)非成型向金屬橡膠減振器與其他減振材料進(jìn)行深入的比較研究，確定其在不同情況下的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便為工程設(shè)計(jì)提供更多的選擇和方案?？傊浅尚拖蚪饘傧鹉z減振器具有廣泛的應(yīng)用前景和研究價(jià)值，在未來的工程實(shí)踐和學(xué)術(shù)研究中將持續(xù)發(fā)揮其重要作用。在未來的研究中，非成型向金屬橡膠減振器也可以用于更廣泛的領(lǐng)域。例如，可以將其應(yīng)用于航空航天、海洋工程、高速列車等領(lǐng)域，在減小振動(dòng)和噪音方面發(fā)揮作用。此外，非成型向金屬橡膠減振器也可以應(yīng)用于建筑物結(jié)構(gòu)減震，特別是在地震和風(fēng)暴等災(zāi)害發(fā)生時(shí)，可以保護(hù)建筑物和人員安全。因此，未來的研究應(yīng)該更加注重非成型向金屬橡膠減振器的應(yīng)用領(lǐng)域和效果，探索其更廣泛的應(yīng)用前景。

同時(shí)，未來的研究也應(yīng)該更加注重非成型向金屬橡膠減振器的環(huán)保特性。隨著全球環(huán)保意識(shí)的提高，越來越多的企業(yè)和個(gè)人開始關(guān)注產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和對(duì)環(huán)境的影響。因此，在非成型向金屬橡膠減振器的研究中，應(yīng)該注重環(huán)保材料的研發(fā)和應(yīng)用，減少其對(duì)環(huán)境的污染和損害。此外，應(yīng)該注重非成型向金屬橡膠減振器的可回收性和再利用性，減少資源浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的影響。

最后，未來的研究也應(yīng)該注重非成型向金屬橡膠減振器的經(jīng)濟(jì)效益。雖然非成型向金屬橡膠減振器具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是其成本也比其他材料要高。因此，在將其應(yīng)用于實(shí)際工程中時(shí)，必須進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和比較，在考慮材料性能和環(huán)保特性的基礎(chǔ)上，確定其是否經(jīng)濟(jì)合理。未來的研究應(yīng)該注重降低其成本，提高其性價(jià)比，增強(qiáng)其在市場上的競爭力。

總之，未來的研究應(yīng)該更加注重非成型向金屬橡膠減振器的應(yīng)用領(lǐng)域、環(huán)保特性和經(jīng)濟(jì)效益。通過不斷地優(yōu)化材料和結(jié)構(gòu)，探索其更廣泛的應(yīng)用前景，在減小振動(dòng)和噪音、保護(hù)建筑和人員安全、提高環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益等方面發(fā)揮更重要的作用，為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)更多的力量。此外，未來的研究還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)非成型向金屬橡膠減振器的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的探索。隨著人類平均壽命的延長和生態(tài)環(huán)境的惡化，健康問題已經(jīng)成為全球性的難題。非成型向金屬橡膠減振器可以用于開發(fā)各種醫(yī)療器械，如人工關(guān)節(jié)、假肢、心臟起搏器等，在改善人類生存和健康條件方面起到重要作用。未來的研究可以探索非成型向金屬橡膠材料與人體組織的相容性，優(yōu)化材料成分和結(jié)構(gòu)，開發(fā)出更適合生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的減振器，促進(jìn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和人類健康的提升。

此外，未來的研究還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)非成型向金屬橡膠減振器的智能化研究。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等智能技術(shù)的發(fā)展，減振器可以通過傳感器、數(shù)據(jù)分析、反饋等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測、調(diào)節(jié)和管理，提高其減震效果和使用壽命，降低維護(hù)成本，豐富其應(yīng)用領(lǐng)域和市場前景。未來的研究應(yīng)該探索非成型向金屬橡膠減振器與智能技術(shù)的結(jié)合，發(fā)展出更加智能化的減振器，推動(dòng)工程領(lǐng)域的智能化發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步。

綜上所述，未來的研究應(yīng)該在應(yīng)用領(lǐng)域、環(huán)保特性、經(jīng)濟(jì)效益、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用和智能化等方面加強(qiáng)對(duì)非成型向金屬橡膠減振器的研究，探索出更加優(yōu)質(zhì)、高效、智能和環(huán)保的減振材料，推動(dòng)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。此外，未來的研究還可以探索非成型向金屬橡膠減振器與新興技術(shù)的結(jié)合，開發(fā)出更加創(chuàng)新和突破性的技術(shù)與應(yīng)用。例如，基于納米材料的減振器、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的減振器、基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的減振器等，這些新技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展將為非成型向金屬橡膠減振器的研究帶來全新的思路和方法，也將為減振器的應(yīng)用領(lǐng)域帶來更廣闊的前景和發(fā)展空間。

此外，未來的研究還可以探索非成型向金屬橡膠減振器在建筑結(jié)構(gòu)、航空航天、地下采礦等領(lǐng)域的應(yīng)用。這些領(lǐng)域?qū)τ跍p振器的需求非常巨大，而且要求減振器具有高強(qiáng)度、高耐久性、高溫度耐受性等特點(diǎn)。因此，未來的研究可以針對(duì)這些特殊領(lǐng)域的需求進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，開發(fā)出更加適合這些領(lǐng)域應(yīng)用的非成型向金屬橡膠減振器。

最后，未來的研究還可以加強(qiáng)對(duì)非成型向金屬橡膠減振器的環(huán)境適應(yīng)性和可持續(xù)性的研究。不可避免的是，減振器的使用會(huì)帶來一定的污染和環(huán)境影響，因此需要針對(duì)這些問題進(jìn)行解決，提高減振器的環(huán)境友好性和可持續(xù)性。未來的研究可以探索減振器的可回收利用性、生產(chǎn)過程中的環(huán)境保護(hù)措施、減振器的使用壽命及其再生利用等方面，進(jìn)一步完善減振器的環(huán)保特性和可持續(xù)性，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

綜上所述，未來的研究應(yīng)該將重點(diǎn)放在環(huán)保、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、智能化、新興技術(shù)、建筑結(jié)構(gòu)、航空航天、地下采礦、環(huán)境適應(yīng)性和可持續(xù)性等方面，深入挖掘非成型向金屬橡膠減振器的潛力和優(yōu)勢，推動(dòng)其在工程領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展。除了上述提到的研究方向，未來的研究還可以關(guān)注以下幾個(gè)領(lǐng)域：

首先，非成型向金屬橡膠減振器的多場耦合特性還有待進(jìn)一步深入研究。減振器在振動(dòng)過程中涉及到多種物理場，如機(jī)械、熱、電等，這些場之間的相互作用會(huì)對(duì)減振器的性能產(chǎn)生影響。因此，未來的研究可以探討非成型向金屬橡膠減振器在多種耦合場下的特性及其優(yōu)化方法。

其次，非成型向金屬橡膠減振器在噪聲控制中的應(yīng)用也值得關(guān)注。減振器的主要作用是消除結(jié)構(gòu)振動(dòng)和降低振動(dòng)噪聲，但噪聲的傳遞途徑復(fù)雜，因此需要針對(duì)不同的傳遞途徑進(jìn)行差異化的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。未來的研究可以探索非成型向金屬橡膠減振器在不同傳遞途徑下的噪聲控制效果，并開發(fā)出更加適合噪聲控制的減振器。

最后，非成型向金屬橡膠減振器在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用也是一個(gè)有待發(fā)掘的領(lǐng)域。液壓系統(tǒng)中常常出現(xiàn)液壓沖擊和振動(dòng)問題，這些問題會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的壽命縮短和工作效率下降。非成型向金屬橡膠減振器可以作為液壓系統(tǒng)中的振動(dòng)減緩器和沖擊緩和器，達(dá)到減少系統(tǒng)振動(dòng)和提高系統(tǒng)可靠性的效果。未來的研究可以探討非成型向金屬橡膠減振器在液