【文章內容簡介】 要求的性能是:高頻時低的動剛度,低頻時高的阻尼系數(shù),實際上這是一對相互的矛盾體,因為懸置的動剛度和損耗系數(shù)都是橡膠自身的固有特性且都是隨振動頻率的增大而增大,在提高其損耗系數(shù)時動剛度也會隨之增大,因此作為一般的減震橡膠已無法滿足發(fā)動機懸置的這一特殊要求. 液壓懸置 下表是影響乘坐舒適性的因素與減震橡膠的要求特性的關系:序號影響因素防振對象的頻率范圍要求的減震特性1操縱穩(wěn)定性靜剛度高2車身共振5—10HZ損耗系數(shù)大3發(fā)動機共振10—30HZ損耗系數(shù)大4底盤噪音100—300HZ動剛度低5發(fā)動機噪音50—200HZ動剛度低6變速箱噪音200—500HZ動剛度低人們?yōu)榱烁纳埔话愕臏p震橡膠性能,使之滿足發(fā)動機懸置的高頻時低的動剛度,低頻時高的阻尼系數(shù)的這一特殊要求,采用了液體封入的結構形式,最早的液壓懸置是德國大眾于1979年開發(fā)的奧迪車用發(fā)動機液壓懸置,現(xiàn)在這種液體封入技術已廣范應用于汽車發(fā)動機懸置上. 發(fā)動機液壓懸置從開始應用到汽車上至今主要經過了以下幾個發(fā)展階段. 發(fā)動機液壓懸置發(fā)展的最初形式是如圖14所示的單通道結構液壓懸置,在液體封入前前,其性能與一般減震橡膠相似,當液體封入后, 液壓懸置在低頻振動區(qū)受到外力作用時,主體受壓變形,壓力傳遞到液體上,迫使液體從主液室向從液室流動,液體在通過通道時受到流動阻力,從而產生很大的損耗系數(shù),使液壓懸置在低頻時具有較好的減震效果,當外加的振動頻率等于液體的自身固有頻率時,: 圖14 單通道液壓懸置結構圖液體的固有頻率滿足下面關系:ωn2∽S0*(K1+K2)/(ρ*L0) ωn: 液體的固有頻率 S0: 流道的截面積 K1: 主體的動剛度 K2: 液室部的動剛度 ρ: 液體密度 L0: 流道的長度液壓懸置設計時應考慮到使液體的固有頻率調整到與防震對象的頻率一致,使得液封具有最佳的防振效果. 當外界施加的振動頻率超過液體的固有頻率后, 液壓懸置的動剛度有增大的趨勢,這時動剛度就不能滿足使用的要求,需要對液壓懸置的結構進行改良,改良方法如圖15所示,在開設低頻通道的同時增設可動板結構(或叫解偶膜).發(fā)動機在各個不同的工作狀態(tài)其振動頻率與振幅情況分布如下: 汽車行駛時: 振動頻率在10HZ左右,振幅在177。177。1mm。 發(fā)動機空轉時: 振動頻率在20HZ至40HZ,振幅在177。 發(fā)動機產生噪音時: 振動頻率在50—200HZ,。當汽車在正常行駛時振動頻率低振幅較大,可動板的移動量大,能夠把可動板附近的高頻通道封住,此時液體只在低頻通道中產生流動,由于通道的阻力產生較大的阻尼系數(shù),有利于阻止發(fā)動機的振動傳遞到車身,提高減震效果. 圖15 雙通道液壓懸置結構圖 當發(fā)動機處在怠速空轉時,振動頻率高而振幅較小,因為液體的流動相對于外力存在一定的滯后性,致使液體無法跟隨外加振動而流動,在低頻通道中不會產生液體的流動,此時因振幅較小,可動板的移動量小,不能將可動板附近的高頻通道封住,可動板運動時帶動周圍的液體運動,使得液壓懸置的動剛度降低,從而改善液壓懸置在高頻時的減震性能. 當外界施加的頻率超過50HZ時,可動板振動的滯后性也使它無法跟隨外界的振動而振動時,可動板的結構效應達到極限,動剛度又會有增大的趨勢,此時如圖16所示,在主體上增加翼板使液壓懸置在可動板的結構效應達到極限后,翼板能始終跟隨主體振動而振動,能對液室中的液體起到攪拌作用,使得動剛度有所降低,來達到對高頻噪音起到較好的防震效果.圖16 雙通道帶翼板液壓懸置結構圖 隨著人們對汽車乘坐舒適性的的要求的不斷提高,開始出現(xiàn)了可轉換裝置的懸置,實現(xiàn)動剛度和阻尼的要求可以轉換,圖17就介紹了一種可轉化裝置的懸置,在傳統(tǒng)的液壓懸置的主體和主液室間增加了一個附加膜,當發(fā)動機處在怠速空轉時,附加膜和主體間的空氣對降低小振幅的動剛度有一定的效果,當汽車行駛時,真空泵將空氣全部吸出,附加膜直接和主體連在一起,整個裝置就成了一個傳統(tǒng)結構的液壓懸置,通過真空泵的開關,實現(xiàn)降低動剛度和增大阻尼間的隨意切換.圖17 可轉換裝置液壓懸置結構圖 人們在新開發(fā)的產品中,有一種叫主動裝置的懸置,這就意味著在運動中的零件可以對相關參數(shù)如阻尼和動剛度進行控制,以適合實際的行駛狀態(tài),主動意味著在短時間內這些參數(shù)可以調整. 圖18就介紹了一種主動裝置的懸置,在該結構中將通道壁設計成電極裝置,通過對電極施加高電壓,使得通道內的粘度增強,從而實現(xiàn)懸置從高彈性低阻尼的裝態(tài)轉變到高阻尼的裝態(tài),在這種主動裝置中使用的液體主要是可導電硅油樹脂,硅酸鹽的懸浮液,但這些液體的長期穩(wěn)定性不佳,在靜置裝態(tài)會出現(xiàn)沉定,這些沉定物不能在振動狀態(tài)下分散,導致了液體不能達到長期穩(wěn)定性,同時液室內的硅酸鹽還產生研磨效果影響裝置的耐久性.圖18 主動裝置液壓懸置結構圖 減震器橡膠支架用于“麥克弗遜”式獨立懸架的減震器支柱與車身之間的連接,如圖19所示,，提高乘坐的舒適性，還可以有效緩解減震器所受的側向力,提高減震器的使用壽命.圖19 減震器橡膠支架的工作狀態(tài)示意圖止動/緩沖塊主要是用于前后懸掛系統(tǒng),在汽車行駛時車胎與路面產生振動,在這種狀態(tài)下車身是防振對象,底盤是振動源,止動器的作用是用來緩和振動時的沖擊,通過橡膠的阻尼特性將振動迅速消減,同時在遇到過大沖擊時,防止車身動作過大而造成相關部件的損壞和金屬間接觸而產生噪音,在止動/緩沖塊的設計時應考慮到靜剛度和耐久性的要求,而對動剛度一般不作要求,為了提高耐久性應從結構和配方設計兩方面考慮:①在結構設計時應使最大的體積壓縮量控制在30%以內,如圖20所示, 止動/緩沖塊在自由狀態(tài)時的橡膠體的高度是h,總體積是V0,在最大受壓狀態(tài)時橡膠體的高度被壓縮了x,相對應的壓縮體積是V1,這就要求V1/V0≤30%,X值一般是汽車廠根據(jù)實際裝車使用狀態(tài)提供的。②從配方設計時應考慮選用永久變形小的橡膠配方以提高其耐久性.圖20 止動/緩沖塊壓縮狀態(tài)橡膠襯套做為一種非常有效的連接元件,廣范應用于汽車各零部件間的連接,按其在汽車上使用部位主要可分為:①穩(wěn)定桿襯套,②控制臂襯套,③拉桿襯套,④板簧襯套等。按制造方法和特性可分為以下幾類:①純橡膠的襯套,如圖21所示。②只有內金屬套的橡膠襯套,如圖22所示。③有內、外金屬套的橡膠襯套, 如圖23所示。其中內外套的襯套按其制造工藝又可分為①:內外套都粘接型。②內套粘接外套壓入型。③內外套都壓入型. 圖21 純橡膠的襯套結構形式圖22 有內金屬套的橡膠襯套結構形式圖23 有內、外金屬套的橡膠襯套結構形式:,在所有影響耐久性的位置都應考慮R過渡,避免應力集中提高產品的耐久性。,可以提高粘接性能避免粘合劑流出而污染模具。,骨架的尺寸精度應合理。,避免橡膠流出而造成粘接不良。 以上,以免模具因強度不足而變形。:。骨架的強度要求是否明確。:,尺寸及安裝條件是否明確㈩。,減震橡膠一般為:177。15%。,主方向的剛度應明確公差,其他方向剛度公差應放寬。(方向,載荷/位移,頻率,耐久次數(shù)等)。為提高產品使用性能，改進工藝和降低成本，常在生膠中加各種配合劑，在煉膠機上將各種配合劑加入生膠制成混煉膠的過程稱為混煉?；鞜捰址譃榉鬯椤⒒烊?、分散、混合、塑化等幾個階段。粉碎是將較大塊狀配合劑粉碎成大小適當?shù)募毼㈩w粒，以便混入橡膠?；烊胧侵冈陂_煉機上包輥或密煉機有效區(qū)內將配合劑混入橡膠中。分散是混入橡膠后填料在機械力作用下被逐漸打碎成小顆粒的過程?；旌鲜翘盍吓c其它配合劑均勻分布的過程。塑化是橡膠分子受機械化學作用而斷鏈導致膠料粘度下降的過程。 配合體系::減震橡膠常用的生膠有:NR,SBR,BR,CR,EPDM,等:減震橡膠一般常用的硫化劑為硫黃S(但CR除外一般采用過氧化物做為硫化劑),硫化劑的用量對橡膠的性能有很大影響,若硫化劑的配合量太少時,在橡膠硫化成型過程中,橡膠與粘接劑發(fā)生反應時,會使粘接劑中的硫化劑反滲到橡膠中,而造成橡膠與粘合劑發(fā)生反應產生的化學鍵不足,使粘接強度下降,若若硫化劑的配合量太多時,會造成硫化速度過快,T10過短,生產時膠料的安全性下降,—2份,這種配合量不會對生產造成太大的影響.:減震橡膠一般常用的促進劑為:CZ,NOBS,D,DM,M等,促進劑的選用原則是根據(jù)T10的長短,橡膠的硬度以及模具流道的長短,有時需根據(jù)生產的綜合情況進行并用:在減震橡膠中應控制防老劑的配合量,因為防老劑會從橡膠中析出,而游離在橡膠的表面,將橡膠與粘合劑隔離開,造成粘接破壞或粘接強度下降,常用的防老劑有4010A,防老劑RD,防老劑A等.:減震橡膠中的碳黑選用主要考慮產品的耐久性和動倍率的平衡,一般情況碳黑的粒徑越細其耐久性越好,但分散性差,動倍率高。碳黑的粒徑越大其動倍率低,分散性好,但耐久性一般.:減震橡膠中常用的油分為芳香烴油和環(huán)烷烴油,油的選用時主要考慮對動倍率和粘接性能的影響,環(huán)烷烴油對降低動倍率效果較好,但對粘接的性能影響較大,選用時需考慮綜合性能的平衡.混煉分為開煉機混煉與密煉機混煉。開煉機混煉靈活機動性大，適合規(guī)模小、批量小的生產，開煉機混煉分為三個階段，包輥、吃粉和翻煉。包輥隨溫度不同而改變，吃粉是應在輥縫上保持適當堆積膠，使配合劑盡快混入橡膠，在翻煉中補充加工方法有八把刀、三折四扭和三角包等，其目的為使一個膠料左右上下盡量翻勻，影響