《船舶减振器介绍讲课教案.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船舶减振器介绍讲课教案.ppt（88页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、船舶减振器介绍船舶减振抗冲元件的用途、类型及性能减振器一般可分为以下几种：(1)橡胶金属减振器 橡胶金属一体式减振器、橡胶金属装配式减振器及橡胶金属装配一体式减振器;由橡胶元件粘贴在减振器金属部件或由橡胶元件和金属部件装配而成。(2)金属减振器 由金属纤维或金属丝团、金属网或多孔金属制成，包括金属弹簧减振器，钢丝绳减振器等。船舶减振抗冲元件的用途、类型及性能(3)气动减振器，采用气体作为弹性构件的减振器。(4)聚合物材料减振器，采用合成聚合材料做弹性元件的减振器。(5)电磁式减振器和磁液式减振器，运用磁场来构成弹性的可控减振器。(6)智能减振器，运用智能材料和现代控制理论的可控减振器。船舶减振
2、抗冲元件的用途、类型及性能钢丝弹簧AADAAAADAAA 金属纤维结构ADDDBBAAAAA 合成聚合材料BBDCBACCBBB注:A代表优秀;B代表良好;C代表合格;D代表不合格材料种类工作能力固有频率承载能力阻尼性能耐久度压缩拉伸剪切不小于10Hz10Hz-30Hz低载荷髙强度耐腐蚀和各种溶剂耐高温船舶减振抗冲元件的用途、类型及性能 气动元件ACCA-DACCCC磁流元件BBDCBADBCDD材料种类工作能力固有频率承载能力阻尼性能耐久度压缩拉伸剪切不小于10Hz10Hz-30Hz低载荷髙强度耐腐蚀和各种溶剂耐高温注:A代表优秀;B代表良好;C代表合格;D代表不合格船舶减振抗冲元件的用途、
3、类型及性能减振器按其性能是否可控又可分为可调式减振器和不可调式减振器。可调式减振器一般指能自动调整其自身固有频率及承载能力的减振器。不可调式减振器是指不能自动调整其自身固有频率及承载能力的减振器。船舶减振抗冲元件的用途、类型及性能船舶减振元件的选取一般应满足与船舶建造、使用及修理时的工艺条件相关的一系列专门要求。最基本的要求是:保管期为3年5年，使用期不少于10年;确保具有最小的质量和尺寸、结构简单、价格便宜。便于安装、更换和管理使用。2橡胶金属减振器橡胶金属减振器即是利用橡胶弹性及阻尼耗能作用达到减振目的的一种减振装置。橡胶类型不同，其弹性及损耗特性也有较大差异，橡胶金属减振器的性能也有很大
4、差异。常用的橡胶：天然橡胶（NR)、丁苯橡胶(SBR)、顺丁橡胶（BR)、丁腈橡胶（NBR)、氯丁橡胶（CR)、丁基橡胶（IR)、乙丙橡胶(EP-DM)等。橡胶金属减振器的工作原理及物理特性橡胶金属减振器安装于设备与船体基座之间，当设备工作产生振动或船体结构振动向设备传递时，由于橡胶金属减振器的存在，其振动分量的传递将有很大改变。一方面，当振动频率大于几倍橡胶金属减振器固有频率时，该振动将因橡胶金属减振器的存在而减小，从而达到隔振的目的;（隔振曲线）另一方面，橡胶材料为黏弹性材料，具有损耗特性，设备振动时也将损耗部分能量，导致振动的衰减。橡胶金属减振器的工作原理及物理特性橡胶金属减振器种类繁多
5、，与金属弹簧相比具有以下特征：(1)橡胶金属减振器中硫化橡胶的弹性范围非常大，弹性模量较金属材料下降许多。硫化橡胶的伸长率可以达到500%以上，其剪切弹性模量为0.5MPa3.0MPa(钢的弹性模量约为80GPa)。(2)硫化橡胶形状选择较为自由，可在相当宽的频带范围内对减振器各方向的弹性系数加以调整，并可获得弯曲、扭曲、翘曲的弹簧作用。(3)硫化橡胶的损耗特性远大于金属材料，其材料的振动衰减性较好，可减小系统共振频带。橡胶金属减振器橡胶金属减振器种类繁多，与金属弹簧相比具有以下特征：(4)可较容易地得到非线性弹簧特性。(5)橡胶可与金属牢固粘合，减振装置的安装部分与橡胶能够设计成为一个整体，
6、可以获得结构紧凑的减振装置。(6)通过橡胶的柔软性还可减小减振装置与构件结合部分的装配尺寸误差，具有不开脱的优点。(7)耐热、耐寒、耐油等方面比金属弹簧差，需注意使用的环境条件，同时应充分注意橡胶材质的选择。橡胶金属减振器的分类橡胶金属减振器按其用途大致可分为:(1)支承各种装置的狭义的橡胶金属减振器；(2)以吸收冲击为目的的橡胶金属缓冲器；橡胶金属减振器的分类橡胶金属减振器按其用途大致可分为:(3)作为机械作动部件使用的橡胶弹簧；(4)消除特定振动频率振动的动减振；(5)橡胶联轴节；常见的橡胶金属减振器1.AKCC型船舶橡胶金属减振器减振器以结构简单、使用（包括在极端条件下）极其可靠、隔振能
7、力强、安装方便等著称。该型减振器主要用于船舶机械及设备的抗冲击及减振中，并能在-570范围内，在滑油、淡水和海水溅落情况下也能可靠工作。橡胶金属减振器2.Kleber型船舶橡胶金属减振器由法国Kleber-Colombes公司生产的船舶主机减振器，内部装有一种内置式弹性限位器（限制极限变形量）。该减振器覆盖的载荷范围很宽，固有频率约为5Hz5.5Hz。橡胶金属减振器Kleber减振器有如下两种：1）装配式减振器(静载荷550N14kN);2）用硫化胶合法将橡胶部件固结在减振器金属部件上的一体式减振器（静载荷800N190kN)。橡胶金属减振器3.Vibmar型船舶橡胶金属减振器一种供主机及辅机
8、使用的一体式橡胶金属减振器。该型橡胶金属减振器主要包括ESN和ELA系列，结构上形似截头锥体，其承受剪切的弹性元件用硫化胶合法与螺旋弹簧或环形金属板固结为一体。橡胶金属减振器3.Vibmar型船舶橡胶金属减振器ELA系列橡胶金属减振器有螺旋弹簧和橡胶弹性筒并联而成，为提高阻尼性能，装有螺旋弹簧的减振器内腔充填有黏弹性液体。橡胶金属减振器其他船舶橡胶金属减振器，朴茨茅斯（Portsmouth),EES、马雷岛（MareIsland)减振器等。3气动减振器在柔性密闭容器中加入压力气体（一般指空气），当气体弹性变形时，利用内部气体压缩反力、因气体变形有效受压面积改变而增加的反力，来提供弹性恢复力的一
9、种减振器。3气动减振器气动减振器作为隔振支承装置使用时具有：(1)能提供很低的共振频率，一般为3Hz，在结构和布局合理的情况下甚至可以达到1Hz。由于空气弹簧是通过空气弹簧橡胶气囊中压缩空气的压力变化取得隔振效果的，尤其是高频振动有着极佳的效果。3气动减振器气动减振器作为隔振支承装置使用时具有：可有效避免橡胶减振器高频隔振时因驻波现象而导致高频隔振效果下降的弊端。气动减振器根据气动减振器的承载能力是否可调可将气动减振器分为可调的和不可调的两种。承载能力不可调的气动减振器称为不可调气动减振器，其可以是单气室也可以是双气室的。气动减振器双气室气动减振器的气室分为主气室（工作室）和附加气室（阻尼室）
10、，两者之间装有节流阀。当单气室结构（在一定的气室容积内）不能满足对隔振系统固有频率的要求时，一般采用双气室。对于不可调的气动减振器，通常设计成额定髙度下具有额定承载能力。气动减振器而对于承载能力可调的气动减振器称之为可调气动减振器，其一般设计成双气室形式。承载能力的变化一般是通过改变阻尼室的容积实现的。除工作气室和阻尼外，这种可调隔振器还应有独立的能源系统，来改变阻尼室容积，保持工作室高度的稳定。气动减振器通常，船用气动减振器至少由一个橡胶囊和一套金属部件组成。减振器金属部件一般为上、下底座。(a a)圆形气囊（PKOPKO)减振器 （b b)AriPKAriPK-500-1A A减振器1-圆
11、形气囊;2-上底座；3-下底座。气动减振器枕状气囊减振器 或是与橡胶囊连成整体组成减振器的活塞和壳体。气动减振器在构造上气动减振器主要分为囊式和膜式。囊式气动减振器是由橡皮膜制成的提灯（灯笼）形结构，可以由一段或由数段串接而成，称之为单曲、双曲或多曲囊式气动减振器。在各段之间镶有金属轮缘，借以承受内压张力的作用。气动减振器膜片式气动减振器 膜式气动减振器的构造是在金属外筒与内筒，或缸筒与活塞之间放置橡皮膜，通过膜的变化实现整体伸缩。在外筒的内壁与外筒的外壁上预先给出适当的倾斜或曲面，据此橡皮膜伸缩时可沿该壁面发生变形，受压面积随变形而变化，这就获得在标准高度下很软，而在大位移时变硬的特性，即合
12、适的非线性弹簧特性。膜式气动减振器又分为约束膜式和自由膜式。减振器选择方法在对船舶设备减振器进行选型时，除需考虑其减振效果外，一般还应考虑其使用环境的要求，因为这些减振器通常是在极限温度和具有腐蚀性介质（燃油、滑油、海水、有机溶剂）条件下工作，在核潜艇中，需要在高放射条件下工作。采用单一形式的减振器满足船舶中存在的各种实际需求是不可能的，减振器选择要考虑具体情况。金属减振器金属减振器就是一种新型的阻尼减振器，其特别适用于极端严酷工作环境下的缓冲、阻尼、减振、密封结构。美国早在20世纪60年代就已经在武器装备上大量使用，并广泛应用于高温、高压、高真空、超低温及剧烈振动下的减振等问题。金属减振器金
13、属减振器与其他类型的减振结构相比具有其独特的优越性，如:其特性实际与使用温度无关（根据产品目录中介绍，金属减振器的使用温度范围为);具有防火安全性;不易受腐蚀性介质的影响;能在高辐射区和严重辐射区长时间工作。由于对腐蚀性介质和使用条件不敏感，无需对减振器进行特别的维护保养，金属减振器适合在某些恶劣工作环境下使用。金属减振器-钢丝绳减振器钢丝减振器是由钢丝绳绕制而成的，将钢丝绳绕成弹簧状，固定在弹簧母线布置的两块金属板之间。每个钢丝绳减振器都有各自的特性，这些特性依钢丝绳的直径、每匝中钢丝的数目、钢丝绳的长度和扭绞角度以及减振器中的钢丝绳匝数而定。金属减振器-钢丝绳减振器由于钢丝之间有相当大的自
14、由行程，相互之间的干摩擦使其具有很大的阻尼，这种减振器能有效地吸收冲击载荷。由于钢丝绳减振器具有很大承载能力，同时具有很大柔度，具有广泛的应用范围。（库伦阻尼）金属减振器钢丝绳减振器的特性曲线呈非线性，其刚度依外加载荷而定。钢丝绳减振器的典型“力-变形”，负载特性曲线如图所示。一般表示这类减振器主要性能的有两个部分。在初始部分(“振动”部分一小位移），减振器具有足够大的刚度。金属减振器随着作用力幅值增大，减振器刚度减小，结果其固有频率降低。在冲击载荷时，初始位移大（“冲击”部分），因此减振器刚度小，依靠相当大的变形来吸收能量。金属减振器减振器的压缩量达到其额定高度的75%左右时，刚度又开始增加
15、。然而，这时冲击加速度已减小，大部分冲击能量被吸收（耗散掉）。与其他型式减振器不同，钢丝绳减振器的耗散特性曲线在整个容许范围内是均匀的，这能有效地让冲击载荷降到所需的范围。金属减振器如何使得减振器随着时间的流逝仍能保持性能的稳定，成为钢丝绳减振器的较为复杂的问题，也就是说减振器不会因为持续静载荷和动载荷的作用而下沉。要解决这一问题，在制造钢丝绳和减振器主要元件以及在装配减振器本身时应该保证严格的工艺标准和稳定品质。金属减振器-弹簧（板簧）式金属减振器舰用弹簧式单匝减振器就是弹簧式减振器中的一种。它是紧固环向外弯曲的单匝圆柱形弹簧。这类减振器主要用于各种仪表、仪器和轻型设备的抗冲击装置中。金属减
16、振器常见的板簧式减振器是金属组合式减振器和板式减振器，它们是装配式金属簧元件在组合式减振器中由4组叠板弹簧构成，在板式减振器中由一组O形叠板弹簧构成。船舶中常用的板簧式减振器的额定静载荷为392N3920N，其自程也较小（在z轴和y轴向为35mm 40mm，在x轴向为10mm 15mm)，阻尼也相对较小金属减振器弹簧（板簧）式金属减振器的一个主要缺点是阻尼小。某些组合式减振器曾试图通过将一组叠板放入滑油介质中来增大阻尼。叠板相互位移和变形时，滑油在板间空隙中会因黏性摩擦而引起损失增大。会出现都非常熟悉的液压阻尼器的效应，即随着振动频率的增大,液体停止流动，减振器开始表现为像刚体一样，从而丧失减
17、振能力。从30Hz70Hz开始，这种充油减振器就会出现无减振效果的现象（依减振器结构而定）。浮筏隔振系统单层隔振系统的优点是简单而有效，但也存在两个方面的不足:一方面，为了达到较高的隔振要求，隔振器刚度必须尽量小，但过于柔软的支承会危及系统的稳定性，尤其是当隔振系统处于舰船等具有摇摆和突然冲击特点的工作环境中时,难以兼顾隔振效果和稳定性两个方面的要求;另一方面，当激振频率在数百赫兹以上时，隔振器中产生驻波效应，实际的隔振效果只有10dB20dB，往往不能满足减振、隔振要求。研究结果表明，双层隔振系统在减振降噪和抗冲击方面明显优于单层隔振系统，利用双层弹性元件的刚度和附加中间质量的设计可以有效地
18、控制并衰减弹性波的传播，从而取得良好的高频隔振效果。浮筏隔振系统浮筏隔振技术正是一种可以全面降低潜艇机械噪声的高新技术，当舰艇受到外来的强冲击振动时，浮筏系统能有效地保护机械设备正常的工作;平时又能明显地降低机械设备的振动和噪声水平。浮筏装置是一个高效的隔振装置，一般单层隔振装置隔振效果如以振级落差计为10dB20dB，而浮筏隔振装置能使隔振效果提高到40dB以上。浮筏隔振系统浮筏隔振系统实际上是多机组双层隔振系统。它就是将船舶主要振源设备（如主机、辅机、柴油发电机组等)通过上层隔振器弹性地安装在一个公共筏体上，然后再将该公共筏体通过下层隔振器弹性地安装在船体上。机械设备A上层隔振器B下层隔振
19、器D船体E浮筏隔振系统示意图浮筏隔振系统浮筏隔振系统的主要优点是减少了声短路，因而隔振效果好，同时釆用了公共筏架可以减少附加质量并节省安装时间。与一般隔振装置相比，浮筏装置具有如下特点：(1)多扰动特性:由于多机浮筏装置的出现，要求隔离的扰动力源的频率、位置是多方面的；(2)非刚性特性:中间机架向轻型化和大型化发展，使原来的刚体模型不再适合，某些场合还须考虑被隔离设备的非刚性特征，其结构的固有特性对隔振性能会产生直接影响；浮筏隔振系统浮筏隔振系统的主要优点是减少了声短路，因而隔振效果好，同时釆用了公共筏架可以减少附加质量并节省安装时间。与一般隔振装置相比，浮筏装置具有如下特点：(3)多向隔振特
20、性:即针对力源的多向性，应考虑系统在各个方向的隔振性能；(4)基础的非刚性:在实际应用中，基础的机械阻抗是有限的，隔振设计应考虑到它的影响。浮筏隔振系统双层弹性安装的浮筏隔振装置一般能获得40dB以上的隔振效果。它较传统的双层隔振装置的优点是不但能利用阀体的质量效应，而且能利用其他机械设备的质量效应，从而大大减少隔振装置的总重量。目前浮筏隔振措施在舰船上得到了越来越广泛的应用。按其结构形式，可将浮筏隔振系统分为平置式、侧挂式和框架式三种类型。浮筏隔振系统浮阀隔振系统分类 平置式浮筏侧挂式浮筏框架式浮筏设备同类设备、平面布置(平行地面）同类设备、平面布置(垂直地面）非同类设备、空间布置减振器垂向
21、支承垂向及横向支承三向支承并存筏体 梁式或板架式 板架式（垂直地面）框架式 基座 坐墩型悬臂梁型任意形式浮筏隔振系统与单层隔振系统相比，浮筏隔振系统可以大大提高系统高频段的隔振效果，激励频率越高，其隔振效果越显著，这是浮筏系统的应用价值所在。但浮筏隔振系统也存在一定不足，其最明显的特征就是在系统一阶固有频率之后，浮筏隔振系统隔振效果曲线比单层隔振增加了一个峰值，从而使其较低频段的隔振性能变坏。为尽量弥补上述不足，需要将系统的二阶固有频率设计得低一些，这就要加大筏体的质量，从而导致系统过于笨重而使其应用价值降低，这已成为浮筏隔振设计中的一对矛盾。浮筏隔振系统的另一个缺点是动态稳定性差。浮筏隔振系
22、统浮筏装置设计的首要原则是避开共振，即系统固有频率要避开机械设备主干扰频率，尽量使系统各部件的阻抗失配以抑制结构振动的传递;还要考虑声学设计的有关问题，如尽量延长由机脚支承点到筏体连接船体支承点之间的传递路线、增大安装基座及减振器安装点的阻抗，以及加入筏体的阻尼等。浮筏隔振系统从功率流控制的角度看，尽管浮筏系统的动态特性较为复杂，然而由于不再考虑基础参数的小范围优化问题，因而简化了其最优化设计准则。具体可以归纳为如下几个方面：(1)增加基础刚度和减小基础几何尺寸的办法是有利的，其中尤以减小基础几何尺寸更为有效。(2)浮筏系统的最优布局方式为对称布局，但其精度要求高;如不能满足要求，则要计算其他
23、次要的非对称性系数。浮筏隔振系统(3)筏体的支承间距具有较大的优化空间，值得重视。(4)上下两层隔振器的刚度越小越好，加大筏体质量，隔振效果变好，但要慎重考虑。(5)对具体系统进行分析设计时，在满足系统对称性要求的条件下，机器支承的间距以及各机器之间的距离可以较为自由地选择。(6)增大基础的阻尼对系统不利，隔振器阻尼属于较次要因素。6磁流变减振器磁流变液减振器（MagnetorheologicalDampers,MRDampers)是应用磁流变液加工制造的一种减振装置。当其安装在结构上时，根据受控结构的振动状态，按照一定的控制规则迅速自动调整减振器的参数(减振），从而抑制结构的振动响应，可以作
24、为一种理想的智能控制装置。磁流变减振器-工作原理目前常用的由磁流变液制成的减振器的工作模式主要有三种:压力驱动模式（利用压力驱动磁流变液流动从而产生减振）、剪切模式（两磁极中有一极运动，使磁流变液形成剪切流动从而产生减振）挤压流动模式(利用两磁极的相对运动驱使磁流变液运动从而产生减振）。磁流变减振器由于压力驱动模式减振器的磁路设计比较方便、出力大，因此国内外研究较多，减振器制造技术也已成熟。这种磁流变液减振器类似于普通油缸流体减振器的结构形式。磁流变减振器当活塞与缸体相对运动时，减振器内的磁流变液被迫从活塞的一端通过活塞与缸体的间隙进入另一端。流经间隙的磁流变液会随间隙内磁场强度的变化而发生剪
25、切屈服强度的变化，因此可以通过调节缠绕在活塞上的励磁线圈的电流大小改变间隙内磁场强度的变化，进而调节流体的阻力。磁流变减振器减振器内部结构磁场分布。励磁线圈缠绕在活塞上，磁场首先通过杆芯到达活塞的左端，然后通过磁流变液充满的间隙到达缸壳，再经过磁流变液充满的间隙到达活塞的右端，最后回到杆芯部分，形成闭合的磁场回路。磁流变减振器这种减振器构造简单，除了活塞之外没有其他运动的部件，外缸是磁路的一部分，磁流变液在活塞外径和内腔之间的环状空间是有效的流动间隙。活塞内部的线圈在电流的作用下，将在缸体与活塞间的间隙内产生沿活塞半径的径向磁场。磁流变减振器磁流变液减振器中活塞和缸体相对运动时，活塞挤压液体流
26、过缸体与活塞间的间隙；液体在磁场的作用下由牛顿流体变为黏塑性的宾汉姆流体，使流体的流动阻力增加；通过调整线圈中的电流强度来调整磁场强度，从而改变流体的阻力，这样就形成了一种减振力可调的智能控制装置。磁流变减振器-力学特性与阻尼特性从理论角度上来说，减振可控的磁流变液减振器的工作主要通过两种方式进行，一是调节减振器减振通道的有效面积，二是调节减振器减振油的流动特性。磁流变弹性体由磁性颗粒和基体组成，要对磁流变弹性体的物理性质进行研究首先要了解磁性颗粒以及基体的性质。磁流变弹性体的磁致剪切模量，主要是由磁性颗粒引起的，因此，掌握铁磁颗粒的磁化性，对于磁流变弹性体的研究有很重要的意义。磁流变减振器1
27、磁流变弹性体的颗粒铁磁性物质在外加磁场的作用下，有几种不同的磁性表现：抗磁性，顺磁性，铁磁性和亚铁磁性。其中铁磁性和亚铁磁性物质属于强磁性物质，其余属于弱磁性物质。磁流变减振器1磁流变弹性体的颗粒铁磁性(1)抗磁质。有些物质，原子或分子内各个带电粒子原有的磁矩，在取向上互相抵消，使整个原子或分子的磁矩总和为零。在外加磁场作用下，每个轨道电子都将出现与外加磁场相反方向的附加磁矩，于是，所有原子或分子都显示出与外场反向的净磁矩。磁流变减振器(2)顺磁质。有些物质，原有的原子或分子都具有一定的固有磁矩，通常状态下原子或分子无规则地热运动，原子或分子磁矩的内部取向上也是无规则的，因此一定体积内全部原子
28、或分子磁矩的矢量和为零，物质在宏观上没有表现出磁性。但在外加磁场作用下，每个原子或分子磁矩都将受到力矩L=mB而倾向于外磁场的方向排列，于是物质在宏观上表现为顺磁性。此类物质包括镁、锰、铬、铂等。磁流变减振器实验结果表明，在各向同性的介质内部任一点上，磁化强度M与磁场强度H存在如下的线性关系：M=xmH式中，无量纲的比例系数xm称为介质的磁化率。不同结构的物质有着不同的磁化率。对于顺磁质而言xm0，这说明顺磁质内部各点M和H有相同的取向;但是对于抗磁质，则是xm0，因而抗磁质内每一点的M和H取向相反。磁流变减振器铁磁质。铁磁性物质主要是指以铁、钴、镍和一些稀土元素以及它们的合金及氧化物（如铁氧
29、体）为材料构成的磁性介质，在磁场中显示很强的磁性。铁磁性物质的相对磁导率较大，通常在102106之间。在外加磁场作用下，铁磁性物质开始磁化，当铁磁性物质磁化达到饱和后减小磁场，磁化曲线并不沿原始曲线返回，称H=0时的磁化强度M=MR为剩余磁化强度，磁场继续反向增加，当H=-Hc，M=0，Hc称为矫顽力。这种现象称为磁滞现象。可根据其矫顽力的大小，将铁磁性材料分为软磁性材料和硬磁性材料。磁流变减振器软磁性材料的磁滞曲线 硬磁性材料的磁滞曲线金属阻尼的迟滞曲线磁流变减振器铁磁性物质的磁化率Xm，磁化后具有很强的磁性。铁磁质具有以下特性：铁磁质在外加磁作用下容易达到磁饱和状态，此时磁化强度不再随外加
30、磁场的增加而增加，而顺磁体则很难达到磁饱和状态。存在某一临界温度，当温度高于临界温度时铁磁性消失，铁磁体变为顺磁体，称临界温度为居里温度或居里点。在居里温度附近磁导率和比热容呈现反常增加的现象。磁流变减振器铁磁性物质的磁化率Xm，磁化后具有很强的磁性。铁磁质具有以下特性：磁化强度与磁场强度不是线性关系，即磁化率和磁导率不是常数，而一般顺磁体的磁化率和磁导率在一定温度下是常数。外加磁场变化时，磁化强度的变化滞后于外加磁场的变化，将其称为磁滞效应，磁滞效应表明铁磁体的磁化过程包含了明显的不可逆过程。当外加磁场撤去时，铁磁体仍保留部分磁性，磁化强度不为零。而顺磁体在撤去外加磁场时，磁化强度立即变为零
31、。(不锈钢)磁流变减振器铁磁性物质的磁感应强度B的变化总落后于磁场强度H的变化，将这种现象称为磁滞现象。在铁磁性物质的初始磁化过程中，随着H的增加，B也增加，当铁磁性物质达到饱和状态后，缓慢地减小H，铁磁质中的B并不按原来的曲线变化，并且H=0时，B不为0,而具有一定值，这种现象称为剩磁，可以通过外加反向磁场的方法来完全消除剩磁。潜艇消磁磁流变减振器磁流变弹性体中所选的颗粒通常是直径为m尺寸的铁磁性颗粒。铁磁性颗粒的大小对磁流变材料的影响非常显著。当颗粒直径为nm尺寸时，就是磁流体了，此时在外加磁场作用下很难观察到相变。即使在量级m，铁磁性颗粒的大小以及形状对磁流变性质也能产生影响。为了使铁磁
32、性颗粒具有较强的磁流变效应，要求铁磁性颗粒的磁导率大，饱和磁化强度高。同时为了实现控制的可逆性，即在撤去外加磁场后，磁流变弹性体的力学性能恢复到初始状态，还要求铁磁性颗粒的剩磁小，即软磁性材料，这是保证磁流变材料的沉降稳定性以及分散性的重要条件，否则颗粒将会互相吸引在一起。磁流变减振器在磁流变材料中广泛使用羰基铁粉以及球形铁粉颗粒。羰基铁粉磁化过程是非线性的，因此在应用中要给出磁化强度M与磁场强度H的曲线。理论分析中，为了方便通常用Frolich-Kennelly经验公式M=X0H/(l+X0H/MS)式中:X0是铁磁性颗粒的初始磁化率;MS是铁磁性颗粒的饱和磁化强度。低磁场情况时,X0HMS
33、,变为M=X0H,即线性磁化;高磁场情况时，X0HMS，变为M=MS，即达到磁饱和。因而可以用来近似地描述羰基铁粉的磁化过程。磁流变减振器2.磁流变弹性体的基体黏弹性介质在外力的作用下要产生相应的响应-应变。而理想的黏性液体服从牛顿定律，应力正比于应变速率，在恒定的外力作用下，应变的数值随着时间增加而线性增加，撤除外力后，应变不发生改变，即产生永久形变。磁流变减振器理想的弹性固体服从胡克定律。应力正比于应变，应力为定值时，应变为一常量，撤除外力后，应变立即变为零。这是两种理想状态，实际物质的力学行为大都偏离这两个定律。在外力作用下，介质的应变同时兼有弹性材料和黏性材料的特征。应力的大小既依赖于
34、应变又包含应变速率部分。应变有不可回复的永久变形，又包含有可回复的弹性形变。而可回复的弹性形变又可分为依赖于时间的高弹形变和瞬时回复的普弹形变两部分。这种兼有黏性和弹性的性质成为黏弹性。磁流变减振器在力的作用下高聚物的力学性质随时间而变化的现象称为力学松弛。随力的作用方式不同，力学松弛的表现形式不同。将恒定应力作用下的力学松弛称为静态黏弹性，最基本的表现形式是蠕变现象和应力松弛;将交变应力作用下的力学松弛称为动心黏弹性，最基本的表现形式是滞后现象损耗。磁流变减振器磁流变弹性体的基体材料是天然橡胶或硅橡胶等高分子材料，表现出明显的黏弹性特性。黏弹性材料随时间而变化的变形过程，主要表观出以下四个特
35、征：蠕变现象。蠕变现象是指在一定温度和远低于该材料断裂强度的恒定外力作用下，材料的形变随时间增加而逐渐增加的观象。外力包括拉伸压缩或剪切，相应的应变为伸长率，压缩率或剪切应变。黏弹性材料的应变与外力作用时间有关，将描述应变一时间关系的曲线称为蠕变曲线。磁流变减振器(2)应力松弛。应力松弛（stressrelaxation)是指在一定温度下，快速施加外力，使黏弹性材料产生一定的形变（或应变），保持形变不改变时所需要的应力，随时间增长而逐渐衰减的现象。将应力随时间的变化曲线称为应力松弛曲线。在一定温度和维持应变不变的情况下，线性黏弹性材料的应力会松弛衰减到零（如曲线1所示）；而交联黏弹性材料的应力
36、会松弛衰减到与应变相平衡的应力值(如曲线2所示）。磁流变减振器(3)迟滞。迟滞是指材料的应变响应滞后于应力，导致一个加载和卸载过程中的应力应变曲线形成迟滞回线,迟滞曲线下的面积代表加载和卸载过程中的能量损失。(4)应变率敏感。应变率敏感能够反映黏弹性材料力学性质的一些物理量，如杨氏模量、剪切模量、泊松比等，通常与应变速率(或时间）有关。黏弹性材料的黏弹性质，可以用弹性元件和黏性元件串联或并联组合而成的本构模型表示,如Maxwell模型、Kelvin-Voige模型等。磁流变减振器比较著名的研究磁流变液减振器的是美国Notredome大学的YANG等，他们系统地测试了200kN阻滞磁流变阻尼器的
37、阻尼力性能。磁流变减振器美国内华达大学以gordaniaejad教授为首的科研闭队CIML实验室开发的双活塞磁路磁流变液的示意图。该装置具有独特的贯通的活塞杆设计，流体流量与活塞杆的体积的比值不变，控制阀设置在活塞上，流体经由活塞杆芯流动。磁流变减振器试验的200kN阻滞阻尼器在正弦波加载幅值为lcm、频率为0.5Hz时的阻尼力曲线。磁流变减振器在国内，哈尔滨工业大学的欧进萍和关心春应用自行研制的磁流变液设计制作了最大阻尼力1t的剪切阀式磁流变阻尼器。他们实验得到的该阻尼器在正弦波加载幅值为1cm，频率频率为0.5Hz时的阻尼力曲线。7减振器的性能指标由于材料在使用过程中会自然老化，所以减振器
38、的性能和寿命受到材料性能的限制。因此，必须确定减振器的性能指标，即保管期限、使用期限、工作寿命（即按承受规定振动载荷，同时保持一定的工作能力的持续时间等），所以必须做到以下几点；(1)弄清能反映减振器性能的特性指标；(2)求出这些性能指标的极限容许变化范围；(3)弄清影响减振器功能特性变化的因素，并对其进行定量；7减振器的性能指标(4)对由以上因素而发生的功能特性变化进行试验研究；(5)在使用期间，同时受各种使用因素影响(计及材料老化）的情况下，按照实验室研究的结果建立预报减振器在使用过程中功能特性变化的方法；(6)根据所制定的预报方法，确定减振器的性能指标。减振器的性能指标按照减振器的用途，
39、最好选择以下参数作为它们的功能特性：(1)刚度(静刚度、动刚度和冲击刚度）；(2)强度（静强度和冲击强度）；(3)弹性元件高度及其承受静载荷和动载荷时的变化。减振器是否发生故障应以上述性能指标的变化情况来衡量，其判断准则应以上述性能指标的极限变化来给出。减振器的性能指标减振器故障判断准则故障种类极限变化量高度降低弹性元件初始髙度的10%刚度变化 定元值的50%强度变化 静强度减小2/3(变形量为自由行程极限值时，保证两倍的冲击强度）减振器的性能指标影响减振器性能指标的因素如下：(1)减振长期受静载荷；(2)基础振动，被减振设备振动、航行振动、冲击作用引起的动载荷；(3)环境温度(船舱内的热状态、航行区外界介质的温度、航行季节）;(4)滑油和燃油的影响。在减振器的使用过程中，必须根据以上因素来建立其使用模型。THE END此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢