摘要：阐述了以硅油为介质的双出杆阻尼孔外引式隔振器的结构原理，通过实验获取了阻尼器的阻尼力，利用动力学仿真模拟了隔振器受到冲击时的衰减特性，并对样机进行了冲击响应实验，获取了隔振器冲击响应特性。实验结果验证了基于硅油的双出杆阻尼孔外引式隔振器具有较好了减振性能。
关键词：阻尼孔外引 减振性能 实验研究
1 引言
常用的隔振器有钢丝绳式、碟簧式、弹簧等。本文设计了一种硅油阻尼器和碟簧复合的隔振器，其中的阻尼器采用了以硅油作为阻尼介质的双出杆阻尼孔外置式结构，该结构的特点是将阻尼孔放在阻尼器外部，通过改变阻尼柱外径来改变阻尼孔大小，进而改变阻尼力的大小。相对传统阻尼孔内置方式，外置式方式可以极大得扩展阻尼器的阻尼力变化范围，大大提高了隔振器的应用扩展能力。
本文针对该新型结构隔振器，通过理论和实验的方法，获得了阻尼器阻尼力，利用动力学模型仿真了隔振器性能，并制作了原理样机进行了冲击实验，验证了隔振器的性能。
2 隔振器构造
隔振器由支撑弹簧和阻尼器两大部分组成，支撑弹簧采用标准蝶簧组合而成，其组合片数及尺寸根据隔振器承受的负载质量决定。
油缸形式为双出杆油缸，采用外引式阻尼孔隙，其结构原理如图1所示，由于双出杆油缸活塞两边的活塞杆的直径保持一致，故在运动过程中活塞两边的容积相等，故不需要增加气室来避免单出杆油缸式的“顶死问题”[1]。在油缸上腔和下腔之间设计连通的管路，在管路中安装阻尼柱，阻尼柱和管路之间的环形间隙即为阻尼孔隙。当活塞与油缸发生相对位移时，高粘度硅油介质在管路中来回流动。当硅油通过阻尼孔隙时，硅油流动产生摩擦力、粘滞阻力提供阻尼。阻尼孔隙外引式的优点是可以方便调整孔隙大小，只需改变阻尼柱的外径即可调整阻尼孔隙，阻尼介质采用的二甲基硅油，其密度为0.97，运动粘度为5000。
.png)
图1 双出杆阻尼孔外引式阻尼器结构示意图
3 阻尼力计算
欧进萍等人[2 3]推导的圆孔流动阻尼力公式，如下：
.png)
4 隔振器减振特性计算
负载的运动方程如下：
.png)
计算了负载为4.5吨和3吨时，隔振器衰减特性，如图2、图3所示。从计算结果看，在受到冲击时，经过隔振器衰减，4.5吨负载响应的加速度峰值衰减为约1.7g，减振行程15mm，3吨负载相应的加速度峰值衰减为约1.4g，减振行程18mm。计算结果表明，本文设计的隔振器能够起到较好的冲击衰减作用，且衰减行程较小。
.png)
图3位移响应曲线
5 样机实验
为了验证隔振器减振性能，进行了原理样机实验，利用振动台输入峰值7g的半正弦波，对3吨和4.5吨负载的减振性能进行冲击实验，采集的测试数据曲线如图4、图5所示。
图4左侧为输入冲击加速度曲线，右侧是经过隔振器衰减后的加速度曲线，图5是3.5吨负载的相应曲线。从图可见， 3吨或4.5吨负载加速度在1g左右，从样机实验验证结果看，该隔振器在承受4.5吨或3吨负载时，具有很好的隔振器效果，能够将输入峰值7g过载衰减至1g以下，故能大大减少设备受到的冲击力。
实验结果与计算有一定的差异，主要是计算没有考虑蝶簧压缩过程中的摩擦力、活塞与油缸之间的摩擦力、硅油压缩产生的力等因素，这些力对冲击的衰减起增强作用，而且振动台输入的冲击波相对理论存在一定的差异。因此，实验得到的衰减加速度较计算更小。
.png)
图5 负载3吨加速度响应曲线
6 结论
本文提出了一种双出杆阻尼孔外引式的隔振器，该隔振器可以通过快捷经济的改变阻尼孔大小，实现不同阻尼力的隔振器，以适应不同质量的负载，通过动力学计算和实验仿真，该型隔振器能够在负载为3吨或4.5吨时，实现将7g冲击衰减到1g以下的性能。计算和实验结果表明，以硅油为介质的双出杆阻尼孔外引式的隔振器可以实现较好的冲击衰减效果，且可以便捷的改变隔振器阻尼力以适应不同的减振需求。
1]陈永祁,马良喆. 苏通长江大桥限位阻尼器的设计和测试［J］. 现代交通技术. 2008,5((4) :20 – 24.
[2]周云. 粘滞阻尼减震结构设计［M］.武汉理工大学出版社, 2006:12-16,87-107.
[3]丁建华,欧进萍. 油缸式孔隙式粘滞阻尼器理论与性能试验［J］. 世界地震工程. 2001,17( 1) :30- -35.
[4] 郭强,陈彦北等. 大吨位双出杆粘制阻尼器开发的数值模拟与实验研究. 世界地震工程. 第28卷第1期, 2012.3 112-117.
[5]陈永祁,耿瑞琦,马良喆. 桥梁用液体黏滞阻尼器的减振设计和类型选择［J］. 土木工程学报. 2007,40( 7) :55-61.