振器和库仑摩擦阻尼减振器四大类^[1]。本文对以上四种减振器的优缺点进行了详细的介绍，并且对金属橡胶干摩擦系统隔振性能的国内外研究现状进行了阐述，对今后的发展趋势进行了展望。

1  对三类常见减振器的隔振性能分析

金属弹簧减振器能在温度变化较大和有腐蚀的恶劣环境下工作，没有漂移和蠕变现象，允许位移较大，低频隔振效果好，隔振频率可低至3Hz，但因其阻尼系数很小（η=0.005～0.02），故共振峰处传递率高。

空气弹簧减振器可分为囊式和膜式两大类，其优点是弹性系数小，因而固有频率可设计得很低，能很好地隔绝低频振动和高频固体声，缺点是使用高压气源的空气弹簧需附加空气压缩机或高压气源，设备使用及维护费用高。

粘弹性材料减振器的材料多数是橡胶类制品，成型简单，加工方便，但橡胶材料的弹性、阻尼特性易受环境温度的影响，散热系数小，在交变载荷作用下容易发热产生热应力疲劳、老化现象，引起弹性阻尼特性的退化，且抗污染、酸腐蚀能力差，使用频率范围窄，因此，必须定期更换，耗费较大的人力物力。

以上三类减振器有一个共同的缺点，就是减振器的阻尼特性会随环境条件的变化特别是温度的变化而变化。而库仑摩擦阻尼减振器则能克服这一缺陷，具有在恶劣的振动、冲击及空间环境下正常工作的优良性能。近些年来，人们在研究库仑摩擦阻尼和粘性阻尼性能特点的基础上，综合二者的长处。开发出了新型的复合阻尼减振器。这种减振器具有两种或两种以上的减振机理，包括有库仑摩擦阻尼的振幅反馈机构，具有复合的粘性阻尼和库仑摩擦阻尼，所以，它在系统的共振区有较大的阻尼，可以有效地抑制共振，而在系统的隔振区又有较小的阻尼，使系统具有良好的隔振效率。

2  金属橡胶材料的隔振性能分析

金属橡胶减振器(Metal RubberDamper，简称MRD)是一种复合阻尼的新型减振器。组成这种减振器的金属橡胶材料是将金属丝卷成螺旋形，经过编织，加压成型，并经热处理而成的弹性多孔材料^[2]。该材料有减振、阻尼大、不易老化、不怕空间辐射和粒子撞击、不惧高低温作用、耐腐蚀等特点，尤其它将弹性和多孔性结合起来，是其它材料无法替代的，目前它在航空航天、舰船、潜艇、鱼雷军事等工业领域越来越受到人们高度的重视。

常用的橡胶阻尼材料在交变载荷作用下容易发热产生热应力疲劳、老化现象，引起弹性阻尼特性的退化，且抗污染、酸腐蚀能力差、使用频率范围窄，因此，必须定期更换，耗费大量的人力物力，而新型金属橡胶减振器可以弥补上述橡胶减振器的缺点^[3]。近几十年来国内外专家学者对金属橡胶材料的减振、隔振 性能进行了大量的研究，取得了以下研究成果：

前苏联萨玛拉国立航空航天大学的专家们^[4]对压缩变形情况下的金属橡胶制品的弹性阻尼性能进行了研究，先后提出了基于金属丝匝三维垂直轴等概率分布假设的金属橡胶材料模型（索弗尔力学性能计算模型）；基于悬臂梁叠加相互作用假设的金属橡胶材料元件接触作用模型（别拉乌索夫—特洛尼克夫模型）；基于点接触等效并联弹性直梁假设的金属橡胶材料能量耗散计算模型（萨伊莫勒达诺夫模型）。在这些研究的基础上，为了描述在压缩/剪切变形状态下金属橡胶材料的能量耗散过程，他们提出了基于一系列角锥元件副对接物理比拟的金属橡胶材料角锥模型（特洛尼克夫—巴拉斯模型）。

北京航空航天大学周易^[5]等人对金属橡胶减振器的性能进行了实验研究，考察了成型密度、高度、预压缩程度和激励力大小等对单自由度系统阻尼性能的影响。结果表明，适当的调节金属橡胶的结构参数，可以有效地提高其对承载物体的减振效果。邓剑波^[6]等人对金属橡胶减振材料在悬臂梁根部的减振性能进行了研究，对不同金属丝材料、不同的压紧密度、以及不同的安装位置等进行了实验研究，实验结果表明适当地调节金属橡胶的结构参数，将有效地提高其对悬梁的减振效果。哈尔滨工业大学李中郢^[7]等人给出金属橡胶隔振器共振频率限定范围与隔振器固定点分布之间的关系，分析了共振频率在给定范围条件下隔振器刚度变化对固定点分布的影响，得出了隔振器固定平面选取和固定点分布的相关约束条件。姜洪源^[8]在Masing假设及其理论的基础上，用数学模型描述了金属橡胶材料的干摩擦阻尼特性，对金属橡胶圆柱形阻尼元件进行静态试验。研究表明，金属橡胶材料的能量耗散系数和静刚度与振动幅值呈非线性，该阻尼元件在承受不同方向的载荷时，所表现出的刚度特性及干摩擦阻尼特性有着显著的不同，通过施加双向载荷，可以改变金属橡胶隔振器的能量耗散系数和共振频率。哈尔滨工业大学和萨玛拉国立航空航天大学的专家学者们^[9]合作研究了金属橡胶隔振器干摩擦阻尼特性在二维载荷作用下的变化情况，引入了金属橡胶材料内部接触作用模型，利用宏观滑移和微观滑移的概念来描述金属橡胶材料在振动载荷下的减振机理，通过实验验证了在二维载荷作用下，金属橡胶材料迟滞回线最初加载曲线和完全迟滞回线的变化情况，并针对不同载荷变化情况对金属橡胶干摩擦阻尼特性进行了分析，实验结果及理论分析为金属橡胶材料在航空航天领域的进一步应用提供了依据。西安交通大学黄协清^[10]等人建立了金属橡胶材料的力学模型，重点研究了系统特征参数与结构物理参数、环境参数之间的关系，并通过系统的参数识别与前人经验相结合，得到了在减振结构确定情况下具有最佳减振效果的金属橡胶材料质量占空比参数，为各种金属橡胶材料减振器件快速、简便制作提供了理论与实验依据。

以上面的理论分析为基础，西安交通大学振动与噪声控制研究所黄协清、张铁山等人研制开发出了可适用于弹道导弹惯性平台减振缓冲的新型金属橡胶隔振器。并通过试验手段对金属橡胶隔振器的减振缓冲性能进行了深入的研究。试验数据曲线表明金属橡胶隔振器隔振频率带宽广，能够耗散大量的振动能量，与橡胶隔振装置相比是一种性能更加优良的新型隔振缓冲器。石家庄军械工程学院白鸿柏等人研制出了大载荷冲击作用下火炮挡杆强冲击缓冲金属橡胶弹性阻尼元件，取代了橡胶缓冲装置，提高了火炮的射击使用寿命。他们还研制开发了复杂载荷作用下履带式装甲车辆大功率柴油发动机金属橡胶弹性阻尼缓冲装置，取代了橡胶缓冲装置，提高了履带式装甲车辆的使用效能^[4]。

上述研究大多局限于常温状态下，而很多特殊工作环境的温度变化较大，例如航空航天领域，必须使金属橡胶隔振器适应这个温度变化，而金属橡胶隔振器具有耐高低温的特点，因此有必要对金属橡胶隔振器在高低温条件下的性能进行研究。王少纯^[11]等人采用低温万能拉伸实验机对圆环状金属橡胶试件进行了月球温度范围内的准静态刚度实验，得出了力—位移实验曲线，采用最小二乘法对试验曲线进行了数据拟合，用Matlab编程计算得出了金属橡胶试件力—位移回归方程，采用自由衰减法和冲击实验法分别对金属橡胶试件高低温阻尼比和动力学特性进行了测试，最后得出了金属橡胶适合于用做月球着陆器中缓冲元件的结论。此项研究成果对金属橡胶隔振器在高低温条件下的使用具有重要的指导意义。

3  结论

金属橡胶减振器具有减振、阻尼大、不易老化、不怕空间辐射和粒子撞击、不惧高低温作用、耐腐蚀等特点，可以克服橡胶减振器的缺点，尤其它将弹性和多孔性结合起来，是其它材料无法替代的。

参考文献：

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