本發(fā)明屬于動(dòng)力學(xué)環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及常用金屬減振器的軸向靜剛度測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

常用金屬減振器，如金屬橡膠、彈簧復(fù)合減振器等的工作原理都是通過(guò)自身變形吸收振動(dòng)能量，再用自身阻尼消耗能量。以金屬橡膠為例，其是通過(guò)特殊工藝制得具有疏松多孔特點(diǎn)的功能型阻尼材料，成型產(chǎn)品內(nèi)的金屬絲之間呈現(xiàn)相互嚙合類似橡膠的大分子孔隙結(jié)構(gòu)。振動(dòng)過(guò)程中，金屬橡膠彈性變形的同時(shí)金屬絲之間相互摩擦起到阻尼減振作用。具有類似功能的金屬減振墊在減振器中都屬于核心元件，而準(zhǔn)確獲取該類元件的軸向靜剛度參數(shù)對(duì)于設(shè)計(jì)具有重要意義。

一般金屬減振器在一定的位移條件下都表現(xiàn)出近彈性，而讓減振器工作在該范圍可使其具有較好的減振效果。目前測(cè)量該區(qū)域的方法是軸向靜剛度測(cè)試。金屬減振器的軸向靜剛度測(cè)試是用靜態(tài)或者準(zhǔn)靜態(tài)的方法獲取金屬減振墊的力和位移曲線。通過(guò)曲線可以計(jì)算該結(jié)構(gòu)的剛度，阻尼特性，進(jìn)而得到核心元件的彈性模量，耗散能量等特性，在明確振動(dòng)輸入條件下，理論上還可以通過(guò)曲線計(jì)算減振效率，共振放大倍數(shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)，因此軸向靜剛度測(cè)量方法對(duì)于獲取金屬減振墊和減振器性能起著至關(guān)重要的作用。

目前金屬減振器的軸向靜剛度測(cè)試過(guò)程如下：

將較高平行度的專用金屬墊片放在材料試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面中心處，將金屬減振墊放在墊片中心處，再將另一專用墊片放在金屬減振墊上，如圖1所示，將材料試驗(yàn)機(jī)加載端脫離上專用墊片，開(kāi)始加載到規(guī)定力值，讀取金屬減振墊的變形數(shù)據(jù)并記錄，作為試驗(yàn)結(jié)果。

該測(cè)試方法一定程度上反應(yīng)了金屬減振墊的軸向靜剛度，但與實(shí)際工作情況不符合，原因如下：

1.實(shí)際工作中，金屬減振墊被鋼套半包裹，常用金屬減振器結(jié)構(gòu)如圖2所示。金屬減振墊的變形過(guò)程中，鋼套和金屬減振墊之間存在摩擦，而用以上的軸向靜剛度測(cè)量方法，則忽略了該摩擦的影響，與實(shí)際使用不符合。

2.減振器安裝好后，金屬減振墊在軸向有一定的預(yù)壓緊。而原測(cè)量方法并沒(méi)有考慮該因素。

3.金屬減振器泊松比為正數(shù)，軸向受壓變形，徑向會(huì)有膨脹，但原測(cè)量方法沒(méi)有鋼套作為金屬減振墊的外側(cè)徑向約束，測(cè)量與實(shí)際工作狀態(tài)偏差較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種金屬減振器軸向靜剛度測(cè)試裝置，利用該裝置能夠有效的避免現(xiàn)有方法的不足，并很好的模擬實(shí)際工作時(shí)金屬減振器機(jī)械件之間的力學(xué)接觸狀態(tài)，建立精準(zhǔn)的軸向靜剛度測(cè)試曲線。

一種金屬減振器軸向靜剛度測(cè)試裝置，包括單墊壓塊、質(zhì)子塊和單墊底座，單墊壓塊大徑M1等于單墊底座中徑L2，質(zhì)子塊內(nèi)徑T2等于單墊底座小徑L1，單墊壓塊小徑M2在單墊底座小徑L1和質(zhì)子塊外徑T1之間，三者依次套裝在一起，套裝后：?jiǎn)螇|壓塊的模裝高度N2小于質(zhì)子塊的高度S1，單墊底座小徑高度H1不超出單墊壓塊的上端面。

所述金屬減振器包括金屬橡膠、彈簧復(fù)合金屬減振器和碟簧減振器。

進(jìn)一步的，所述質(zhì)子塊內(nèi)徑T2公差+0.03mm～+0.08mm，單墊底座小徑L1公差-0.05mm～0mm。

進(jìn)一步的，所述單墊壓塊內(nèi)徑M1公差+0.35～+0.40，質(zhì)子塊外徑T1公差+0.23mm～+0.27mm。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明解決了軸向靜剛度測(cè)量結(jié)果與實(shí)際工作狀態(tài)不符的問(wèn)題，解決了目前測(cè)試方法沒(méi)有解決的軸、徑向約束問(wèn)題、軸向預(yù)壓緊問(wèn)題、徑向膨脹問(wèn)題，并用質(zhì)子塊模擬了金屬減振器實(shí)際工作狀態(tài)，操作簡(jiǎn)單，使得測(cè)試結(jié)果更具有指導(dǎo)意義，對(duì)金屬減振墊和金屬減振器的設(shè)計(jì)具有重要作用。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有金屬減振器軸向靜剛度測(cè)量示意圖；

1-墊片 3-金屬減振墊 7-材料試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面

圖2是現(xiàn)有金屬減振器結(jié)構(gòu)示意圖；

1-墊片 2-套筒 3-金屬減振墊 4-鋼套 5-安裝板 6-螺母

圖3是本發(fā)明單墊底座示意圖；

L1-單墊底座小徑 L2-單墊底座中徑 L3-單墊底座大徑 H1-單墊底座小徑高度 H2-單墊底座中徑高度 H3-單墊底座大徑

圖4是本發(fā)明單墊壓塊示意圖；

M1-單墊壓塊大徑 M2-單墊壓塊小徑 N1-單墊壓塊墊高 N2-單墊壓塊模裝高度

圖5是本發(fā)明質(zhì)子塊示意圖；

T1-質(zhì)子塊外徑 T2-質(zhì)子塊內(nèi)徑 S1-質(zhì)子塊高度

圖6是本發(fā)明測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

8-單墊壓塊 9-質(zhì)子塊 10-單墊底座 7-材料試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。

如圖3、圖4、圖5、圖6所示，金屬減振器軸向靜剛度測(cè)試裝置包括單墊底座，該結(jié)構(gòu)起到支撐和模擬減振器套筒的作用，與金屬減振墊組合安裝后可以給金屬減振墊徑向和軸向約束；單墊壓塊，該結(jié)構(gòu)模擬減振器的鋼套，可以給金屬減振墊徑向和軸向約束，與單墊底座配合后可以模擬金屬減振墊工作受力狀態(tài)；質(zhì)子塊，該結(jié)構(gòu)模擬金屬減振墊安裝在減振器后與其他機(jī)械件之間的尺寸配合關(guān)系，并考慮到減振器的軸向預(yù)壓緊。

質(zhì)子塊內(nèi)徑公差+0.03mm～+0.08mm，單墊底座小徑L1公差-0.05mm～0mm，二者間隙配合；單墊壓塊內(nèi)徑M1公差+0.35mm～+0.40mm，質(zhì)子塊外徑公差+0.23mm～+0.27mm，二者間隙配合；單墊底座小徑高H1是質(zhì)子塊高度1.5倍，確保軸向靜剛度測(cè)試時(shí)，質(zhì)子塊在材料試驗(yàn)機(jī)整個(gè)壓縮過(guò)程，單墊底座小徑H1可以與質(zhì)子塊全部接觸，同時(shí)這樣的高度比例，避免單墊底座小徑L1平面在壓縮工程中高于單墊壓塊上平面M2，防止材料試驗(yàn)機(jī)加載面直接加載在單墊底座上，造成剛度非線性突變?cè)龃?，測(cè)試儀器出錯(cuò)。

單墊底座L2要與T1相等，真實(shí)的模擬金屬減振器工作狀態(tài)的接觸關(guān)系，當(dāng)L2大于T1時(shí)，質(zhì)子塊與單墊底座安裝不便，L2小于T1又會(huì)造成質(zhì)子塊受力面積減小，與實(shí)際受力不符。尺寸設(shè)計(jì)先后順序?yàn)門1、T2、S1、M2、L1、N2、M1、L3、L2、H3、H2、H1、N1。

工作原理：

軸向靜剛度測(cè)試裝置組合后，放置在試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面中心位置。在材料試驗(yàn)機(jī)壓頭距單墊壓塊上端面1mm時(shí)，降低加載速度并將力和位移數(shù)值清零，然后繼續(xù)加載，當(dāng)加載力為20N時(shí)停止加載，記錄材料試驗(yàn)機(jī)位移數(shù)值。用20N的力可以減小單墊底座、質(zhì)子塊、單墊壓塊軸向之間的連接間隙，而材料試驗(yàn)機(jī)壓頭停止的位置就是金屬減振墊安裝在減振器內(nèi)的實(shí)際高度。開(kāi)始卸載，用金屬減振墊替代質(zhì)子塊安裝在單墊底座上，重復(fù)加載到記錄位移處停止加載，將試驗(yàn)機(jī)加載力和位移同時(shí)清零再開(kāi)始加載，此后得到的力和變形曲線就是金屬減振墊的軸向靜剛度測(cè)試曲線。

通過(guò)質(zhì)子塊、單墊壓塊、單墊底座給金屬減振墊施加與實(shí)際應(yīng)用相同的力學(xué)條件。單墊壓塊給金屬減振墊外部結(jié)構(gòu)施加徑向和軸向約束的同時(shí)將材料試驗(yàn)機(jī)的加載力傳遞給金屬減振墊。單墊底座給金屬減振墊內(nèi)部結(jié)構(gòu)施加徑向和軸向約束的同時(shí)讓金屬減振墊平穩(wěn)的安放在材料試驗(yàn)機(jī)的中心位置。質(zhì)子塊是金屬減振墊剛度測(cè)量方法的核心，其高度直接模擬金屬減振墊實(shí)際安裝的尺寸高度。在軸向靜剛度測(cè)量過(guò)程中通過(guò)質(zhì)子塊并施加小接觸力，去除機(jī)械間隙，找到壓縮接觸零位，即預(yù)壓緊之后的位移A。再用金屬減振墊置換質(zhì)子塊，壓縮到A位，將材料試驗(yàn)機(jī)清零后繼續(xù)施加載荷就是模擬了金屬減振墊實(shí)際工作的振動(dòng)位移。

以金屬橡膠為例，開(kāi)展軸向靜剛度測(cè)試。

單墊底座、單墊壓塊、質(zhì)子塊尺寸關(guān)系見(jiàn)表1。其中T1、T2、S1、M2、L1、N2都是金屬減振器的設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)表1中尺寸設(shè)計(jì)金屬橡膠軸向靜剛度測(cè)試裝置的所有結(jié)構(gòu)尺寸。

表1單墊底座、單墊壓塊、質(zhì)子塊尺寸關(guān)系

注：以上尺寸關(guān)系為倍數(shù)。例，H1＝N1

測(cè)試步驟如下：

步驟1：采用1噸級(jí)材料試驗(yàn)機(jī)，機(jī)器精度小于千分之四，臺(tái)面直徑尺寸大于10cm，加載壓頭直徑4cm到10cm。軸向加載位移大于50cm。材料試驗(yàn)機(jī)有定期檢驗(yàn)且使用日在效驗(yàn)日期內(nèi)。

步驟2：根據(jù)金屬減振器性能要求，設(shè)計(jì)金屬橡膠結(jié)構(gòu)參數(shù)，T1、T2、S1、M2、L1、N2。

步驟3：根據(jù)金屬橡膠結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)軸向加載靜剛度裝置，尺寸關(guān)系見(jiàn)表1。

步驟3.1：根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸T1、T2、S1、M2、L1、N2，確定其他裝置參數(shù)和公差，并分別加工生產(chǎn)單墊壓塊、質(zhì)子塊、單墊底座。

步驟3.2：將加工后的裝置進(jìn)行超聲波清洗，去除表面油漬，并試裝，確認(rèn)三個(gè)件之間具有間隙配合。

步驟4：將軸向加載靜剛度裝置放在材料試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面中心。

步驟4.1：先將單墊底座放在材料試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面中心，確保單墊底座中心與材料試驗(yàn)機(jī)壓頭中心在一條直線上。

步驟4.2：將質(zhì)子塊放在單墊底座小徑內(nèi)，檢查質(zhì)子塊下端面和底座中徑上端面接觸。

步驟4.3：將單墊壓塊放在質(zhì)子塊上，檢查質(zhì)子塊上端面和單墊壓塊大徑內(nèi)表面接觸。

步驟4.4：將安裝好的軸向靜剛度測(cè)量裝置進(jìn)行調(diào)中，確保三個(gè)機(jī)械件中心線與材料試驗(yàn)機(jī)加載頭中心線重合(或偏差1mm以內(nèi))。

步驟5：運(yùn)行材料試驗(yàn)機(jī)，用100mm/min速度向下移動(dòng)橫梁，直到壓頭下端面與單墊壓塊上端面相距離10cm，若初始距離小于10cm，直接跳轉(zhuǎn)下一步驟。

步驟6：當(dāng)壓頭下端面與單墊壓塊上端面相距離小于10cm，調(diào)整材料試驗(yàn)機(jī)加載速度為10mm/min，繼續(xù)加載直到試驗(yàn)機(jī)壓頭與單墊壓塊上端面相距1mm。若初始距離小于1mm，則需要上升加載壓頭到相距10cm位置重復(fù)該步驟。

步驟7：降低壓頭速度為1mm/min，設(shè)置材料試驗(yàn)機(jī)用力控制控制儀，控制力為20N時(shí)停止。

步驟8：開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)。

步驟9：材料試驗(yàn)機(jī)停止后，通過(guò)材料試驗(yàn)機(jī)用力控制控制儀將位移清零。

步驟10：開(kāi)始卸載，控制材料試驗(yàn)機(jī)速度為50mm/min直到試驗(yàn)機(jī)壓頭與單墊壓塊上端面距離大于10cm，停止試驗(yàn)機(jī)。

步驟11：?jiǎn)问謳z皮手套，按住單墊底座不讓其在材料試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面上有相對(duì)移動(dòng)，另支手分別取下單墊壓塊和質(zhì)子塊，并將金屬橡膠替換原質(zhì)子塊位置，再將單墊壓塊放在金屬橡膠上面，整個(gè)過(guò)程保證單墊底座與材料試驗(yàn)機(jī)沒(méi)有相對(duì)移動(dòng)。

步驟12：安裝好后檢查單墊壓塊上端面是否與單墊底座底面L3平行。如果沒(méi)有則做微調(diào)。

步驟13：重復(fù)步驟5和步驟6。

步驟14：再次降低壓頭速度為1mm/min，用位移控制，設(shè)置位移為0mm時(shí)，材料試驗(yàn)機(jī)停止。

步驟15：開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)。

步驟16：材料試驗(yàn)機(jī)停止后，通過(guò)控制儀將加載力清零。

步驟17：保持加載速度為1mm/min，開(kāi)始進(jìn)行力和位移曲線測(cè)試。

步驟18：試驗(yàn)結(jié)束，得到力和位移曲線。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專利技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬范圍。