阻尼元件 – 查找制造商和供应商

阻尼元件可减少机械、车辆、设备及工程结构中的有害振动、冲击、噪声和位移。

根据其设计，它们能够消散机械能或减少其向相邻部件的传递。通过这种方式，它们保护部件，改善运行平稳性，并提高技术系统的运行可靠性。
“阻尼元件”这一术语涵盖了多种设计和工作原理。例如，包括橡胶-金属元件、弹性体缓冲器、阻尼板、减振器、钢丝绳隔振器、弹簧隔振器、空气弹簧元件、旋转阻尼器以及粘弹性元件。 根据具体设计，它们可作用于线性、旋转或多轴运动。
应将阻尼元件与减震器区分开来。减震器通常在规定的行程内有针对性地减缓运动质量的运动速度。 阻尼元件通常同时执行多项任务：支撑或安装部件、隔离振动、限制挠度、抑制结构噪声，或吸收单次冲击。不过，这些产品类别之间的界限可能会有所重叠。

下文将为您介绍阻尼元件的工作原理、可选类型、应用领域以及选择时的关键标准。

阻尼元件的工作原理

当质量在外部或内部力的作用下偏离静止位置，并因弹性恢复力而回振时，就会产生机械振动。驱动装置、电机、泵、不平衡质量、变化载荷、冲击以及运动序列都可能激发此类振动。
如果没有足够的阻尼，振动运动只会缓慢衰减，或者会不断被重新激发。阻尼元件通过从振动系统中汲取能量来实现阻尼。根据其工作原理，这可通过以下方式实现：

• 弹性或粘弹性材料中的内部摩擦，
• 机械表面之间的摩擦，
• 液体或气体的位移与节流，
• 钢丝绳的弯曲和摩擦，
• 电磁效应，
• 人为产生的反作用力，
• 机械能向热能的转化。

除了实际的阻尼作用外，隔振也起着重要作用。源隔振旨在防止机器将其振动传递到基础、建筑物或相邻设备上。受振体隔振则保护敏感设备免受环境中的振动影响。
要实现有效的隔振，系统的质量、刚度和阻尼必须保持平衡。每个安装在弹性支座上的系统都有一个固有频率。如果激励频率接近该固有频率，就会发生共振，振动振幅可能会显著增大。因此，有效的隔振通常要求激励频率足够高于被安装系统的固有频率。
高阻尼可限制共振范围内的较大位移。然而，这并不意味着在所有运行条件下都能自动实现最佳的振动隔离效果。因此，在设计过程中，必须在共振限制、冲击吸收、稳定性和隔离性能之间取得平衡。

阻尼元件的重要特性

阻尼元件的行为不仅由其尺寸决定。除其他因素外，以下因素至关重要：

• 材料及其硬度，
• 静态和动态刚度，
• 允许载荷，
• 挠度或变形，
• 阻尼能力，
• 安装系统的固有频率，
• 激励频率和振动振幅，
• 载荷方向，
• 温度和环境介质，
• 载荷的频率和持续时间，
• 老化和材料疲劳。

对于弹性体阻尼元件，其动态刚度通常高于根据静载荷确定的刚度。因此，在进行振动分析计算时，应尽可能采用制造商提供的动态规格参数。
载荷类型也会影响材料性能。弹性体可能承受压缩载荷、剪切载荷或两者的组合。只有当元件专门为此设计时，才应施加拉伸载荷。对于安全关键型紧固件，通常需要采用机械式故障安全约束装置。

阻尼元件的设计与变体

弹性体阻尼元件

弹性体阻尼元件利用橡胶、聚氨酯、硅胶或其他工程弹性体的弹性和粘弹性特性。当它们发生变形时，会产生内部摩擦，将部分动能转化为热能。
此类元件结构紧凑、经济实惠，且通常无需维护。它们可同时提供弹簧作用、阻尼、绝缘和降噪功能。然而，其性能在很大程度上取决于温度、频率、变形、老化以及与油类、燃料、清洁剂或化学品的接触情况。

橡胶-金属元件

橡胶-金属元件由与金属螺纹螺栓、衬套、板或法兰连接的弹性体主体组成。连接通常通过硫化工艺实现。
根据其几何形状，这些元件适用于承受压缩载荷、剪切载荷或组合载荷。常见的设计包括圆柱形缓冲器、锥形轴承、机械支脚、法兰轴承、衬套、导轨、止动缓冲器以及环形元件。
它们用于电机、泵、压缩机、风机、动力单元、控制柜以及众多其他组件的弹性安装。

橡胶缓冲器和止动缓冲器

橡胶缓冲器可吸收冲击、限制位移并防止部件之间发生直接接触。例如，它们可安装在机器舱盖、输送系统、门、车身、起重机以及机器的运动部件上。
与液压减震器不同，弹性缓冲器会储存部分吸收的能量，并在回弹时将其释放。因此，如果设计不当，可能会导致不希望出现的回弹。

弹性体弹簧和中空橡胶弹簧

弹性体弹簧既能承受高程度的弹性变形，又能提供基于材料的阻尼作用。不同的几何形状可实现线性、渐进式或其他定制化的弹簧特性。
其应用领域包括冲压机、模具、冲孔设备、筛分机、电梯、车辆以及工业缓冲系统等。中空结构和特殊截面形状使弹簧行程比实心橡胶缓冲器更大。

阻尼板和阻尼垫

减震板平铺于机器、装置、基础板或敏感设备下方。其材质包括聚氨酯、弹性体、橡胶、复合材料或多层材料组合等。
减震板通常可按所需形状裁切，并能实现均匀的载荷分布。正确的表面压力至关重要。压力过小或过大都会影响预期的挠度及隔振效果。

型材减震器和减震型材

型材减震器通常由弹性体材料制成，并具有特殊形状的横截面。其力-位移曲线可通过空腔、肋条、加强筋或腔室进行调节。
它们适用于吸收较大的运动质量，用作端部限位装置，或在罕见地越过端位时提供保护。待吸收的能量、可用的挠度、最大允许力以及回弹效应是选择时的决定性因素。

减振机脚

减振机脚将设备的安装、调平与弹性解耦功能相结合。它们通常由可调高的螺纹元件、承重金属板和减振垫组成。
此类支脚简化了安装过程，并可能无需进行刚性锚固。是否允许采用这种方式，取决于机器的动力学特性、重心位置、所涉及的水平力以及安全要求。

弹簧隔振器

弹簧隔振器利用钢制弹簧实现弹性安装。由于其弹簧行程大且刚度低，特别适用于隔离低频振动。
由于金属弹簧本身的阻尼较低，因此通常与弹性体垫片、摩擦元件或粘性阻尼器结合使用。在受到强烈冲击或交变侧向力时，可能需要额外的导向装置和运动限制器。
典型应用包括大型通风机组、泵、压缩机、应急发电机、建筑服务设备以及重型生产机械。

钢丝绳隔振器

钢丝绳隔振器由不锈钢钢丝绳构成，这些钢丝绳在固定条或安装板之间被引导。受载时，单根钢丝会弯曲并相互摩擦。因此，这些元件将弹簧作用与相对较高的阻尼相结合。
钢丝绳隔振器可吸收来自多个方向的冲击和振动。其全金属结构能够耐受极端温度波动、老化、紫外线辐射、多种化学物质以及腐蚀性环境。
其应用领域包括轨道车辆、船舶、航空航天、电子系统、移动设备及军事技术等。

空气弹簧和气动阻尼元件

气动元件以压缩空气作为弹性介质。它们能实现较低的固有频率，从而对低频振动提供良好的隔离效果。根据设计不同，既可用于水平调节，也可用于高度调节。
气弹簧元件适用于精密测量仪器、试验台、机械设备、压力机、车身以及负载变化的系统。但它们需要可靠的压缩空气供应。在自动控制系统中，还需配备阀门、高度传感器和控制组件。
由于空气具有可压缩性并能储存能量，仅靠空气悬架无法实现减震。通常会使用节流阀、容积室或附加减震器来确保受控的动态表现。

液压减震元件

液压减震元件通过让油液流经阀门或预设孔口来产生反作用力。它们能够以受控方式减缓运动，与纯弹性元件相比，回弹现象更少。
该类别包括液压减震器、门和襟翼减震器、运动控制器以及专用振动减震器等。工业减震器构成一个独立的产品类别，专门用于在极限位置吸收能量。

旋转减震器

旋转减震器可减缓旋转和摆动运动。其内部，转子或叶片在粘性介质中运动。由此产生的流体摩擦会产生反扭矩，从而实现受控的开启或关闭。
旋转阻尼器广泛应用于襟翼、盖板、抽屉、座椅、扶手、控制元件、家用电器、车辆内饰以及精密机械组件等领域。
该产品有单作用和双作用两种型号。在单作用旋转阻尼器中，仅对单向旋转进行阻尼，而回程运动则基本不受阻尼影响。重要的选型标准包括扭矩、旋转角度、转速、使用寿命和温度范围。

粘弹性阻尼元件

粘弹性元件将弹性恢复与随时间和速度变化的变形相结合。它们由行为特性介于弹性固体与粘性流体之间的材料构成。
它们可在宽广的频率范围内减振，广泛应用于机械、电子、光学系统、车辆、建筑物及桥梁结构中。其特性通常会显著受温度和载荷频率的影响。

摩擦阻尼器

摩擦阻尼器通过相互压紧的表面之间的相对运动来耗散能量。阻尼力除其他因素外，还取决于接触力、摩擦系数、表面状况和磨损程度。
这些元件结构坚固，能够传递较大的力。在精密应用中，必须考虑粘滑效应以及随使用情况变化的摩擦力。

磁流变阻尼元件

磁流变系统中含有一种流体，其流动阻力可通过磁场进行调节。这使得阻尼力能够快速适应当前的工作条件。
此类半主动系统广泛应用于车辆悬架、机械设备、座椅、建筑物以及专用防护系统中。它们需要传感器、控制系统和电力供应，但通常本身不会向系统中引入任何额外的动能。

电磁阻尼器和涡流阻尼器

涡流阻尼器通过电磁感应产生非接触式反作用力。其运行磨损极小，且可在无机械接触的情况下对运动进行阻尼。
阻尼效果通常与速度相关，并在运动速度极低时减弱。应用领域包括测量仪器、试验台、轨道系统、机械设备以及专用运动机构。
再生式阻尼器可将部分动能转换为电能。在经常产生高水平动能的应用场景中，使用此类阻尼器尤为有益。

减振器和谐振质量阻尼器

减振器由一个附加质量块组成，该质量块通过弹簧-阻尼器系统与待保护结构耦合。其固有频率与扰动振动频率相匹配。
设计合理的阻尼器可在特定频率范围内降低振动振幅。其应用领域包括机械设备、工具、动力传动系统、高层建筑、桥梁及细长结构等。
由于其有效性取决于频率，因此当运行速度可变或系统特性发生变化时，可能需要采用可调式或自适应设计。

主动阻尼系统

主动阻尼系统通过传感器检测运动，并通过执行器产生有针对性的反作用力。控制系统对测量值进行处理，并持续调整反作用力。
主动系统即使在低频下也能有效工作，并能适应不断变化的运行条件。然而，这伴随着更高的技术复杂性、更高的能耗，以及对传感器技术、软件和可靠性的更高要求。

阻尼元件的应用

机械与设备工程

减震元件广泛应用于机床、压力机、泵、压缩机、电机、风机及其他设备中。它们能防止干扰性振动传递至地基和相邻设备，或保护机器免受环境振动的影响。
在精密机械领域，即使微小的位移也会影响加工质量。因此，除了隔振外，在启动和减速过程中的稳定定位和可控行为也至关重要。

自动化与物料搬运技术

在自动化系统中，这些元件可对抓取器、滑块、挡板、工件托架和防护罩的运动进行减震。它们能降低冲击噪音，并保护传感器和敏感部件。
旋转减震器可实现受控的旋转运动，而弹性体减震器和型材减震器则常作为紧凑型限位装置使用。

汽车技术

在车辆中，减震元件用于安装发动机、变速箱、车轴、驾驶室、座椅、排气系统和电子元件。它们可减少振动和结构噪声向车身及乘员舱的传递。
除了舒适性要求外，设计还必须考虑驱动力、路面冲击、温度、与流体的接触以及与安全相关的载荷工况。

轨道交通与造船

轨道车辆和船舶会持续受到振动、冲击以及多变的载荷方向的影响。减震元件可保护设备、内部装潢、驱动装置、管线和电子系统。
钢丝绳隔振器特别适用于涉及剧烈冲击、宽温度范围及高耐腐蚀性要求的应用场景。

建筑与楼宇服务

在建筑中，阻尼元件可将通风系统、泵、制冷机组、电梯和管道系统与建筑结构解耦。这可防止结构传声通过墙壁、天花板和结构框架传播。
在桥梁、高层建筑及其他结构中，粘性阻尼器、摩擦阻尼器或谐振质量阻尼器可限制由风、交通或振动引起的位移。

电气、测量与医疗技术

敏感的电子、光学和医疗设备通常需要受到保护，以防止受到外部振动和冲击的影响。同时，内置的风扇、泵或驱动装置不得将任何干扰性振动传递到外壳上。
此时，紧凑型弹性体支座、空气弹簧元件、钢丝绳隔振器以及经过特殊调谐的粘弹性材料便派上了用场。

航空航天

航空航天系统中的组件会受到剧烈的振动、加速度、冲击和温度波动的影响。阻尼元件可保护电子设备、仪器、座椅、有效载荷和机械组件。
在此，轻量化、明确的性能特征、抗老化性以及在极端条件下的可靠运行尤为重要。

能源与工艺工程

涡轮机、发电机、压缩机、管道和泵系统会产生动态力，这些力可能会传递到结构框架和相连的部件上。适当的支座、管道阻尼器和减振器可降低材料应力并减少噪音。

阻尼元件的优势

• 减震和减振效果显著。
• 可降低结构传导噪声和运行噪声。
• 使机器和设备与周围环境实现解耦。
• 保护敏感部件免受外部应力的影响。
• 可减轻轴承、连接件、外壳和支撑结构所受的载荷。
• 技术部件的使用寿命得以延长。
• 可以提高制造和工艺质量。
• 操作舒适性和工作场所的安全性得以提高。
• 许多设计结构紧凑且无需维护。
• 不同的材料和特性曲线可实现针对具体应用的定制设计。

阻尼元件的局限性

• 调谐不当可能会放大共振，而不是充分减少振动。
• 弹性体的性能会随温度、频率和老化而变化。
• 长期过载会导致蠕变、沉降、开裂或与金属分离。
• 载荷不足可能会导致某些元件的挠度和隔离效果不足。
• 过度的变形可能会损坏元件或导致运动不稳定。
• 弹性元件会释放储存的能量并引起反弹。
• 钢制弹簧通常需要额外的阻尼和横向导向。
• 气动系统需要压缩空气供应，并在必要时进行液位控制。
• 主动和自适应系统增加了集成、控制和维护所需的工作量。
• 并非所有阻尼元件都适合承重或安全关键型功能。

阻尼元件的主要采购标准

阻尼任务

首先，必须确定目标是隔离振动、吸收冲击、减震、降低噪音，还是保护机械终点位置。同样重要的是，干扰是源于机器本身，还是从外部源传递到敏感系统。
振动隔离所需的性能特征与吸收单次强冲击所需的性能特征不同。因此，不应仅根据元件的尺寸或最大承载能力来选择元件。

质量与载荷分布

总质量必须根据阻尼元件的数量和布置进行分配。机器的重心通常并不位于其几何中心。因此，各个安装点可能承受不同程度的载荷。
每个元件应在其预定的载荷范围内工作。载荷分布不均会导致挠度不一致、对中不良以及隔振效果不足。

固有频率与激励频率

为了实现隔振，必须了解最低的相关激励频率以及被安装系统的固有频率。对于旋转机械，基本激励频率通常由最低运行转速决定。其他频率可能源于质量不平衡、活塞运动、齿轮啮合或变化的工艺力。
激励频率与固有频率之间的合理间隙越大，在共振范围以上，隔振效果就越好。转速频繁变化时需要特别谨慎的设计，因为在启动和停机过程中可能会穿越共振范围。

静态刚度与动态刚度

静态刚度描述了在缓慢加载条件下载荷与变形之间的关系。然而，动态刚度对振动行为起决定性作用。
由于这两个数值可能存在差异——特别是在弹性体的情况下——应参考制造商关于动态特性曲线、固有频率和工作范围的技术规格。

阻尼比

高阻尼可减少共振范围内的较大挠度，并使振动更快衰减。然而，过高的阻尼可能会对高频下的隔振效果产生不利影响。
因此，所需的阻尼比取决于正常运行、共振通过和潜在冲击载荷之间的平衡。

载荷方向和运动范围

阻尼元件可承受压缩、剪切、拉伸或多方向的载荷。允许的力值和位移距离会因方向的不同而存在显著差异。
对于多轴运动，必须考虑横向位移、扭转力和潜在的倾覆力矩。与简单的圆柱形缓冲器相比，钢丝绳或特殊的弹性体元件可能更适合此类载荷。

材料

弹性体的选择取决于温度、介质接触、天气暴露以及动态载荷。天然橡胶具有良好的弹性和动态性能，但并不适用于所有类型的油、燃料或与天气相关的暴露环境。
丁腈橡胶、三元乙丙橡胶（EPDM）、硅橡胶、聚氨酯及其他材料各自具有不同程度的耐受性。应根据实际介质、浓度、温度和暴露时间来验证其适用性。

温度与环境

高温和低温会影响许多材料的刚度、阻尼性能和使用寿命。其他因素还包括水分、盐分、紫外线辐射、粉尘、油污、化学物质以及清洁工艺的潜在影响。
在食品生产、医疗技术、洁净室、室外区域或潜在爆炸性环境中，可能需要使用特殊材料、表面处理及符合相关认证的产品。

安装空间与连接

尺寸、安装类型、螺纹、法兰和安装高度必须与设计相兼容。此外，需要留出足够的空间以适应预期的变形和任何横向移动。
阻尼元件不得被相邻部件阻塞，也不得承受不允许的应力。管道、管子及电缆可能跨越安装在弹性支座上的机器，从而将振动传递到周围区域。

冲击载荷与允许挠度

除机器的正常自重外，还必须考虑潜在的冲击、启动转矩、制动力以及紧急情况。某个元件可能能够承受静载荷，但仍可能无法承受发生的冲击能量。
如果弹簧行程受限，可能需要额外的限位装置或安全卡扣。这些装置在正常运行期间不得无意中绕过隔振装置。

安全

在涉及提升力、顶部安装或安全关键组件的情况下，必须使用具有防拔出保护或附加机械防护措施的元件。弹性材料的失效绝不能导致已安装部件失控坠落或脱落。
对于移动应用和地震载荷，可能需要运动限制器和运输锁。

使用寿命与维护

即使没有可见损伤，弹性体也会老化。应定期检查是否有裂纹、永久变形、脆化、膨胀、腐蚀以及弹性体与金属之间的分层现象。
对于气动、液压和主动系统，还必须检查密封性、供压、传感器和控制功能。良好的可 접근性有助于检查和更换。

制造商规格与测试

制造商应提供关于承载能力、行程、刚度、固有频率、阻尼、温度范围和耐化学腐蚀性的可靠规格。根据具体应用，可能需要进行耐久性、老化、腐蚀、冲击、振动和温度测试。
对于要求苛刻的应用，建议进行振动分析或测量。安装完成后，可验证实际测得的振动值是否符合设计目标。

总结

阻尼元件可减少振动、冲击、结构传导噪声及非预期运动。它们能保护机器、设备和结构，提高运行平稳性，并可延长受力部件的使用寿命。
产品范围涵盖紧凑型弹性体和橡胶-金属元件，以及阻尼板、型材阻尼器、弹簧隔振器和钢丝绳隔振器，还包括气动、液压、旋转、电磁和主动控制系统。 各种设计在承载能力、行程、固有频率、阻尼能力和耐环境性方面存在显著差异。
为确保可靠运行，减震元件必须与质量、载荷分布、激励频率、固有频率、载荷方向及环境条件相匹配。仅靠高承载能力并不能保证有效的隔振效果，整个安装系统的动态行为才是决定性因素。

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