一个理想的减振器

2.1 概述

图2显示了一个理想的，基于简谐振子的一个自由度减振器。它由三个部分组成：减振质量(M)表示被减振的 有 xiao 载荷，在这里显示为没有内部共振的单个质量块。

弹簧（k）支撑载荷并在载荷上产生一个力：

其中Xe和Xp分别代表地球和有效载荷的（动态）位置。第三个部件是阻尼器（b），它的简图表示为一个阻尼器。它将有效载荷（M）转化为热量，吸收所有动能，最 zhong 使系统静止。这是通过在有效载荷上产生一个与它相对于地球的速度成正比和相反的力来实现的：

Xe的存在在这两种方程表明，地球振动以力的形式传递到有效负载弹簧（k）和阻尼器（b），而不是使用参数（M）、（k）和（b）来描述一个系统，通常是定义一套新的参数更容易与可见的质量弹簧系统。第 yi 个 是自然共振频率ω0：

它描述了无阻尼（b = 0）情况下，系统自由振荡的频率，单位为弧度/秒。频率的单位是周期每秒，或赫兹（Hz），是这个角频率除以2π。两种常见的参数是用于描述系统中阻尼：品质因数Q或阻尼系数ξ：

可以表明，该理想化系统的传递率为：

图3中系统的传递率与频率比ω/ω0数的品质因数Q值。Q值划分的范围从0.5到100。Q = 0.5是一种称为临界阻尼的 特 shu 情况，是系统在位移和释放时不会超过平衡位置的阻尼水平。阻尼比ξ只是系统的一部分临界阻尼的阻尼。我们使用Q而不是ξ，因为在ω=ω0时，T≃Q。图3中所示的传递性有几个特征：

● 在区域ω< <ω0，系统的传播能力是≃1。这仅仅意味着有效载荷跟随地球的运动而不提供减振。

● 在区域ω≃ω0，传播能力大于一，弹簧/阻尼器减振器放大的地面运动的因素大致等于Q。

● 随着ω变得大于ω0，遗传性变得成正比(ω0 /ω)2。在这一区域，“减振器”带来了好处。

● 在区域ω> >ω0，系统提供的 最 hao 的减振是 最 xiao 程度的阻尼。相反，减振级别会随着阻尼的增加而降低。因此，总有一个在区域ω> > >ω0提供减振的权衡，与ω≃ω0时对比。

直接施加在载荷上的力传递到载荷上的运动振幅的形式与方程7中所表示的略有不同。该传递函数的单位为位移/力，因此不应与传递率混淆：

图4a描绘了这个函数与频率的关系。与图3不同，减少Q减少载荷的响应频率，包括该区域ω> >ω0。

TMC的MaxDamp® 减振器利用这一点，在应用中主要干扰是产生在减振有效载荷。图4b是与图4a所示曲线相对应的载荷的时域响应。这个图也说明了系统一旦受到干扰后的衰变。衰变的包膜是exp（-ω0 t/2 Q）。

在真实系统和图2所示的简单模型之间有一些显著的区别，显著的是真实系统有6个自由度的运动。在大多数系统中，自由度不是独立的，而是强耦合的。例如，“水平传递函数”通常显示两个共振峰，因为有效载荷的水平运动导致倾斜运动，反之亦然。对这种耦合类型的详细描述超出了本目录的范围。

2.2 气动减振器

图5显示了一个简化的气动减振器。减振器的工作原理是体积（V）中的压力作用在活塞（a）的面积上，以支持负载对抗重力。

增强滚动橡胶隔膜在气罐和活塞之间形成密封。减振器内的压力由高度控制阀控制，该阀感知有效载荷的高度，并向减振器充气，直到有效载荷“漂浮”。气动减振器有很多优点。可以看出，该支架上有效载荷的谐振频率近似为：

其中g为重力加速度（386 in/s2或9.8 m/s2）， n为空气的气体常数，等于1.4。不像钢卷弹簧，这个共振频率是几乎独立的质量的有效载荷，和高度控制阀总是带来的有效载荷回到相同的工作高度。*气体弹簧也是非常轻的，消 chu 了任何可能降低减振器性能的内部弹簧共振。

减振器的负载能力是由活塞的面积和隔膜所能承受的 最 da 压力决定的，也就是这两个数字的乘积。通常的额定压力为80 psi。这使得一个4英寸的活塞可以支持1000磅的负载（例如）。虽然简单的减振器在图5中工作，它有非常少的水平减振和有非常小的阻尼。

*公式9假设减振器的压力与大气压力相比较高。轻负载减振器将表现出稍高的共振频率。

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