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平稳安静

汽车行业开始越来越多地使用减振器(也称作质量阻尼器),以防止车内振动。瓦克的固体硅橡胶具有强大的减振作用,并且有助于正确调整部件的振动性能。它们可将振动能转化为热能。

新车车主在行车途中遇到车内振动或咯吱作响时往往会不淡定。网上车主论坛更是充斥着这样的抱怨:“车子行驶了6,400公里,方向盘突然开始出现高频振动,就连踏板、加速器以及高舒适型座椅处也能感觉到振动,”某德国高档车型的车主在一个车主论坛上声称。“起初,只能感觉到非常轻微的振动,但20分钟过后,就让人极其抓狂。”

不过,振动不仅让人感到不快,并且至少在主观方面给人留下质量低劣的印象——这种振动甚至会造成材料疲劳。由于轮胎与地面接触,驱动装置和底盘就会产生振动。通常情况下,如上所述,振动会传导到其他振动部件,如变速杆、仪表板和方向盘。如果振动部件足够大,它们就会发出声波。这就会进一步产生嗡嗡作响的恼人噪音。

两种方法可供选择

为了消除振动及相关噪音,但不改变汽车的基本设计,汽车生产商基本上有两种方法:要么防止振动从强振区域传导至其他区域,要么稳定振动部件。对于第一种补救方法,它们需要使用振动解耦阻尼元件;对于第二种补救方法,它们则需要使用减振器(也称作质量阻尼器)这两种方法都会提高行驶舒适性,提升整体质量,并且有助于避免产生振动损伤。

近年来,令人讨厌的振动问题在汽车领域愈演愈烈。发动机小型化和结构轻便化是造成这一现象的主要原因。与气缸容量较大的传统四缸或六缸发动机相比,气缸容量较小的大功率发动机振动幅度更大。轻型部件和组件导致重量大幅减少,但与重型部件相比,更容易出现振动。因此,使用减振器尤其日益受到青睐。

选对组件,效果非凡

测量ELASTOSIL® R 752的回弹性能:柱塞摆回幅度越小,其吸振能力越好。

这种减振器可直接作用于振动组件。如果将其正确安装在振动组件振动幅度最大的位置,就能显著减少令人讨厌的振动,并能稳定组件。

减振器是一种可振动的质量弹簧阻尼系统,由金属内核和橡胶弹性护套组成。金属内核充当振荡质量,护套则起着弹簧和减振器的作用。组件出现令人讨厌的振动同样也会引发减振器的剧烈振动。通过不断吸收振动能量,减振器几乎可以完全阻止激振的发生。不过,这种方法只有在减振器与即将消除的振动调谐共振时才能奏效,即减振器的自然频率与激振的频率完全相同。

通过控制金属内核的重量以及弹性体的动态机械性能才能调整自然频率。动态机械性能主要用于描述弹性体在面对随时间改变的作用力时的粘弹特性。如果随时间推移定期发生变化的作用力作用于弹性体,材料就会定期发生形变——但要经过一段延时。形变越滞后于作用力,材料的减振作用就越强,弹性就越低。

富有弹性又减振

ELASTOSIL® R 752

该产品系列的有机硅固化形成的弹性体在弹性方面明显不如标准硅橡胶。因此,它们具有强大的减振作用。

一般而言,减振器使用的弹性体必须具有足够的弹性,才能用作缓冲材料。不过,它还必须具备减振性能,这样才能将部分振动能转化为热量。损耗因子代表的是转化为热量的能量。其描述的是转化为热量的能量与弹性储存在弹性体中的能量之间的比例。损耗因子直接取决于形变滞后于作用力的程度。

更大的自由度

损耗角的动态机械分析下柱塞处于振动之中。随后测量传导至上柱塞的振动程度。

瓦克提供了多种具有不同振动性能的固体硅橡胶,适用于生产减振器。瓦克集团近期完善了ELASTOSIL® R 752产品系列,其固化橡胶具有显著的减振作用。“它们让有机硅制造商在定制满足客户不同要求的减振器方面较之前有了更大的自由度,”负责该专用有机硅开发工作的瓦克博格豪森生产基地应用实验室负责人Christof Wörner博士说。

所有ELASTOSIL® R 752固化橡胶(其中包括该有机硅系列所涵盖的所有硬度)的损耗因子介于0.23-0.28之间。“因此,这些有机硅弹性体可将20%以上的振动能转化为热量,这是非常不错的,”Wörner解释说。中等硬度的标准有机硅弹性体的损耗因子约为0.15;高弹性系列的损耗因子只有约0.07。ELASTOSIL® R 752的一大特色是能大幅减少振动。“市场上的任何其他有机硅几乎都无法让损耗因子达到如此高的数值,”Wörner强调说。

“Elastosil®R 752让有机硅生产商在定制满足客户不同要求的减振器方面较之前有了更大的自由度。”

Christof Wörner博士, 瓦克有机硅汽车技术市场经理

宽频范围

因此,ELASTOSIL® R 752为减振器生产商开辟了新的应用空间。如果具有显著减振作用的有机硅弹性体被用作弹簧减振元件,减振器就能在相对较宽的频率范围内减少振动——ELASTOSIL® R 752可用于制作宽频减振器。标准有机硅甚至高弹性有机硅都无法做到这一点。

事实上,ELASTOSIL® R 752有机硅可在较宽的频率范围内用于调整减振器,并已被用于生产汽车驱动轴的内管减振器。

驱动轴可将发动机的扭矩传递到车轮上。汽车行驶过程中,驱动轴中的弯曲振动不断加剧。这主要是由于路面颠簸以及在加速和刹车过程中驱动轴转动次数发生巨大改变等因素造成。此外,传动轴失衡也会引发弯曲振动。振动轴在不同频率下的振动状态不同。应当尽可能有效减少弯曲振动,否则这种振动将对驾驶舒适性造成重大影响。

管内减振器

由于重量方面的原因,现代汽车的驱动轴通常采用中空设计,即管状设计。这意味着驱动轴内的空间足以容纳减振器。如果减振器能在足够宽的频率范围内正确调整,并安装在中空轴的中心位置,就能弱化弯曲振动,令人无法察觉。

ELASTOSIL® R 752固体有机硅可以制作理想的内管减振器用弹性体部件。由于其损耗角较大,这种有机硅可在确保驾驶舒适性的频率范围内提供稳定传动轴所需的条件。此外,固化橡胶还具有有机硅所有的典型特性,如耐热性、低温柔性和抗老化性——这也是其胜过有机橡胶的一大优势。不同于有机弹性体,有机硅的损耗因子在-50至+200 °C的较大温度范围内只会发生略微变化。因此,无论是在北方寒冷的冬季夜晚,还是最炎热的沙漠地区,内管减振器都能正常发挥性能。

“ELASTOSIL® R 752固体硅橡胶具有显著的减振作用,并能经济高效地生产减振部件,甚至是批量生产,”瓦克有机硅橡胶解决方案业务团队负责人Wolfgang Schattenmann博士解释说。所有经过氧化物固化的固体硅橡胶都能通过传统模压成型工艺和注射成型工艺进行加工。

其应用领域并不局限于汽车技术。“毕竟,无论哪里出现了恼人的振动,减振器都能手到擒来,”Schattenmann说。

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