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2.1 概述

圖2顯示了一個(gè)理想的，基于簡(jiǎn)諧振子的一個(gè)自由度減振器。它由三個(gè)部分組成：減振質(zhì)量(M)表示被減振的 有 xiao 載荷，在這里顯示為沒(méi)有內(nèi)部共振的單個(gè)質(zhì)量塊。

彈簧（k）支撐載荷并在載荷上產(chǎn)生一個(gè)力：

其中Xe和Xp分別代表地球和有效載荷的（動(dòng)態(tài)）位置。第三個(gè)部件是阻尼器（b），它的簡(jiǎn)圖表示為一個(gè)阻尼器。它將有效載荷（M）轉(zhuǎn)化為熱量，吸收所有動(dòng)能，最 zhong 使系統(tǒng)靜止。這是通過(guò)在有效載荷上產(chǎn)生一個(gè)與它相對(duì)于地球的速度成正比和相反的力來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

Xe的存在在這兩種方程表明，地球振動(dòng)以力的形式傳遞到有效負(fù)載彈簧（k）和阻尼器（b），而不是使用參數(shù)（M）、（k）和（b）來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)，通常是定義一套新的參數(shù)更容易與可見(jiàn)的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。第 yi 個(gè) 是自然共振頻率ω0：

它描述了無(wú)阻尼（b = 0）情況下，系統(tǒng)自由振蕩的頻率，單位為弧度/秒。頻率的單位是周期每秒，或赫茲（Hz），是這個(gè)角頻率除以2π。兩種常見(jiàn)的參數(shù)是用于描述系統(tǒng)中阻尼：品質(zhì)因數(shù)Q或阻尼系數(shù)ξ：

可以表明，該理想化系統(tǒng)的傳遞率為：

圖3中系統(tǒng)的傳遞率與頻率比ω/ω0數(shù)的品質(zhì)因數(shù)Q值。Q值劃分的范圍從0.5到100。Q = 0.5是一種稱為臨界阻尼的 特 shu 情況，是系統(tǒng)在位移和釋放時(shí)不會(huì)超過(guò)平衡位置的阻尼水平。阻尼比ξ只是系統(tǒng)的一部分臨界阻尼的阻尼。我們使用Q而不是ξ，因?yàn)樵?/span>ω=ω0時(shí)，T?Q。圖3中所示的傳遞性有幾個(gè)特征：

● 在區(qū)域ω< <ω0，系統(tǒng)的傳播能力是?1。這僅僅意味著有效載荷跟隨地球的運(yùn)動(dòng)而不提供減振。

● 在區(qū)域ω?ω0，傳播能力大于一，彈簧/阻尼器減振器放大的地面運(yùn)動(dòng)的因素大致等于Q。

● 隨著ω變得大于ω0，遺傳性變得成正比(ω0 /ω)2。在這一區(qū)域，“減振器”帶來(lái)了好處。

● 在區(qū)域ω> >ω0，系統(tǒng)提供的 最 hao 的減振是 最 xiao 程度的阻尼。相反，減振級(jí)別會(huì)隨著阻尼的增加而降低。因此，總有一個(gè)在區(qū)域ω> > >ω0提供減振的權(quán)衡，與ω?ω0時(shí)對(duì)比。

直接施加在載荷上的力傳遞到載荷上的運(yùn)動(dòng)振幅的形式與方程7中所表示的略有不同。該傳遞函數(shù)的單位為位移/力，因此不應(yīng)與傳遞率混淆：

圖4a描繪了這個(gè)函數(shù)與頻率的關(guān)系。與圖3不同，減少Q減少載荷的響應(yīng)頻率，包括該區(qū)域ω> >ω0。

TMC的MaxDamp® 減振器利用這一點(diǎn)，在應(yīng)用中主要干擾是產(chǎn)生在減振有效載荷。圖4b是與圖4a所示曲線相對(duì)應(yīng)的載荷的時(shí)域響應(yīng)。這個(gè)圖也說(shuō)明了系統(tǒng)一旦受到干擾后的衰變。衰變的包膜是exp（-ω0 t/2 Q）。

在真實(shí)系統(tǒng)和圖2所示的簡(jiǎn)單模型之間有一些顯著的區(qū)別，顯著的是真實(shí)系統(tǒng)有6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。在大多數(shù)系統(tǒng)中，自由度不是獨(dú)立的，而是強(qiáng)耦合的。例如，“水平傳遞函數(shù)”通常顯示兩個(gè)共振峰，因?yàn)橛行лd荷的水平運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致傾斜運(yùn)動(dòng)，反之亦然。對(duì)這種耦合類型的詳細(xì)描述超出了本目錄的范圍。

2.2 氣動(dòng)減振器

圖5顯示了一個(gè)簡(jiǎn)化的氣動(dòng)減振器。減振器的工作原理是體積（V）中的壓力作用在活塞（a）的面積上，以支持負(fù)載對(duì)抗重力。

增強(qiáng)滾動(dòng)橡膠隔膜在氣罐和活塞之間形成密封。減振器內(nèi)的壓力由高度控制閥控制，該閥感知有效載荷的高度，并向減振器充氣，直到有效載荷“漂浮”。氣動(dòng)減振器有很多優(yōu)點(diǎn)?？梢钥闯觯撝Ъ苌嫌行лd荷的諧振頻率近似為：

其中g為重力加速度（386 in/s2或9.8 m/s2）， n為空氣的氣體常數(shù)，等于1.4。不像鋼卷彈簧，這個(gè)共振頻率是幾乎獨(dú)立的質(zhì)量的有效載荷，和高度控制閥總是帶來(lái)的有效載荷回到相同的工作高度。*氣體彈簧也是非常輕的，消 chu 了任何可能降低減振器性能的內(nèi)部彈簧共振。

減振器的負(fù)載能力是由活塞的面積和隔膜所能承受的 最 da 壓力決定的，也就是這兩個(gè)數(shù)字的乘積。通常的額定壓力為80 psi。這使得一個(gè)4英寸的活塞可以支持1000磅的負(fù)載（例如）。雖然簡(jiǎn)單的減振器在圖5中工作，它有非常少的水平減振和有非常小的阻尼。

*公式9假設(shè)減振器的壓力與大氣壓力相比較高。輕負(fù)載減振器將表現(xiàn)出稍高的共振頻率。

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