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减震橡胶制品有哪些应用场景?未来发展潜力如何?

   2023-10-31 贤集网9860
核心提示:近年来,橡胶作为理想的减振材料,得到了广泛应用。其出色的性能和低成本使其成为多个行业的首选,展现出强大的市场竞争力。那么,橡胶减震器究竟凭借何种优势在市场上脱颖而出呢?
近年来,橡胶作为理想的减振材料,得到了广泛应用。其出色的性能和低成本使其成为多个行业的首选,展现出强大的市场竞争力。那么,橡胶减震器究竟凭借何种优势在市场上脱颖而出呢?



橡胶具有卓越的弹性和粘度,能有效阻尼振动,成为理想的减振材料。橡胶分子间的相互作用限制了分子链的运动,表现出粘性特性,这种特性导致应力和应变的不平衡。橡胶的高弹性和高粘度使其能承受交变应力而不疲劳,具有极大的线性柔韧性,可拉伸至断裂而不失去弹性。



橡胶不同于其他材料,它无法被压缩,只会发生弹性变形而不改变体积。其压缩强度远大于拉伸强度,伸长率通常比收缩区间长六倍左右,这使得橡胶具有出色的减震、隔音和缓冲功能。



橡胶的长链分子结构和微弱的分子间二次力赋予了它独特的粘弹性功能,因此具有优异的减震、隔音和缓冲能力。橡胶元件能广泛应用于阻挡振动和吸收冲击,得益于其迟滞、阻尼和可逆大变形的特性。



除了上述特性,橡胶还具有滞后性和内部冲突的特点,通常用损耗因数来衡量其减震效果。损耗因数越大,橡胶的阻尼生热越显著,减震效果也更为显著。因此,橡胶具备优良的减震性能,使其成为市场上备受青睐的减震材料。



橡胶减震器之所以在市场上具备如此强大的竞争力,源于其出色的弹性、粘度以及优异的减震、隔音、缓冲功能。这使得橡胶在多个领域得到广泛应用,成为市场上不可或缺的重要材料。橡胶减震器凭借这些优势在市场上占据了重要位置,受到广泛关注和青睐。其性能优越,不仅能够满足工业领域对减震、隔音、缓冲的需求,还在日常生活中得到了广泛应用。



随着科技的发展,橡胶减震器的种类也越来越多,用途也越来越广,以下从橡胶减震器的应用领域对其发展和应用前景进行概述。



1、铁路机车及铁路轨枕垫用橡胶减震制品



据统计,国内铁路和机车使用的各种橡胶材料和部件约有1万多种,消耗橡胶约10 kt/a。随着铁路机车车速的提高,对线路的动力作用急剧增加,引起线路、轮箍及机车行走部分的元件产生剧烈的磨损,铁路机车各部位对抗震性的要求越来越高,橡胶减震器应用越来越普及,因而减震橡胶制品在机车上的应用品种和数量越来越多。铁路机车上的减震橡胶制品主要有中央支承橡胶堆体、轴箱拉杆橡胶弹簧体、旁承橡胶堆、电机悬挂橡胶垫、弹性车轮、弹性齿轮、橡胶空气弹簧、传动装置的弓形橡胶块和橡胶球铰、车钩橡胶缓冲器等。应用于机车上的橡胶减震器,其主要作用是承受压缩应力、剪切应力和扭转力矩,以及同时承受2种或2种以上的应力复合作用。



随着我国铁路建设的飞速发展,铁路轨枕也由枕木逐渐改换为混凝土轨枕。改换后虽然轨枕的使用寿命延长,轨道框架结构的稳定性提高,但轨道的弹性显著下降,造成了轨道对轮轨冲击的缓冲性变劣。为提高混凝土轨枕的缓冲性能,减少轨枕对道床的冲击力,增加绝缘性,目前国内外均采用弹性高聚物来解决混凝土轨枕轨道的弹性问题。橡胶轨枕垫就是用于钢轨和混凝土轨枕之间或枕下的弹性垫(此外还有软土橡胶轨枕垫、层压木轨和塑料轨枕垫等),橡胶轨枕垫以其独特的弹性和良好的绝缘性能而被广泛地应用于铁路线上。



根据用途不同,混凝土轨枕橡胶垫板一般分为枕上(钢轨下)垫板和枕下垫2种类型。橡胶轨枕垫由于长期裸露在大气中和置于枕底下使用,不断经受机车经过时的震动和冲击,因此要求具有良好的耐自然老化、耐热、耐寒以及良好的弹性和缓冲、吸震性能,此外还要具有较好的耐磨、电绝缘、抗压及抗剪切等性能。在配方设计时最重要的是要考虑材料的耐久性和成本的低廉。常用的主体材料有NR,SBR,BR,CR,EPDM等。



2、建筑工程用橡胶减震制品



由于地震等无法避免的自然灾害,建造抗强烈地震的建筑物和构筑物是建筑工程领域的重要课题。同时,日益增长的交通密度导致更大的震动传递和噪音污染,土木建筑的震动和噪音的隔离也成为亟待解决的问题。



自1966年美国率先在阿巴尼大厦中使用隔震橡胶支座后,日本、法国、新西兰和我国也相继在一些重要建筑物中使用隔震橡胶支座。在目前建成的基础隔震建筑物中,80%以上的建筑物采用叠层橡胶隔震支座系统抗震。叠层橡胶支座不仅在桥梁建设工程中广泛应用,而且已用于建筑物的底座,用来隔绝震源、地震防护和水域建筑物的隔震。实践证明,这些使用隔震橡胶支座的建筑物能经受强烈的地震考验,如在1994年1月的美国洛杉矶大地震和1995年1月的日本神户大地震中,采用叠层隔震橡胶支座系统的建筑物都显示出优异的抗震效果,不仅建筑物未倒,而且内部的设施也未被破坏。因此,近年来叠层隔震橡胶支座在国内外的应用更为广泛。目前,我国已有数百栋建筑物使用叠层隔震橡胶支座。许多试验结果表明,采用隔震橡胶支座隔震的工程,不仅可以降低对上部结构的破坏程度,而且楼房的高度限值和安全距离均可适当放宽。由于隔震橡胶支座外表面是较厚的橡胶层,使钢板和黏合橡胶层不因环境的影响而性能下降,其使用寿命可达95 a以上。橡胶支座的耐久性和耐燃性已为许多试验和实例证实完全能够满足建筑物设计寿命的要求。此外,隔震橡胶支座在公路、铁路、地铁等沿线建筑物及水域建筑物的隔震方面也有广泛应用。



海军东海工程设计院牛金龙等研究了房屋建筑中采用橡胶支座的顶层消能减震的基本方法及基本原理,从理论上分析了这种消能减震方法的减震效果,通过模型试验和工程实例说明这种减震方法在房屋建筑中取得的良好减震效果。它的减震效果一般在10%-40%,消能减震不仅可用于旧房的抗震设防,也可用于新建房屋的减震;不仅可用于多层,也可用于高层,特别是利用隔热层减震,可作为房屋抗震的多道防线之一,且不会影响房屋的使用功能,是一种较理想的减震方法。郑文博等研究了减震橡胶支座的发展趋势及其在楼房建筑减震方面的应用,指出减震橡胶支座在结构方面更趋于多类型减震支座的兼容设置;橡胶选择上向多胶种并用发展;黏合剂选择上更强调特殊性和针对性;使产品成为一种新型的叠层橡胶结构件,它与空气弹簧组成的三维系统减震件有更好的防震效果。



3、汽车用橡胶减震器



随着社会经济的发展,国内外汽车的改型换代相当频繁,汽车工业正面临一个迅速变革的时期,发展的特点是在保证驾驶安全性、乘坐舒适性、行驶高速性以及豪华性的前提下,进一步提高汽车的使用寿命。减震制品用于控制汽车的震动和噪声及改善其操纵稳定性,一般置于汽车发动机机架、压杆装置、悬挂轴衬、中心轴承托架、颠簸限制器和扭振减震器等部位,以改善汽车的安全性和舒适性。减震制品可分为支架类、轴衬类、缓冲类和阻尼类四大类,主要要求减震性、耐热性和耐疲劳性好。汽车减震橡胶制品包括发动机支座、悬挂构件、橡胶弹簧、橡胶空气弹簧和碰撞橡胶防护件等。近年来,为提高汽车的安全性、舒适性和操作性,汽车用减震橡胶制品的品种和数量不断增多,如一辆轿车上减震橡胶制品的数量已达50-60件。



发动机及传动操作系统用橡胶减震器用来隔绝震源的震动。传动部分的减震采用多边联轴节、阻尼离合器。前、后悬挂装置上使用的减震器不仅要承担车体重量,还要使车体不致传递车轮的上下振动,抑制簧下质量的不规则运动,传递动力和制动力。橡胶缓冲器是车体的重要减震器之一,其结构形式是2块金属板之间夹有橡胶层,利用橡胶的剪切变形达到缓冲的目的。近期又开发出充氮气、与减震器油共存的筒式缓冲器,特点是提高缓冲器的载荷能力(最高达20 MPa),减震效果好,且延长其使用寿命。汽车用橡胶减震器采用的橡胶材料以NR和SBR为主。为改进减震制品的耐热性,已开始用IR,IIR,CR,EPDM等作主体材料。热塑性弹性体也将用于部分减震制品,如车身与底盘的减震器等。如浙江海门橡胶厂采用NR/CR并用研制出了轿车底盘弹簧座减震器,效果良好。



4、桥梁用橡胶减震器



在桥梁工程中,梁式桥桥跨的两端需设置支座。支座的主要作用是把桥跨结构上的全部载荷(包括恒载和活载)可靠地传递到桥墩上,并承受桥跨结构因载荷作用所发生的端部水平变位、转角等变形;其次是适应因温度和湿度的变化而引起的胀缩。桥梁支座有固定与活动支座2种,前者是为固定桥跨结构在桥墩上的位置,可使桥跨结构的端点自由转动而不能移动;后者不仅使端部支点能自由转动而且要求能自由移动,承受桥跨结构因温度变化、混凝土收缩及载荷等因素引起的伸缩变位。



国外20世纪50年代末开始使用橡胶支座,至60年代世界上已有许多国家应用。桥梁橡胶支座与其他刚性支座相比,不仅工作性能可靠,而且具有结构简单、材料来源充足、加工制造容易等优点。由于橡胶支座能适应宽桥、曲线桥和斜交桥的上部结构在各个方向的变形,故目前不仅在中小跨径公路桥梁、城市桥梁及铁路桥梁上得到广泛应用,而且在大跨径的桥梁上也大量使用。目前在桥梁工程上广泛使用的是普通板式、聚四氟乙烯板式和盒式橡胶支座3种类型。桥梁橡胶支座对橡胶主体材料的选择原则,是在满足工程性能要求的前提下,结合使用环境条件的要求,基本上选用NR、CR、EPDM、IIR和氯化IIR等。桥梁橡胶支座制造工艺多用模压。生产过程是橡胶经塑炼后与配合剂按配方制成混炼胶,经停放、回炼和压延出片,剪成一定规格的半成品胶片。半成品装模后在平板硫化机上加压硫化。硫化过程要注意避免成品厚薄不均及钢板的移动。



在桥梁橡胶支座中,铅芯橡胶支座是在普通减震阻尼橡胶支座中部竖直地灌铅制成。灌铅的目的一是提高支座的吸能效果,确保支座有适度的阻尼;二是增加支座的早期刚度,对控制风反应和抵抗地基的微震动有利。由这种橡胶支座组成的隔震系统作为主导产品,已广泛应用于国外的大中型桥梁,并取得了良好的效果。高阻尼橡胶支座是采用高阻尼橡胶材料制造的。高阻尼橡胶可以通过在NR或合成橡胶中掺入石墨得到,根据石墨的掺入量可调节材料的阻尼特性。和铅芯减震阻尼橡胶支座一样,高阻尼减震橡胶支座同时具备隔震器和阻尼器两方面的功能,可在隔震系统中独立使用。



行业现状:国产产能建设投入增加,产业市场规模扩大



受汽车等行业发展拉动,我国减震器行业持续扩容。2021年,国内减震器市场产品生产产量约3亿支,同比保持增速;行业市场规模达139.8亿元,同比增长9.22%。



2022年,我国悬挂系统及零件(含减震器)进出口贸易量分别为7.86万吨、92.54万吨,同比变化率分别为-16.27%、6.88%;进出口贸易规模分别为10.38 亿美元、43.21亿美元,同比变化率分别为-8.13%、12.6%。国内减震器行业出口规模远高于进口规模,且呈逐年上升态势。



2022年,国内悬挂系统及零件(含减震器)产品进出口贸易价格分别为13206.69美元/吨、4669.76美元/吨,同比增长率分别为9.73%、5.35%。近年来,国内外减震器产品交易价格呈现上涨态势,且国内减震器进口产品价格远高于出口产品价格。由于行业起步时间较晚,我国减震器行业技术水平仍与行业发展国家有较大差距,国内中低端产能偏多,高端性能产品仍较为依赖于进口贸易,同时,受上游原材料价格上涨及市场供需偏紧影响,行业进口价格有较大幅度上升。



随着新能源汽车等产业发展,我国投资市场减震器产品项目投建项目数量不断增加,如中鼎减震橡胶减震制品研发及生产基地迁扩建项目(一期)、浙江亚之星汽车部件有限公司新增年产500万支汽车减震器扩建项目、安徽鸿胜汽车科技有限公司年加工60万只减震器项目、十堰东风采埃孚减振器有限公司二期新工厂建设项目、天纳克常州工厂电控减振器产线扩建二期项目、日立安斯泰莫底盘系统(苏州)有限公司新能源汽车用减震器扩建项目等,国产减震器生产能力不断提升。此外,值得注意的是,近年来国内减震器投建项目多为高性能、高精密减震器产品,行业高端减震器产品生产技术水平持续提高。



发展趋势:新能源汽车持续拉动市场,高精密产品国产化率有望提升



1、新能源汽车持续拉动市场,行业规模加速扩容



2022年,我国汽车产业产销量分别为2702.1万辆、2686.4万辆,同比变化率分别为3.4%、2.1%;其中,新能源汽车产销情况分别为705.8万辆、688.7万辆,同比增长率分别达96.9%、93.4%。随着国家政策扶持推动及后疫情时代到来,国内汽车产业有望加速恢复,特别是作为未来市场发展最热的产业之一——新能源汽车行业将进入爆发增长阶段,将持续拉动我国减震器行业需求市场增长,推动行业市场扩容。



2、市场减震需求提升,高精密产品国产化率有望提升



随着居民生活水平提升、科技技术水平发展,市场对减振器系统智能性、舒适性等性能要求将持续提高,行业市场研发投入将不断增加,阻力可调式减震器或将逐步成为主流减震器,行业产品智能性不断提高,持续迎合、满足消费市场减震调节需求。



值得注意的是,自适应可调减震器、复合型减振器、智能减振器、电磁流减振器等将代表未来减震器行业产品主要发展方向,同时,在汽车轻量化的不断推进下,重量更轻/体积更小/性能更高的半主动/主动减振器系统将成为市场需求的重点。高精度、高密封性、更好的使用性能将成为未来减震器发展主要特点,国内减震器市场投资将持续偏向高端产品产能项目建设。随着我国减震器行业发展,国产高性能产品供给能力有望获得进一步突破。

原文链接:https://www.xianjichina.com/special/detail_534686.html
来源:贤集网

 
标签: 橡胶
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