在過(guò)去幾年里，消費(fèi)觀念和對(duì)質(zhì)量的期望大幅提升。 這一點(diǎn)在汽車(chē)行業(yè)表現(xiàn)尤為明顯，如今，甚至連經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)的車(chē)主也要求享受原本豪華轎車(chē)專(zhuān)享的安靜程度和手感。 這種期望也蔓延到了其他消費(fèi)產(chǎn)品，例如手機(jī)、家具、電子產(chǎn)品和電器。

對(duì)于許多消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，品質(zhì)和奢華等同于他們?cè)诓僮鏖_(kāi)關(guān)、控件或轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)體會(huì)到的手感和噪聲。 阻力太大、操作太多和噪音太大相當(dāng)于質(zhì)量太差。 問(wèn)題是，僅僅提供良好的感受和消除噪音便會(huì)導(dǎo)致高昂的成本。

為了提供消費(fèi)者期望的質(zhì)量水準(zhǔn)，并同時(shí)控制成本，許多制造商開(kāi)始轉(zhuǎn)向?qū)ｉT(mén)配制的名為阻尼化合物的潤(rùn)滑油。 這些產(chǎn)品能夠幫助提供高品質(zhì)的手感、安靜程度和運(yùn)動(dòng)控制，同時(shí)成本只是精密機(jī)械設(shè)備、特殊材料或重新設(shè)計(jì)的一小部分。

低成本，高品質(zhì)

對(duì)消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用更高質(zhì)量水平的需求在汽車(chē)行業(yè)中表現(xiàn)最為明顯，尤其是在電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車(chē) (EHV) 的擴(kuò)展之后。 由于此類(lèi)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音有所降低，因此車(chē)主們要求提升安靜程度和流暢程度。 這種期望也蔓延到了其他消費(fèi)產(chǎn)品。 除了消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用，安靜、流暢的操作還是醫(yī)療設(shè)備和航天系統(tǒng)等高新技術(shù)設(shè)備的重要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

在過(guò)去，要滿(mǎn)足這些要求需要采用精密制造的零部件或特殊材料。 而現(xiàn)在，專(zhuān)門(mén)配制的名為阻尼化合物的潤(rùn)滑脂可以提供高品質(zhì)的手感、降噪效果和敏感的運(yùn)動(dòng)控制。

對(duì)于需要在不犧牲質(zhì)量的前提下降低產(chǎn)品成本的設(shè)計(jì)工程師而言，阻尼化合物可以成為非常有用的工具。 這些材料可以像傳統(tǒng)潤(rùn)滑脂一樣減少磨損并隔絕灰塵和濕氣。 但它們的主要用途是控制機(jī)械和機(jī)電設(shè)備的運(yùn)動(dòng)和噪音。 它們能夠以極低的成本將設(shè)備生澀、嘈雜的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲿车氖指泻蛶缀鯚o(wú)聲的操作。

擴(kuò)大范圍

阻尼化合物的概念迄今已有 60 多年的歷史。 它們最初被用于微調(diào)顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡和雙筒望遠(yuǎn)鏡的動(dòng)作。 其用途很多年都局限在光學(xué)儀器中，因?yàn)樵缙谂浞降牡蜏匦阅芊浅Ｓ邢蕖?那些材料在室溫下表現(xiàn)良好，但在低溫下會(huì)變得非常粘稠，導(dǎo)致零部件難以移動(dòng)。 不過(guò)，人工合成的阻尼化合物改變了這種狀況，這些阻尼化合物可以在較大的溫度范圍內(nèi)工作。

開(kāi)關(guān)制造商是最早利用這類(lèi)新材料的廠商之一，尤其是在汽車(chē)行業(yè)，低溫設(shè)計(jì)目標(biāo)一般是零下 40 攝氏度。開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)者發(fā)現(xiàn)，在止動(dòng)開(kāi)關(guān)上添加少量阻尼化合物能夠有效降低塑料與塑料接觸造成的噪音，而這噪音會(huì)讓消費(fèi)者覺(jué)得品質(zhì)不高。

此外，阻尼化合物還可以為手動(dòng)致動(dòng)的開(kāi)關(guān)提供流暢手感，而不必耗費(fèi)高昂成本來(lái)構(gòu)造符合更嚴(yán)格公差的零部件或使用更加昂貴的材料。 這些年來(lái)，阻尼化合物打入了眾多元件行業(yè)，例如電位器、離合器、彈簧、螺絲、齒輪、鉸鏈、電磁閥、轉(zhuǎn)向軸和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。

工作原理

傳統(tǒng)潤(rùn)滑脂的配制方法是將油和使油固定的增稠劑混合到一起。 當(dāng)旋轉(zhuǎn)的軸承、滑動(dòng)的元件或其他裝置向潤(rùn)滑脂施加了剪切力時(shí)，增稠劑就會(huì)將油釋放以潤(rùn)滑移動(dòng)的零部件。 傳統(tǒng)潤(rùn)滑脂和阻尼化合物之間的主要區(qū)別就在于剪切阻力，這與潤(rùn)滑油的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。 阻尼化合物通常采用粘稠的高分子量合成液配制，因此與傳統(tǒng)潤(rùn)滑脂相比，剪切阻力要高得多。

除了減少?lài)Ш媳砻嬷g的摩擦，該剪切阻力還可提供比傳統(tǒng)潤(rùn)滑脂更高的阻尼。 這反過(guò)來(lái)又賦予了阻尼化合物精確控制運(yùn)動(dòng)及降低或消除噪音的能力。

阻尼化合物可通過(guò)自動(dòng)分配裝置、空氣噴射、噴涂或刷涂等方式應(yīng)用。 由于這些化合物易于附著到移動(dòng)的零部件，因此嚙合表面并不接觸。 事實(shí)上，它們?cè)诨衔锉旧韮?nèi)移動(dòng)，從而消除了通常伴隨著金屬與金屬、金屬與塑料或塑料與塑料之間的接觸而存在的噪音。

其結(jié)果便是靜音操作。 更重要的是，由于通過(guò)潤(rùn)滑脂移動(dòng)零部件需要一定的力量，因此高剪切阻力能夠在確保平穩(wěn)的增量運(yùn)動(dòng)的同時(shí)防止后沖和慣性移動(dòng)。

阻尼化合物讓設(shè)計(jì)師能夠調(diào)整制動(dòng)設(shè)備所需的扭矩。 這讓他們能夠經(jīng)濟(jì)高效地設(shè)計(jì)用戶(hù)體驗(yàn)。 移動(dòng)使用阻尼化合物潤(rùn)滑的設(shè)備所需的力的大小主要取決于基液。 隨著分子量的增大，剪切阻力和扭矩也隨之增大。 較大分子量的流體具有較大的內(nèi)部剪切阻力，因此需要更大的扭矩或力來(lái)移動(dòng)元件。

通過(guò)控制剪切阻力，設(shè)計(jì)師可以精確微調(diào)手動(dòng)操作設(shè)備的手感。 還有一個(gè)好處是，阻尼化合物的粘稠性有助于隔絕濕氣、灰塵和其他污染物，從而延長(zhǎng)元件的使用壽命。

什么是蜂鳴聲？

消費(fèi)者判斷品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)通常是設(shè)備的手感和聲音。 消費(fèi)者對(duì)這些方面的看法是如此重要，以至于很多制造商（特別是在汽車(chē)行業(yè)）成立了專(zhuān)門(mén)的工程小組來(lái)消除蜂鳴聲、異響 (BSR) 或噪音、振動(dòng)與聲振粗糙度 (NVH)。

阻尼化合物是幫助設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)觸覺(jué)和聲學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)的重要材料。 通常情況下，高粘度的合成烴流體是專(zhuān)為滿(mǎn)足此類(lèi)應(yīng)用中的特定一組操作條件而定制的。

配制阻尼化合物的關(guān)鍵因素比單純制造合適的表觀粘度（剪切力下潤(rùn)滑脂稠度的衡量標(biāo)準(zhǔn)）或合適的運(yùn)動(dòng)粘度要復(fù)雜得多。

實(shí)際上，要為客戶(hù)開(kāi)發(fā)定制的阻尼化合物，設(shè)計(jì)師需要與客戶(hù)合作以了解他們的機(jī)械設(shè)計(jì)以及各項(xiàng)可測(cè)量屬性（例如滑動(dòng)扭矩和噪音）和主觀屬性（例如“手感”）的目標(biāo)。

例如，這種方法曾被用于糾正中間轉(zhuǎn)向軸滑動(dòng)力矩和噪音過(guò)大的設(shè)計(jì)問(wèn)題。 該客戶(hù)由于這個(gè)問(wèn)題而導(dǎo)致產(chǎn)品召回，因此設(shè)定了嚴(yán)格的目標(biāo)，要求阻尼化合物在室溫到零下 40 攝氏度的溫度變化下產(chǎn)生的剪切阻力和滑動(dòng)扭矩基本不變。通常在這種情況下會(huì)使用硅氧烷材料，但硅氧烷能破壞外漆，因此在許多汽車(chē)應(yīng)用中禁止使用。

設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)了一種解決方法，那就是開(kāi)發(fā)一種具有獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)的定制化合物以滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向軸的剪切屬性。 采用這種解決方法后，轉(zhuǎn)向軸在上述溫度范圍內(nèi)的滑動(dòng)扭矩幾乎保持不變，從而帶來(lái)流暢安靜的操作體驗(yàn)。

在另一項(xiàng)應(yīng)用中，一家生產(chǎn)豪華電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車(chē)的廠商遇到了難題，其減速電機(jī)在操作電動(dòng)頭枕時(shí)未能滿(mǎn)足合適的阻尼條件。 聲學(xué)研究數(shù)據(jù)表明，該電動(dòng)機(jī)在通過(guò)應(yīng)變來(lái)移動(dòng)齒輪的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不可接受的噪音。 在減少用于齒輪的阻尼化合物的粘度后，噪音便消除了。

選擇化合物

選擇阻尼化合物時(shí)應(yīng)該同時(shí)考慮主觀和客觀標(biāo)準(zhǔn)。 首先，如上所述，阻尼化合物必須在其應(yīng)用的溫度范圍內(nèi)維持性能，這與油體的粘度指數(shù)直接相關(guān)。 通常情況下，合成烴材料適用于零下 40 攝氏度到零上 125 攝氏度的操作環(huán)境，而基于硅氧烷的化合物則適用于零下 60 攝氏度到零上 200 攝氏度的操作環(huán)境。

材料的相容性是另一個(gè)重要的考慮因素。 合成烴可能會(huì)弱化聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和一些低密度彈性體。 雖然材料制造商會(huì)提供相容性圖表，但確保相容的最好方法是對(duì)兩種組成成分進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。

基于硅氧烷的高粘度阻尼化合物適用于解決材料相容性或高溫問(wèn)題。 這類(lèi)產(chǎn)品通常會(huì)使用 PTFE 增稠，并且可與除基于硅氧烷的橡膠以外的所有材料相容。 雖然硅氧烷在某些應(yīng)用中容易遷移，但凝于 PTFE 中的基礎(chǔ)油粘度與糖蜜相近，幾乎消除了遷移的可能性。

設(shè)計(jì)師希望塑造的“手感”是設(shè)計(jì)時(shí)主要的主觀考慮因素。 典型的法則是，隨著設(shè)備所需的轉(zhuǎn)矩的減小，所需的阻尼化合物分子量和粘度也會(huì)降低。 設(shè)計(jì)師可以選擇不同的粘稠度（從極低到極高）來(lái)滿(mǎn)足各種應(yīng)用的需求。

另外，將烴化合物改為以硅氧烷為基礎(chǔ)的化合物時(shí)，還應(yīng)考慮兩者的壓力粘度差異。 鑒于硅氧烷的可壓縮性，使用硅氧烷時(shí)通常要求相當(dāng)于使用烴時(shí)兩倍的粘度。

阻尼化合物的理想應(yīng)用應(yīng)該是，僅使用少量的潤(rùn)滑油即可控制自由運(yùn)動(dòng)、提供流暢手感、降低噪音或?qū)崿F(xiàn)這些特性的任意組合。 在這些應(yīng)用及其他更多應(yīng)用中，阻尼化合物提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的方式來(lái)滿(mǎn)足當(dāng)今苛刻的消費(fèi)者需求。

Jason Galary 是 Nye Lubricants Inc. 的技術(shù)支持、應(yīng)用和工程經(jīng)理，該公司位于馬薩諸塞州的費(fèi)爾黑文。 如需了解關(guān)于這篇文章的更多信息，請(qǐng)發(fā)送電子郵件至 jgalary@nyelubricants.com 或致電 +1 (508) 996-6721 與他聯(lián)系。

《Lube Report Asia》會(huì)不定期地收錄原發(fā)表于 LNG 出版股份有限公司姊妹刊物上的文章。本文原發(fā)表于 2012 年 11 月《 Lubes’n’Greases》雜志 –第 18 卷，第 11 期 – 標(biāo)題為“Dial D for Damping”。