A csillapítóanyagok tulajdonságai és használata

A gépészmérnökök olyan helyeken támaszkodnak a csillapítóanyagokra, ahol nemkívánatos rezgések, kilengések, ütések vagy zajok fordulnak elő. Ha ezeket a rezgéseket kontrollálatlanul hagyják, azok precíziós veszteségekhez, korai anyagkopáshoz és akár a gép tönkremeneteléhez vezethetnek. Ennek eredményeképpen a csillapítóanyagok nemcsak a gépek élettartamát és teljesítményét növelik, hanem gyakran megvédik őket a károsodástól. A habok, a filc és a gumi mellett speciális műanyagokat is használnak csillapítóanyagok előállításához. Ez a blogcikk áttekintést nyújt a különféle csillapítóanyagokról és azok használatáról.

Mi az a rezgés?

Kizárólag fizikai szempontból a rezgés a fizikai paraméter egyensúlyi állapotának az idő múlásával bekövetkező időszakos változása. A rezgés az amplitúdó, a frekvencia, a fázis és a fázisszög paraméterek alapján írható le. A rezgés egy időszakos mechanikai rezgés, amely általában hallható és érezhető is. A forgó és rezgő komponenseken leggyakrabban mechanikai rezgések vagy rezgések fordulnak elő.

A rezgésnek számos formája van:

• Harmonikus: Az időalapú grafikont a szinusz vagy a koszinusz funkció írja le, csillapítás vagy hasonlók nélkül. Külső hatások.
• Gerjesztett: Külső időszakos erő által gerjesztett rezgés (növekvő amplitúdó).  A gerjesztő rezgés a természetes oszcilláció rezonanciatartományában van. Minél többször közelíti meg a gerjesztés gyakorisága a természetes frekvenciát, annál erősebb az eredményül kapott rezonancia.
• Csillapított: A rezgés amplitúdója idővel csökken az energiaveszteség miatt, pl. súrlódás vagy csillapítás miatt.

Természetes oszcilláció és rezonancia

Az úgynevezett természetes oszcilláció akkor fordul elő, amikor egy külső erő egyszer hat egy rugalmasan deformálható testre. Ezt a természetes oszcillációt a visszatérítő erő okozza, amely arányos a behajlással, és visszatéríti a testest az egyensúlyi állapotába.

Ha a természetes rezgés mellett azonos gerjesztőfrekvenciájú erőlökések hatnak a testre, akkor a természetes rezgés és a gerjesztőrezgés nagyobb amplitúdójú átfedésben van, úgynevezett oszcillációs csúcs lép fel. Ez a rendszer károsodását okozhatja. Itt lépnek be a képbe a rezgéscsillapító és rezgésszigetelő anyagok.

A rugók belső rezgési viselkedéséről szóló cikkünkben többet is megtudhat a rugók saját rezgési viselkedéséről.

Rezgéselnyelés és rezgések izolálása

A rezgések számos módon ellensúlyozhatók. A rezgéselnyelés a rezgés csúcsértékének (amplitúdójának) energiakivonással történő csökkentésére irányuló kísérlet.
A rugalmas deformáció és belső súrlódás révén a csillapítási hatás eléréséhez használt anyag tulajdonságán kívül hidraulikus, pneumatikus és/vagy elektromos csappantyúk vagy más mechanikusan nedvesítő elemek is használhatók.

A csillapítás hővé alakítja a rezgési energiát. A rezgés amplitúdója csökken, ami csökkenti a rezgéseket, és jobban szabályozhatóvá teszi azokat. A csillapítási hatás így jelentősen hozzájárul a gépek és alkatrészek élettartamának és megbízhatóságának javításához. Mivel azonban a csillapítás általában a kinetikai energia hővé alakításával érhető el, a csillapítóanyag túlterhelés esetén túlmelegedhet, amelynek hatásai a csillapítási tulajdonságok változásától a túlterhelt csillapító meghibásodásáig terjedhetnek.

Másrészt a rezgések izolálása azt jelenti, hogy ideális esetben a rezgést teljes mértékben távol kell tartani a rendszertől, vagy adott esetben az így létrejövő rezgést át kell adni egy másik rendszernek. Ez általában rugalmas rezgéscsillapítók beszerelésével történik. A rezgésszigetelés akkor hatékony, ha a rezgésszigetelt rendszer sajátfrekvenciája kisebb, mint a káros rezgés legalacsonyabb frekvenciájú összetevője. A rezgéscsillapítók lehetnek például: acélrugók, gumiütközők, parafa, gumi, filc, homok stb. szigetelőlemezek

Többféle rezgésszigetelés létezik:

• Aktív rezgésszigetelés: A készülék környezete védve van a rezgéstől.
• Passzív rezgésszigetelés: Maga a gép van védve a környezeti rezgésektől.

A rezgés kioldása egy másik elv, amely különösen nagy berendezéseknél/nagy gépeknél fordul elő. Egy tömeghordozó kiegészítő oszcillátor csatlakoztatásával a gerjesztés energiája megszűnik, és a fő rendszer rezgési mozgása megszűnik.

Mik azok a csillapítóanyagok?

A csillapítóanyagok a vibráció, a zaj (rezgés) elnyelésére vagy csökkentésére szolgálnak a gépekben. Léteznek például csillapítóanyagok a következő típusú csillapításokhoz:

• Rezgéscsillapító rezgések elnyelése / rezgéscsillapítás: A rezgő berendezések és gépek mozgása csillapított. Az erre a célra használt anyagok rugalmasak. Ezek a rezgés forrása és a védendő tárgy közé kerülnek.
• Csökkenti a nemkívánatos mechanikai rezgéseket, pl. a PU-bevonat a felületeken.
• Hangszigetelés: Elnyeli/szigeteli a hanghullámokat a zaj csökkentése érdekében. A hangszigetelő anyagok gyakran puhák és porózusak. Ez a hanghullámok megtörését okozhatja az anyagban, amelyek így csapdába esnek és elnyelődnek.
• Mechanikus csillapítás, pl. lengéscsillapító: Hirtelen ütések és terhelések, beleértve a hatóerőket is, elnyelődnek és eloszlanak. Ez védi az érzékeny alkatrészeket a károsodástól. Az ütéselnyelő anyagok rugalmasak, és nagy mennyiségű energiát képesek felszívni.

A MISUMI a csillapítóanyagok széles választékát kínálja számos alkalmazáshoz. Az alábbi áttekintés segítséget nyújt a megfelelő MISUMI komponens kiválasztásához:

Általában sok műanyag rendelkezik csillapító tulajdonságokkal. Tudjon meg többet a műanyagok tulajdonságairól a gépészetben a műanyagokról szóló cikkünkben.

Melyik anyag alkalmas rezgéscsillapításra?

Az anyagok eltérően reagálnak a rezgésekre. A keménység a rezgést befolyásoló egyik jellemző. A keménység azt jelzi, hogy az anyag mennyire ellenálló egy másik anyag behatolásával szemben. Minél nagyobb a keménység értéke, annál ellenállóbb az anyag a deformálódással szemben. A keménységet különböző keménységi vizsgálati módszerekkel határozzák meg, pl. a keménység a Rockwell szerint vagy a keménység a Shore szerint. Tudjon meg többet a különböző keménységi tesztekről a Keménységek és keménységvizsgálatok összehasonlítása című cikkünkben.

A keménység a rugalmasságra is hatással van, ami pedig befolyásolja a rezgés frekvenciáját (az oszcillációk száma egységenként). A nagy keménységű anyagok kevésbé rugalmasak. A rezgési frekvencia növekszik a rugalmasság növelésével (rugós állandó) és a test tömegének csökkentésével, lásd még a különböző csillapítóanyagok következő áttekintését:

• (1) Csillapítóhüvely
• (2) Csillapítólemez
• (3) Rezgéscsillapító gélek
• (4) Gumibevonatos változat
• (5) Gumi-fém elemek
• (6) RUBLOC
• (7) Rezgéselnyelő lemezek
• * Terhelési kapacitás (kg) 4 egységhez

Ezeket a csillapítóelemek az alábbiakban részletesen ismertetjük:

Gumibevonatok

A felületre felvitt gumibevonatok hatékony csillapítási módszert jelentenek az akusztikai kibocsátás ellen. A rugalmas anyag az anyagra ható mozgási energiát hővé alakítja deformáció és belső súrlódás révén, ezáltal csökkentve a rezgés amplitúdóját. Az alábbi ábra egy jellemző kialakítású csillapítóelemet mutat be rezgéscsillapító gél és gumibevonat kombinációjával.

A rezgéscsillapító géllel és gumibevonattal ellátott változatot könnyű terhelésre és alacsony vibrációra tervezték. A gél alacsony frekvenciákat nyel el 25–35 kg maximális üzemi terhelés mellett, és legalább 13 Hz használható frekvenciát. Az etilén gumi bevonattal ellátott szilikon alaptest időjárásálló, és kültéri használatra alkalmas. A szilikon csillapítók a hagyományos gumi csillapítókhoz képest hosszabb élettartamot biztosítanak.

Gélperselyek vagy gél csillapítóhüvelyek

Magas csillapítási tulajdonságaiknak köszönhetően a gélperselyek kifejezetten magas frekvenciájú és alacsony terhelésű rezgéscsillapító elemek. A puha, gélszerű anyag hatékonyan elnyeli a rezgéseket. A gélperselyek a következők szerint használhatók:

Rezgéselnyelő gél

A rezgéselnyelő gélek, különösen a szilikonalapú gélek, ideálisak a rázkódáscsökkentéshez olyan alkalmazásokban, ahol ultrakönnyű vagy közepes terhelés és alacsony vibráció tapasztalható. Nagy rugalmasság és alkalmazkodóképesség jellemzi őket. A hagyományos gumicsillapítókhoz képest a szilikon gélcsillapítók hosszabb élettartamot biztosítanak, és hosszú távú igénybevétel esetén is megőrzik csillapítási tulajdonságaikat.

Rezgéselnyelő géllemezek

A rezgéselnyelő géllemezek ideálisak enyhe terhelésekhez és minimális vibrációkhoz, amelyeket a hagyományos gumival nehéz csillapítani. Hőkezeltek, nem mutatnak nemkívánatos rezonanciát, és egységes terheléselosztást igényelnek. Ezek a géltermékek csak függőleges terheléshez alkalmasak, mivel az oldalirányú elmozdulások vagy torziós terhelések jelentősen csökkentik hatékonyságukat és élettartamukat. Nem szabad őket mechanikai behatásnak kitenni.

Rezgéselnyelő gumikonzolok

A rezgéselnyelő gumikonzolok kis és közepes terheléshez egyaránt alkalmasak. Tartósságuknak és nagy teherbírásuknak köszönhetően a gumikonzolokat gyakran használják gép- és járműalkalmazásokban, miközben nagy ellenállást biztosítanak a kopással és a külső környezeti hatásokkal szemben.

RUBLOC

A RUBLOC® rezgéscsillapító a Rubloc Imexin védjegye, és kis és közepes vibrációval járó, kis és közepes terheléshez alkalmas. A szennyeződéstaszító kloroprén gumi különleges összetétele minimalizálja a csillapítóval érintkező anyagfelületek szennyeződését, míg a fennmaradó tulajdonságok hasonlóak a hagyományos kloroprén gumiéhoz. A lemezeken belüli rezgések átlós terjedése nagy csillapítási hatást eredményez.

Hangszigetelés / hangszigetelés

A hangszigetelés olyan intézkedésekre utal, amelyek megakadályozzák vagy csökkentik a hangátvitelt. A hangszigetelést úgy tervezik, hogy csökkentse a hangot. Ezt a hang elnyelésével vagy visszaverésével lehet elérni.

A felület textúrája nagy mértékben befolyásolja a hang visszaverésének vagy megtörésének képességét. A fénysugár optikában történő visszaverődéséhez hasonlóan a sima felületek a hangot közvetlenül visszaverik a helyiségbe, így a hang majdnem azonos szinten visszaverődik. A durva vagy texturált felületek viszont megtörik a hanghullámokat, és különböző irányokba diffundálnak. A hangszigetelő megoldások, mint például az akusztikai lemezek vagy habok, erre az elvre épülnek. A hang hullámenergiája kisebb energiamennyiségekre oszlik a diffúzió révén, és ennek megfelelően gyengül, mivel az anyagok elnyelik. Különleges akusztikus habok és rostlapok is vannak, amelyek teljes mértékben elnyelik a hanghullám energiáját. A hangszigetelő anyagok alkalmasak a magas frekvenciák elnyelésére, de kevésbé alkalmasak az alacsony hangfrekvenciákhoz. A szilikon gélszőnyegek, gumipufferek stb. alacsonyabb frekvenciákon jobban használhatók. Bár a szilikon gélszőnyegek kiváló és hatékony rezgéselnyelést biztosítanak, gumipufferek számos alkalmazáshoz kaphatók a különböző kialakításoknak, változatoknak és anyagoknak köszönhetően.

A következőkben a különböző csillapítási opciók viselkedését láthatja:

Példa – lemezek használata hang- és ütéselnyelőként

A MISUMI sokféle anyagból készült lemezeket kínál, pl. poliuretán gumi (PU / PUR), alacsony visszaverődésű poliuretán gumi, antisztatikus poliuretán, nitril-butadién gumi (NBR), poliuretán hab, filc, kerámia vagy polietilén hab.

A hablemezek és a gumilemezek különösen alkalmasak általános csillapításra és különösen hangszigetelésre. Az alkalmazások széles köréhez alkalmasak, mivel a Shore keménységi fokok széles körében elérhetők. A hablemezek vagy gumilapok például csökkenthetik a rendszer hangkibocsátását. Alkalmasak továbbá a szállítórendszerek anyagmozgató komponenseinek csillapítására, vagy oldalsó vezetőkként is, hogy megvédjék az alkatrészeket és a szállított árukat az ütések során bekövetkező károsodástól. Különösen a kemény gumilemezek vagy az alacsony hatású gumi- vagy hablemezek csökkentik ezt az ütési energiát.

A szerelvény alkatrészeinek összeállítása

A MISUMI Configurator konfigurációs eszköz segítségével szabadon konfigurálhatja a csapágyakat, tengelyeket és egyéb alkatrészeket.

Válassza ki a komponensek típusát, és állítsa be a kívánt tűréseket.

CAD-könyvtár

Használja ki kiterjedt CAD-könyvtárunkat , hogy megtalálja az alkatrészekhez és alkalmazásokhoz legjobban illő alkatrészt. Töltse le ingyenesen a konfigurált alkatrészt weboldalunkról.

Ezután importálhatja a letöltött alkatrészeket CAD programjába.

Engedje meg, hogy inspiráljuk Önt CAD-könyvtárunkban, és szerkessze terveit a SolidWorks bővítményünkkel.