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Antivibrationsfüße – was ist das?

Antivibrationsfüße – was ist das?

Antivibrationsfüße werden installiert, um die Übertragung von Anregungskräften zwischen der schwingenden Masse und ihrem Fundament oder ihrer tragenden Struktur zu reduzieren. Sie wirken wie eine Feder, die unter Druck (aufgebrachte Kraft) Energie akkumuliert. Die Energie wird freigesetzt, wenn die aufgebrachte Kraft entfernt wird. Die Antivibrationsfüße sind so konstruiert, dass die von der Feder freigesetzte Energie den Kräften, die durch die externe Vibrationsbewegung ausgeübt werden, effektiv entgegenwirkt. Auf diese Weise reduziert die Feder die auf die Maschinen übertragene Kraft und isoliert die von ihr erzeugten Vibrationen. Bei der Montage des Antivibrationsfußes muss das Frequenzverhältnis zwischen der Maschine, die die Vibrationen erzeugt, und der Feder, die sie aufnimmt, eingehalten werden. Je größer das Verhältnis der Anregungsfrequenz zur Eigenfrequenz ist, desto effizienter ist die Isolierung. Das Gummi, aus dem die Federn bestehen, zeichnet sich durch eine hohe Elastizität aus, weshalb es sich um ein Material handelt, das perfekt in Antivibrationsfüßen, Stoßdämpfern und Gummifedern funktioniert.

Gummi – was sind seine Eigenschaften?

Gummi hat neben hoher Elastizität und Flexibilität auch andere Eigenschaften, dank denen es viele Anwendungen hat.

Die Vielseitigkeit von Gummi

  • schützt vor Vibrationen, Geräuschen und Stößen
  • temperaturbeständig von -40°C bis +300°C
  • Es ist eine elektrische Isolierung
  • beständig gegen Witterungseinflüsse
  • es ist plastisch – es kann in jede Form gebracht werden
  • beständig gegen Kraftstoff, Öle und Säuren
  • selbstverlöschende Eigenschaften
  • undurchlässig für Gase
  • in vielen Farben erhältlich

 

Die Härte des Gummis

Die Härteskala Shore A und IRHD bestimmen die Härte von Materialien aus Gummi. Je größer die Härte, desto größer die Eindruckfestigkeit des Materials. Auf dem Markt sind Antivibrationslegierungen mit einer Härte von 30sh (Weichgummi) bis 75sh (Hartgummi).

Steifheit

Gummi ist ein Material, das wie Flüssigkeit ein inkompressibles Material ist. Der Freiraum im Gummi hat einen erheblichen Einfluss auf die Steifigkeit der Verbindung, die mit ihrer Eigenfrequenz zusammenhängt. Die Steifigkeit wird in kg / mm gemessen. Sie ist ein Maß für die Kraft, die erforderlich ist, um die Halterung bei einer gegebenen Auslenkung auszulenken.

Kriechen

Hierbei handelt es sich um eine Formänderung des Gummis (Verformung) unter einer konstanten statischen Langzeitbelastung, die mit der Zeit zunimmt. Es wird davon ausgegangen, dass der größte Teil der Verformung innerhalb der ersten zwei Tage nach dem Aufbringen der Last auftritt. Das Kriechen tritt mit steigender Temperatur schneller auf.

Kompression

Gummi, das einer dauerhaften Dauerbelastung ausgesetzt ist, kehrt nach dem Entfernen nicht mehr in seinen ursprünglichen Zustand zurück.

Dynamische Eigenschaften

Langfristiges, zyklisches Zusammendrücken des Gummis vernichtet einen Teil der Energie durch Dehnung und Stauchung (Hysterese) und wandelt sie in Wärme um. Die Hysterese misst die Differenz zwischen Energieabgabe und Energieverlust. Naturkautschuk hat eine geringe Hysterese, was ihn hochelastisch macht. Hohe Belastbarkeit sorgt für hervorragende Vibrationsabsorptionseigenschaften. Zyklische Verformung aufgrund von Vibrationen erhöht die Kraft, die erforderlich ist, um eine statische Auslenkung zu erreichen. Diese Erhöhung ist die dynamische Steifigkeit, die höher ist als die statische Steifigkeit (je nach Gummityp).

Ermüdung des Zahnfleisches

Als Ermüdung bezeichnet man die Veränderung der Gummieigenschaften, die durch dauerhafte zyklische Belastungen durch Hysterese Wärme staut und dadurch dessen hohe Elastizität reduziert. Atmosphärische Bedingungen, mechanische Rissausbreitung kann zu einer Änderung der Gummisteifigkeit führen, was wiederum unter anderem dazu beiträgt, für dynamisches Risswachstum. Wenn die Spannung am Ende des Bruchs konstant ist und nicht zunimmt, wird ein weiterer Bruch gestoppt. Dies ist mit Naturkautschuk möglich, der kristallisiert. Bei nicht kristallisierendem Gummi (SBR, EPDM, NBR) bilden sich am Rissende keine Kristalle, die ein weiteres Risswachstum hemmen. Auch unter Dauerbelastung wächst der Bruch weiter. Nichtkristalline Kautschuke eignen sich beispielsweise gut für die Montage eines Kühlers und sorgen für eine gute Lebensdauer.

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Wie werden Antivibrationsfüße hergestellt?

Antivibrationsfüße bestehen aus Gummi- und Metallkomponenten. Sie werden mit einem von zwei Verfahren hergestellt: Spritzgießen oder Pressen.

 

Überprüfen Sie Schritt für Schritt, wie die Vibrationselemente hergestellt werden:

Vorbereitung von Metall

Vor Beginn des Gummiumformprozesses sollten alle Metallteile entfettet werden. Das Entfetten des Metalls sorgt für die entsprechende Haftfestigkeit zwischen Metall und Gummi. Anschließend erfolgt ein Kugelstrahlen oder eine chemische Behandlung des Metalls, d.h. phosphatieren.

Kleben

Der chemische Klebstoff kann durch Streichen, Tauchen oder Sprühen von Hand aufgetragen werden. Es wird angewendet, um Gummi physikalisch an Metall zu binden, was während des Formprozesses auftritt, wo Hitze eine chemische Reaktion auslöst.

Härten des Gummis

Das Härten von Gummi (Vulkanisation) ist der Prozess der Herstellung von Vernetzungen zwischen Polymermolekülen. Das Ergebnis der Verbindungen ist ein duroplastisches Material, das seine mechanischen und elastischen Eigenschaften vollständig behält (erhält seine ursprüngliche Form nach Belastung). Die Aushärtung des Kautschuks erfolgt in einer Stufe, in der der Kautschuk und die Zusatzstoffe Druck und Wärme ausgesetzt werden (Formgebungsstufe).

Formpressen

Gummielemente entstehen durch Druck auf die obere und untere Hälfte der Form, in der sich Gummihalbzeuge befinden. Während dieser Zeit wird die Form erhitzt, um den Gummi zu vulkanisieren.

Spritzpressen

Der Kolben übt Druck auf die Gummielemente aus, die in dem Behälter angeordnet sind, der sich über den Hohlräumen der Form befindet. Das fertige Teil entsteht aus dem Gummi, indem es mit Hilfe von Transferlöchern in die Kavitäten der Form geschoben wird. Wie beim Formpressen wird auch hier die Form erhitzt, um den Kautschuk auszuhärten bzw. zu vulkanisieren. Eine bessere Gummimischung führt zu besseren mechanischen Eigenschaften, wodurch Spritzgussteile besser für Biege- und Dynamikanwendungen geeignet sind.

Spritzguss

Gummielemente werden hergestellt, indem sie unter einem bestimmten Druck in die Mitte der Form gespritzt werden, wodurch sie die gewünschte Form erhalten. Der Druck und die Temperatur, denen der Gummi ausgesetzt ist, sind höher als beim Formpressen. Das Spritzgussverfahren ist ein vollautomatisches Produktionssystem, das kurze Produktionszeiten, höhere Produktivität und ein ästhetisches Finish des Produkts gewährleistet.

Beschneidung

Gelegentlich fließt eine kleine Menge Gummi durch eines der Löcher und verursacht Lecks. Dies führt dazu, dass überschüssiges Gummi auf der Oberfläche des fertigen Teils erscheint. Um die Ästhetik des Endprodukts zu verbessern, wird überschüssiges Gummi durch manuelles Trimmen, kryogenes Schäumen oder Trommeln entfernt.

Schützende Oberflächen

Der Schutz der freiliegenden Metallelemente (z. B. Verzinkung, Phosphorisierung) schützt diese vor schädlichen Umwelteinflüssen und beugt Rostbildung vor. Wenn das Metall nicht vor Korrosion geschützt wird, kann die Haftfestigkeit verringert werden.

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Was sind Schwingungen?

Jede Maschine erzeugt unabhängig von ihrem Gewicht während des Betriebs Vibrationen und Schwingungen. Sie unterscheiden sich in Intensität und Amplitude.

 

Eigenfrequenz (fn)

Im Betrieb wird die Maschine einer Anregungskraft ausgesetzt und beginnt mit ihrer Eigenfrequenz frei zu schwingen, bis sie nicht mehr anhalten kann. Die Frequenz und Geschwindigkeit der Schwingungen sind proportional zur Federrate, Masse und Trägheit. Wenn die Masse ohne Einschränkungen frei hängt, kann die Schwingungsrichtung (Vibration) in drei Richtungen sein: längs, quer, quer. Vibrationen können auch in Rotationsbewegungen stattfinden. Wenn die Frequenzen gekoppelt sind, ist es möglich, dass ein Körper, der in eine Richtung getrieben wird, andere Vibrationsmodi auslöst, was nicht ratsam ist. Der Einbau von Antivibrationsfedern ermöglicht es, die Frequenzen voneinander zu trennen und so die Erhöhung der Amplitude der Schwingungen des schwingenden Systems zu vermeiden.

 

Erzwungene Frequenz

Ein Körper, der ständig der Erregungskraft ausgesetzt ist, schwingt mit der Frequenz, mit der er erregt wird. Auf die tragende Struktur übertragene Vibrationen und Schwingungen können reduziert werden, solange das Frequenzverhältnis zwischen dem Körper, der die Vibrationen und Schwingungen erzeugt, und der Feder, die sie aufnimmt, erhalten bleibt. Je höher das Frequenzverhältnis, desto größer die Isolierung. Es wird angenommen, dass die Eigenfrequenz (fn) der Befestigungselemente mindestens 1,41-mal (dh √2) niedriger sein sollte als die Erregerfrequenz.

 

Schwingungsisolierung

Berechnungen zur Schwingungsisolierung sollten von einem Fachmann durchgeführt werden. Wenn wir Vibrationen effektiv dämpfen wollen, müssen die Elemente berücksichtigt werden, die einen erheblichen Einfluss darauf haben. Eine davon ist die Notwendigkeit, Resonanzen von Strukturteilen zu vermeiden. Die Eigenfrequenz und die erzwungene Frequenz können nicht gleich sein, da dies zu einer Verstärkung der Schwingung führt. Antivibrationselemente aus Naturkautschuk zeichnen sich durch eine geringe Hysterese und damit eine hohe Elastizität aus. Sie weisen auch einen niedrigen statischen bis dynamischen Steifheitskoeffizienten auf.

Gummiprodukte

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