Stopy antywibracyjne – co to jest?
wibroizolatory warszawa amortyzatory gumowe

Stopy antywibracyjne montuje się w celu zmniejszenia przenoszenia sił wzbudzenia między masą wibrującą a jej fundamentami lub konstrukcją nośną. Działają na zasadzie sprężyny, która pod wpływem nacisku (przyłożonej siły) gromadzi energię. Energia zostaje uwolniona w momencie usunięcia zastosowanej siły. Stopy antywibracyjne są zaprojektowane w taki sposób, aby energia uwolniona ze sprężyny skutecznie przeciwdziałała siłom wywierania zewnętrznego ruchu wibracyjnego. Właśnie w ten sposób sprężyna zmniejsza siłę przenoszoną na maszyny oraz izoluje wibracje, które wytwarza. Montując stopę antywibracyjną należy zachować stosunek częstotliwości pomiędzy maszyną wytwarzającą wibracje, a sprężyną, która je pochłania. Im większy jest stosunek częstotliwości wymuszającej do częstotliwości naturalnej, tym bardziej wydajna jest izolacja. Guma, z której wykonane są sprężyny, charakteryzuje się wysoką sprężystością, dlatego jest materiałem, który doskonale sprawdza się w stopach antywibracyjnych, amortyzatorach i sprężynach gumowych.

Guma – jakie ma właściwości?

Guma, oprócz wysokiej sprężystości i elastyczności posiada również inne właściwości, dzięki którym ma wiele zastosowań.

Wszechstronność gumy

  • zapewnia izolację od wibracji, hałasu i wstrząsów
  • odporna na temperatury w zakresie od -40 ° C do + 300 ° C
  • stanowi izolację elektryczną
  • odporna na działanie czynników atmosferycznych
  • jest plastyczna – może być formowana w dowolnym kształcie
  • odporna na działanie paliwa, olejów, kwasów
  • właściwości samogasnące
  • nieprzepuszczalna dla gazów
  • dostępna w wielu kolorach

 

Twardość gumy

Skala twardości Shore’a  typ A oraz IRHD określają twardość materiałów wykonanych z gumy. Im większa twardość, tym większa odporność materiału na wgniecenia. Na rynku dostępne są stopy antywibracyjne o twardości od 30sh (miękka guma) do 75sh (twarda guma).

Sztywność

Guma jest materiałem, który podobnie jak płyn jest materiałem nieściśliwym. Wolna przestrzeń w gumie ma znaczący wpływ na sztywność mocowania, która jest związana z jego częstotliwością naturalną. Sztywność mierzona jest w kg/mm. Jest ona miarą siły, która wymagana jest do ugięcia zamocowania o dane ugięcie.

Pełzanie

To zmiana kształtu gumy (odkształcenie) pod stałym, długotrwałym obciążeniem statycznym, które z czasem wzrasta. Przyjmuje się, że większość odkształceń nastąpi w ciągu dwóch pierwszych dni od momentu przyłożenia obciążenia. Pełzanie następuje szybciej wraz ze wzrostem temperatury.

Kompresja

Guma, która poddawana jest stałemu, długotrwałemu obciążeniu, po jego usunięciu nie wróci do pierwotnego stanu.

Właściwości dynamiczne

Długotrwałe, cykliczne ściskanie gumy rozprasza część energii na skutek rozciągania i ściskania (histereza), zamieniając ją w ciepło. Histereza mierzy różnicę między energią wyjściową a stratą energii. Kauczuk naturalny posiada niską histerezie, co sprawia, że zapewnia on wysoką sprężystość. Wysoka sprężystość zapewnia doskonałe właściwości pochłaniania wibracji. Cykliczne odkształcenia powstające na skutek wibracji sprawiają, że siła potrzebna do uzyskania ugięcia statycznego wzrośnie. Ten wzrost to sztywność dynamiczna, która jest wyższa od sztywności statycznej (w zależności od rodzaju kauczuku).

Zmęczenie gumy

Zmęczenie gumy określa się, jako zmianę jej właściwości, które na skutek długotrwałych obciążeń cyklicznych powodują gromadzenie się ciepła w wyniku histerezy, tym samym zmniejszając jej wysoką sprężystość. Warunki atmosferyczne, mechaniczna propagacja pęknięć mogą doprowadzić do zmiany sztywności gumy, co z kolei przyczynia się m.in. do dynamicznego wzrostu pęknięć. Jeżeli naprężenie na końcu pęknięcia jest stałe i nie ulega wzrostowi, wtedy dalsze pęknięcie ulega zatrzymaniu. Jest to możliwie w przypadku gumy naturalnej, która ulega krystalizacji. W przypadku gumy niekrystalizującej (SBR, EPDM, NBR), na końcu pęknięcia nie tworzą się kryształy, które hamują dalszy wzrost pęknięcia. Dalsze pęknięcie będzie rosło nawet pod wpływem stałego obciążenia. Niekrystaliczne gumy sprawdzają się np. podczas mocowania chłodnicy, zapewniając dobrą żywotność.

 

Jak wytwarza się stopy antywibracyjne?

Stopy antywibracyjne składają się z gumy i metalowego elementy. Wytwarza się je przy pomocy jednej z dwóch metod: procesu formowania wtrysku lub kompresji.

 

Sprawdź, w jaki sposób wytwarza się elementy wibracyjne, krok po kroku:

Przygotowanie metalu

Przed rozpoczęciem procesu formowania gumy, wszystkie metalowe elementy powinny zostać odtłuszczone. Odtłuszczenie metalu zapewnia odpowiednią siłę wiązania między nim a gumą. Potem następuje śrutowanie lub obróbka chemiczna metalu tj. fosforowanie.

Klejenie

Klej chemiczny może być nałożony przez ręczne szczotkowanie, zanudzanie lub natryskiwanie. Nakłada się go w celu fizycznego wiązania gumy z metalem, które zachodzi podczas procesu formowania, gdzie ciepło powoduje reakcję chemiczną.

Utwardzanie gumy

Utwardzanie gumy (wulkanizacja) polega na procesie tworzenia wiązań poprzecznych między cząsteczkami polimerów. Efektem wiązań jest materiał termoutwardzalny, który w pełni zachowuje swoje właściwości mechaniczne i elastyczne (odzyskuje swój pierwotny kształt po obciążeniu). Utwardzanie gumy osiąga się na etapie, w którym gumę i dodatki poddaje się działaniu ciśnienia i ciepła (etap formowania).

Formowanie kompresyjne

Elementy gumowe powstają na skutek nacisku na górną i dolną połowę formy, w której znajdują się gumowe półprodukty. W tym czasie forma jest podgrzewana w celu wulkanizacji gumy.

Formowanie transferowe

Tłok wywiera nacisk na elementy gumowe umieszczone w pojemniku, który znajduje się nad wnękami formy. Guma tworzy gotową część dzięki wepchnięciu jej do wnęk formy za pomocą otworów transferowych. Podobnie jak podczas formowania kompresyjnego, również tutaj forma jest podgrzewana w celu utwardzenia lub wulkanizacji gumy. Dzięki lepszemu mieszaniu gumy osiąga się lepsze właściwości mechaniczne, dzięki czemu elementy powstałe w procesie formowania wtrysku są lepsze do zastosowań związanych z gięciem i dynamiką.

Formowanie wtryskowe

Elementy gumowe powstają na skutek wtryskiwania jej pod określonym ciśnieniem do środka formy, która nadaje im pożądany kształt. Ciśnienie i temperatura, którym poddawana jest guma jest wyższa niż w przypadku formowania kompresyjnego. Proces formowania wtryskowego jest w pełni zautomatyzowanym systemem produkcyjnym, który zapewnia krótki czas produkcji, wyższą wydajność oraz estetyczne wykończenie produktu.

Przycinanie

Zdarza się, że niewielka ilość gumy przepływa przez dowolne otwory powodując wycieki. To sprawia, że na powierzchni gotowego elementu pojawia się nadmiar gumy. W celu poprawy estetyki gotowego produktu, nadmiar gumy usuwa się za pomocą ręcznego przycinania, kriogenicznego spieniania lub bębnowania.

Wykończenia ochronne

Zabezpieczenie odsłoniętych metalowych elementów (np. cynkowanie, fosforowanie) chroni je przed niekorzystnym działaniem środowiska oraz zapobiega powstawaniu rdzy. Brak zabezpieczenia metalu przed korozją może spowodować zmniejszenie siły wiązania.

 

Czym są wibracje?

Każda maszyna bez względu na ciężar, podczas pracy wytwarza wibracje i drgania. Różnią się one między sobą intensywnością i amplitudami.

 

Częstotliwość naturalna (fn)

W trakcie działania, maszyna zostaje poddana sile wzbudzenia i zaczyna swobodnie wibrować z naturalną częstotliwością do momentu aż nie będzie mogła się zatrzymać. Częstotliwość i prędkość drgań są proporcjonalne do sztywności sprężyny, masy i jej bezwładności. Jeżeli masa wisi swobodnie bez żadnych ograniczeń, kierunek oscylacji (drgań) może przebiegać w trzech kierunkach: wzdłużnym, bocznym, poprzecznym. Drgania mogą przebiegać również w ruchu obrotowym. Kiedy częstotliwości ulegają sprzężeniu, istnieje możliwość, że ciało wprawione w ruch w jednym kierunku uruchomi pozostałe tryby wibracji, co nie jest wskazane. Montaż sprężyn antywibracyjnych pozwala na oddzielenie częstotliwości od siebie, a tym samym uniknięcie wzrostu amplitudy drań układu drgającego.

 

Częstotliwość wymuszona

Ciało, które cały czas poddawane jest sile wzbudzenia będzie drgało z częstotliwością, z jaką jest wzbudzane. Wibracje i drgania przenoszone na konstrukcję nośną można zmniejszyć pod warunkiem, że zachowuje się stosunek częstotliwości pomiędzy ciałem, które wytwarza wibracje i drgania, a sprężyną, która je pochłania. Im wyższy stosunek częstotliwości, tym większa izolacja. Przyjmuje się, że częstotliwość naturalna (fn) elementów mocujących powinna być co najmniej 1,41 razy (tj. √2) niższa niż częstotliwość wymuszająca.

 

Izolacja drgań

Wszelkie obliczenia związane z izolacją drgań powinny być wykonywane przez specjalistę. Jeżeli zależy nam na skutecznym wytłumieniu drgań, należy wziąć pod uwagę elementy, które mają na nią znaczący wpływ. Jednym z nich jest konieczność uniknięcia rezonansu części konstrukcyjnych. Częstotliwość naturalna i częstotliwość wymuszona nie mogą być takie same, ponieważ powoduje to wzmocnienie drgań. Elementy antywibracyjne wykonane z naturalnego kauczuku charakteryzują się niską histerezą, a tym samym wysoką sprężystością. Wykazują również niską statyczność do współczynnika sztywności dynamicznej.

Zostaw komentarz

Your email address will not be published.