Elementy tłumiące – znajdź producentów i dostawców

Elementy tłumiące ograniczają niepożądane drgania, wstrząsy, hałas i ruchy w maszynach, pojazdach, urządzeniach i konstrukcjach inżynieryjnych.

W zależności od konstrukcji rozpraszają one energię mechaniczną lub ograniczają jej przenoszenie na sąsiednie elementy. W ten sposób chronią elementy, zapewniają płynną pracę i zwiększają niezawodność działania systemów technicznych.
Termin „elementy tłumiące” obejmuje liczne konstrukcje i zasady działania. Należą do nich na przykład elementy gumowo-metalowe, amortyzatory elastomerowe, płyty tłumiące, izolatory drgań, izolatory linowe, izolatory sprężynowe, elementy sprężyn pneumatycznych, tłumiki obrotowe oraz elementy lepkosprężyste. W zależności od konstrukcji oddziałują one na ruchy liniowe, obrotowe lub wieloosiowe.
Elementy tłumiące należy odróżnić od amortyzatorów. Amortyzatory zazwyczaj w sposób ukierunkowany spowalniają poruszające się masy w określonym zakresie skoku. Elementy tłumiące często pełnią jednocześnie wiele zadań: podtrzymują lub mocują elementy, izolują drgania, ograniczają ugięcia, tłumią hałas przenoszony przez konstrukcję lub pochłaniają pojedyncze uderzenia. Granice między tymi grupami produktów mogą się jednak pokrywać.

Poniżej dowiesz się, jak działają elementy tłumiące, jakie są ich rodzaje, gdzie są stosowane oraz jakie kryteria są ważne przy ich doborze.

Jak działają elementy tłumiące

Drgania mechaniczne powstają, gdy masa zostaje wyprowadzona z pozycji spoczynkowej przez siłę zewnętrzną lub wewnętrzną i oscyluje z powrotem pod wpływem sprężystych sił przywracających. Drgania takie mogą być wywoływane przez napędy, silniki, pompy, niewyważone masy, zmienne obciążenia, uderzenia oraz sekwencje ruchów.
Bez wystarczającego tłumienia ruch zanika tylko powoli lub jest nieustannie ponownie wzbudzany. Elementy tłumiące pobierają energię z układu drgającego. W zależności od zasady działania osiąga się to poprzez:

• tarcie wewnętrzne w materiale sprężystym lub lepkosprężystym,
• tarcie między powierzchniami mechanicznymi,
• przemieszczenie i dławienie cieczy lub gazu,
• wygięcie i tarcie lin stalowych,
• efekty elektromagnetyczne,
• celowo wywoływane siły przeciwdziałające,
• przekształcanie energii mechanicznej w ciepło.

Oprócz faktycznego tłumienia ważną rolę odgrywa izolacja drgań. Izolacja źródła ma na celu zapobieganie przenoszeniu drgań maszyny na fundament, budynek lub sąsiednie urządzenia. Izolacja odbiornika chroni wrażliwe urządzenie przed drganiami występującymi w jego otoczeniu.
Aby izolacja była skuteczna, masa, sztywność i tłumienie układu muszą być zrównoważone. Każdy układ zamontowany na sprężystych podporach ma częstotliwość drgań własnych. Jeśli częstotliwość wzbudzająca jest zbliżona do tej częstotliwości drgań własnych, może wystąpić rezonans, a amplituda drgań może znacznie wzrosnąć. Skuteczna izolacja wymaga zatem zazwyczaj, aby częstotliwość wzbudzająca była wystarczająco wyższa od częstotliwości drgań własnych zamontowanego układu.
Wysokie tłumienie ogranicza duże przemieszczenia w zakresie rezonansowym. Nie zapewnia to jednak automatycznie najlepszej możliwej izolacji drgań we wszystkich warunkach pracy. Podczas projektowania należy zatem znaleźć równowagę między ograniczeniem rezonansu, pochłanianiem wstrząsów, stabilnością i skutecznością izolacji.

Ważne właściwości elementów tłumiących

Zachowanie elementu tłumiącego nie zależy wyłącznie od jego wymiarów. Kluczowe znaczenie mają między innymi:

• materiał i twardość materiału,
• sztywność statyczna i dynamiczna,
• dopuszczalne obciążenie,
• ugięcie lub odkształcenie,
• zdolność tłumienia,
• częstotliwość drgań własnych zamontowanego układu,
• częstotliwość wzbudzenia i amplituda drgań,
• kierunek obciążenia,
• temperatura i otoczenie,
• częstotliwość i czas trwania obciążenia,
• starzenie się i zmęczenie materiału.

W przypadku elastomerowych elementów tłumiących sztywność dynamiczna jest często wyższa niż sztywność określona na podstawie obciążenia statycznego. Dlatego w obliczeniach analizy drgań należy w miarę możliwości stosować dynamiczne specyfikacje producenta.
Na właściwości wpływa również rodzaj obciążenia. Elastomery mogą być poddawane obciążeniom ściskającym, ścinającym lub kombinacji obu tych obciążeń. Obciążenia rozciągające należy stosować wyłącznie wtedy, gdy element został specjalnie zaprojektowany do tego celu. W przypadku połączeń o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa często wymagane jest mechaniczne zabezpieczenie przed awarią.

Konstrukcje i warianty elementów tłumiących

Elastomerowe elementy tłumiące

Elastomerowe elementy tłumiące wykorzystują właściwości sprężyste i lepkosprężyste gumy, poliuretanu, silikonu lub innych elastomerów technicznych. Podczas odkształcania powstaje tarcie wewnętrzne, które przekształca część energii kinetycznej w ciepło.
Elementy te są kompaktowe, ekonomiczne i często nie wymagają konserwacji. Mogą jednocześnie zapewniać działanie sprężynowe, tłumienie, izolację oraz redukcję hałasu. Jednak ich właściwości w znacznym stopniu zależą od temperatury, częstotliwości, odkształcenia, starzenia się oraz kontaktu z olejami, paliwami, środkami czyszczącymi lub chemikaliami.

Elementy gumowo-metalowe

Elementy gumowo-metalowe składają się z korpusu z elastomeru połączonego z metalowymi śrubami gwintowanymi, tulejami, płytami lub kołnierzami. Połączenie to jest zazwyczaj wykonywane poprzez wulkanizację.
W zależności od geometrii elementy te nadają się do obciążeń ściskających, ścinających lub mieszanych. Typowe konstrukcje obejmują amortyzatory cylindryczne, łożyska stożkowe, nóżki maszyn, łożyska kołnierzowe, tuleje, szyny, amortyzatory oporowe oraz elementy pierścieniowe.
Są one stosowane do elastycznego mocowania silników, pomp, sprężarek, wentylatorów, agregatów napędowych, szaf sterowniczych oraz wielu innych zespołów.

Amortyzatory gumowe i amortyzatory ograniczające

Gumowe amortyzatory pochłaniają uderzenia, ograniczają ruch i zapobiegają bezpośredniemu kontaktowi między elementami. Montuje się je na przykład na klapach maszyn, systemach przenośnikowych, drzwiach, karoseriach pojazdów, wciągnikach oraz ruchomych częściach maszyn.
W przeciwieństwie do hydraulicznych amortyzatorów, sprężyste zderzaki magazynują część pochłoniętej energii i uwalniają ją ponownie podczas odbicia. W przypadku nieprawidłowego zaprojektowania może to zatem skutkować niepożądanym odbiciem.

Sprężyny elastomerowe i sprężyny z gumy drążonej

Sprężyny elastomerowe mogą wytrzymać wysokie odkształcenia sprężyste, zapewniając jednocześnie tłumienie wynikające z właściwości materiału. Różne geometrie umożliwiają uzyskanie liniowej, progresywnej lub innej, dostosowanej do potrzeb charakterystyki sprężyny.
Stosuje się je między innymi w prasach, narzędziach, urządzeniach do wykrawania, przesiewaczach, windach, pojazdach oraz przemysłowych systemach amortyzujących. Korpusy drążone i specjalne kształty profili pozwalają na większy skok sprężyny niż w przypadku pełnych gumowych zderzaków.

Płyty tłumiące i maty tłumiące

Płyty tłumiące układa się płasko pod maszynami, agregatami, płytami fundamentowymi lub wrażliwym sprzętem. Wykonuje się je na przykład z poliuretanu, elastomerów, gumy, materiałów kompozytowych lub wielowarstwowych kombinacji materiałów.
Płyty często można przyciąć do wymaganego kształtu i zapewniają one równomierny rozkład obciążenia. Kluczowe znaczenie ma prawidłowy nacisk powierzchniowy. Zbyt mały lub zbyt duży nacisk może negatywnie wpłynąć na pożądane ugięcie i efekt izolacji.

Tłumiki profilowe i profile tłumiące

Tłumiki profilowe są zazwyczaj wykonane z materiałów elastomerowych i mają specjalnie ukształtowane przekroje poprzeczne. Na krzywą siła-przemieszczenie mogą wpływać wgłębienia, żebra, przegrody lub komory.
Nadają się one do pochłaniania większych mas ruchomych, jako ograniczniki końcowe lub do zabezpieczenia podczas sporadycznych ruchów poza pozycję końcową. Decydującymi czynnikami przy ich doborze są: energia, która ma zostać pochłonięta, dostępne ugięcie, maksymalna dopuszczalna siła oraz efekt sprężystości powrotnej.

Nóżki maszynowe tłumiące drgania

Nóżki maszynowe tłumiące drgania łączą montaż i wypoziomowanie maszyny z elastycznym odsprzężeniem. Często składają się z elementu gwintowanego o regulowanej wysokości, metalowej płyty nośnej oraz podkładki tłumiącej.
Takie nóżki upraszczają montaż i mogą wyeliminować konieczność sztywnego zakotwiczenia. To, czy jest to dopuszczalne, zależy od dynamiki maszyny, środka ciężkości, działających sił poziomych oraz wymagań bezpieczeństwa.

Izolatory sprężynowe

Izolatory sprężynowe wykorzystują stalowe sprężyny do elastycznego mocowania. Ze względu na duży skok sprężyny i niską sztywność nadają się one szczególnie do izolacji drgań o niskiej częstotliwości.
Ponieważ same sprężyny metalowe charakteryzują się jedynie niewielkim tłumieniem, często łączy się je z podkładkami elastomerowymi, elementami ciernymi lub tłumikami lepkosprężystymi. W przypadku silnych uderzeń lub zmiennych sił bocznych mogą być wymagane dodatkowe prowadnice i ograniczniki ruchu.
Typowe zastosowania obejmują duże urządzenia wentylacyjne, pompy, sprężarki, awaryjne agregaty prądotwórcze, urządzenia techniki budowlanej oraz ciężkie maszyny produkcyjne.

Izolatory linowe

Izolatory linowe składają się z lin ze stali nierdzewnej poprowadzonych pomiędzy listwami mocującymi lub płytami montażowymi. Pod obciążeniem poszczególne druty wyginają się i ocierają o siebie. W rezultacie elementy te łączą działanie sprężynowe ze stosunkowo wysokim tłumieniem.
Izolatory linowe mogą pochłaniać wstrząsy i drgania z wielu kierunków. Ich całkowicie metalowa konstrukcja jest odporna na ekstremalne wahania temperatury, starzenie, promieniowanie UV, wiele substancji chemicznych oraz środowiska korozyjne.
Znajdują zastosowanie m.in. w pojazdach szynowych, statkach, przemyśle lotniczym i kosmicznym, systemach elektronicznych, urządzeniach mobilnych oraz w technologii wojskowej.

Sprężyny pneumatyczne i pneumatyczne elementy tłumiące

Elementy pneumatyczne wykorzystują sprężone powietrze jako medium sprężyste. Umożliwiają one uzyskanie niskich częstotliwości drgań własnych, zapewniając tym samym dobrą izolację od drgań o niskiej częstotliwości. W zależności od konstrukcji mogą być stosowane zarówno do wyrównywania, jak i regulacji wysokości.
Elementy sprężyn pneumatycznych nadają się do wrażliwych przyrządów pomiarowych, stanowisk badawczych, maszyn, pras, karoserii pojazdów oraz układów o zmiennym obciążeniu. Wymagają one jednak niezawodnego zasilania sprężonym powietrzem. W układach sterowanych automatycznie konieczne są również zawory, czujniki wysokości oraz elementy sterujące.
Ponieważ powietrze jest ściśliwe i magazynuje energię, samo zawieszenie pneumatyczne nie zapewnia tłumienia. Aby zapewnić kontrolowane zachowanie, często stosuje się dławiki, komory objętościowe lub dodatkowe amortyzatory.

Hydrauliczne elementy tłumiące

Hydrauliczne elementy tłumiące wytwarzają siłę przeciwdziałającą, umożliwiając przepływ oleju przez zawory lub określone otwory. Mogą one w kontrolowany sposób spowalniać ruchy i, w porównaniu z elementami czysto sprężystymi, wykazują mniejsze odbicie.
Do tej grupy należą między innymi amortyzatory hydrauliczne, amortyzatory drzwi i klap, regulatory ruchu oraz specjalne amortyzatory drgań. Przemysłowe amortyzatory stanowią odrębną grupę produktów zaprojektowaną specjalnie do pochłaniania energii w pozycjach krańcowych.

Amortyzatory obrotowe

Amortyzatory obrotowe spowalniają ruchy obrotowe i obrotowo-przechyłowe. Wewnątrz elementu obrotowego lub łopatki porusza się w medium lepkim. Wynikające z tego tarcie przepływowe generuje moment przeciwny i umożliwia kontrolowane otwieranie lub zamykanie.
Amortyzatory obrotowe znajdują zastosowanie na przykład w klapach, pokrywach, szufladach, siedzeniach, podłokietnikach, elementach sterujących, urządzeniach gospodarstwa domowego, wnętrzach pojazdów oraz precyzyjnych zespołach mechanicznych.
Dostępne są wersje jednostronnego i dwustronnego działania. W amortyzatorach obrotowych jednostronnego działania tłumienie występuje tylko w jednym kierunku obrotu, podczas gdy ruch powrotny pozostaje w dużej mierze nietłumiony. Ważnymi kryteriami doboru są moment obrotowy, kąt obrotu, prędkość obrotowa, żywotność oraz zakres temperatur.

Wiskoelastyczne elementy tłumiące

Elementy lepkosprężyste łączą sprężystość z odkształceniem zależnym od czasu i prędkości. Składają się z materiałów, których zachowanie plasuje się pomiędzy zachowaniem sprężystego ciała stałego a lepkiej cieczy.
Mogą one redukować drgania w szerokim zakresie częstotliwości i są stosowane w maszynach, elektronice, układach optycznych, pojazdach, budynkach oraz konstrukcjach mostowych. Ich właściwości często w znacznym stopniu zależą od temperatury i częstotliwości obciążenia.

Tłumiki cierne

Tłumiki cierne rozpraszają energię poprzez ruch względny między przylegającymi do siebie powierzchniami. Siła tłumienia zależy między innymi od siły styku, współczynnika tarcia, stanu powierzchni oraz zużycia.
Elementy te są wytrzymałe i mogą przenosić duże siły. W zastosowaniach precyzyjnych należy uwzględnić zjawisko „stick-slip” oraz tarcie zmieniające się w zależności od eksploatacji.

Magnetoreologiczne elementy tłumiące

Systemy magnetoreologiczne zawierają płyn, którego opór przepływu można zmieniać za pomocą pola magnetycznego. Pozwala to na szybkie dostosowanie siły tłumienia do aktualnych warunków pracy.
Takie systemy półaktywne są stosowane w zawieszeniach pojazdów, maszynach, fotelach, budynkach oraz specjalistycznych systemach ochronnych. Wymagają one czujników, układu sterowania oraz zasilania elektrycznego, ale zazwyczaj same w sobie nie wprowadzają do systemu żadnej dodatkowej energii kinetycznej.

Tłumiki elektromagnetyczne i prądów wirowych

Tłumiki prądów wirowych wytwarzają bezkontaktową siłę przeciwdziałającą poprzez indukcję elektromagnetyczną. Działają przy minimalnym zużyciu i mogą tłumić ruchy bez kontaktu mechanicznego.
Efekt tłumienia jest zazwyczaj zależny od prędkości i maleje podczas bardzo powolnego ruchu. Zastosowania obejmują przyrządy pomiarowe, stanowiska badawcze, systemy szynowe, maszyny oraz specjalistyczne mechanizmy ruchowe.
Tłumiki regeneracyjne mogą przekształcać część energii kinetycznej w energię elektryczną. Ich zastosowanie jest szczególnie korzystne w aplikacjach, w których regularnie występują wysokie poziomy energii kinetycznej.

Amortyzatory drgań i tłumiki masowe

Tłumiki drgań składają się z dodatkowej masy, która jest połączona z chronioną konstrukcją za pomocą układu sprężynowo-tłumikowego. Ich częstotliwość drgań własnych jest dostrojona do częstotliwości drgań zakłócających.
Odpowiednio zaprojektowane tłumiki zmniejszają amplitudę drgań w określonym zakresie częstotliwości. Stosuje się je na przykład w maszynach, narzędziach, układach napędowych, wieżowcach, mostach i konstrukcjach smukłych.
Ponieważ ich skuteczność zależy od częstotliwości, zmienne prędkości robocze lub zmieniające się właściwości układu mogą wymagać konstrukcji regulowanej lub adaptacyjnej.

Aktywne systemy tłumienia

Aktywne systemy tłumienia wykrywają ruchy za pomocą czujników i generują ukierunkowane siły przeciwdziałające za pomocą siłowników. Układ sterowania przetwarza zmierzone wartości i na bieżąco dostosowuje siłę przeciwdziałającą.
Systemy aktywne mogą być skuteczne nawet przy niskich częstotliwościach i dostosowują się do zmieniających się warunków pracy. Wiąże się to jednak z większą złożonością techniczną, wyższym zużyciem energii oraz dodatkowymi wymaganiami dotyczącymi technologii czujników, oprogramowania i niezawodności.

Zastosowania elementów tłumiących

Budowa maszyn i instalacji

Elementy tłumiące znajdują zastosowanie w obrabiarkach, prasach, pompach, sprężarkach, silnikach, wentylatorach i innych urządzeniach. Zapobiegają one przenoszeniu szkodliwych drgań na fundamenty i sąsiednie urządzenia lub chronią maszyny przed drganiami występującymi w ich otoczeniu.
W maszynach precyzyjnych nawet niewielkie ruchy mogą wpływać na jakość obróbki. Dlatego oprócz izolacji ważne są stabilne pozycjonowanie oraz kontrolowane zachowanie podczas rozruchu i hamowania.

Automatyka i technika transportu

W systemach zautomatyzowanych elementy te tłumią ruchy chwytaków, suwaków, klap, nośników detali oraz osłon ochronnych. Redukują hałas uderzeniowy oraz chronią czujniki i wrażliwe komponenty.
Tłumiki obrotowe umożliwiają kontrolowane ruchy obrotowe, natomiast tłumiki elastomerowe i profilowe często pełnią funkcję kompaktowych ograniczników.

Technologia motoryzacyjna

W pojazdach elementy tłumiące stosuje się do mocowania silników, skrzyń biegów, osi, kabin, siedzeń, układów wydechowych oraz podzespołów elektronicznych. Ograniczają one przenoszenie drgań i hałasu strukturalnego na karoserię i przedział pasażerski.
Oprócz wymagań dotyczących komfortu, projekt musi również uwzględniać siły napędowe, uderzenia drogowe, temperaturę, kontakt z płynami oraz obciążenia związane z bezpieczeństwem.

Transport kolejowy i przemysł stoczniowy

Pojazdy szynowe i statki są narażone na ciągłe drgania, uderzenia i zmienne kierunki obciążenia. Elementy tłumiące chronią wyposażenie, elementy wykończenia wnętrz, napędy, przewody i systemy elektroniczne.
Izolatory linowe sprawdzają się szczególnie dobrze w zastosowaniach, w których występują silne uderzenia, szeroki zakres temperatur oraz wysokie wymagania dotyczące odporności na korozję.

Budownictwo i instalacje budowlane

W budynkach elementy tłumiące odsprzęgają systemy wentylacyjne, pompy, agregaty chłodnicze, windy i systemy rurociągowe. Zapobiega to rozprzestrzenianiu się dźwięku strukturalnego przez ściany, stropy i konstrukcje nośne.
W mostach, wieżowcach i innych konstrukcjach tłumiki lepkościowe, tłumiki cierne lub tłumiki masowe mogą ograniczać ruchy spowodowane wiatrem, ruchem ulicznym lub drganiami.

Technika elektryczna, pomiarowa i medyczna

Wrażliwe urządzenia elektroniczne, optyczne i medyczne często wymagają ochrony przed zewnętrznymi drganiami i wstrząsami. Jednocześnie wbudowane wentylatory, pompy lub napędy nie mogą przenosić żadnych zakłócających drgań na obudowę.
W tym przypadku zastosowanie znajdują kompaktowe mocowania elastomerowe, elementy sprężyn pneumatycznych, izolatory linowe oraz specjalnie dostrojone materiały lepkosprężyste.

Lotnictwo

Elementy systemów lotniczych i kosmicznych są narażone na silne drgania, przyspieszenia, wstrząsy i wahania temperatury. Elementy tłumiące chronią elektronikę, przyrządy, fotele, ładunki i zespoły mechaniczne.
Szczególnie ważne są tutaj niska waga, określone parametry eksploatacyjne, odporność na starzenie oraz niezawodne działanie w ekstremalnych warunkach.

Energetyka i inżynieria procesowa

Turbiny, generatory, sprężarki, rurociągi i układy pomp generują siły dynamiczne, które mogą być przenoszone na konstrukcje nośne i połączone elementy. Odpowiednie mocowania, tłumiki drgań rurociągów i izolatory drgań zmniejszają obciążenia materiałowe i hałas.

Zalety elementów tłumiących

• Drgania i wstrząsy są redukowane.
• Możliwe jest zmniejszenie hałasu przenoszonego przez konstrukcję oraz hałasu eksploatacyjnego.
• Maszyny i urządzenia są odizolowane od otoczenia.
• Wrażliwe elementy są chronione przed obciążeniami zewnętrznymi.
• Obciążenia łożysk, połączeń, obudów i konstrukcji nośnych są zmniejszone.
• Możliwe jest wydłużenie żywotności elementów technicznych.
• Można poprawić jakość produkcji i procesów.
• Można zwiększyć komfort obsługi i bezpieczeństwo w miejscu pracy.
• Wiele konstrukcji jest kompaktowych i nie wymaga konserwacji.
• Różne materiały i krzywe charakterystyczne pozwalają na dostosowanie konstrukcji do konkretnych zastosowań.

Ograniczenia elementów tłumiących

• Nieprawidłowe dostrojenie może wzmacniać rezonanse zamiast skutecznie redukować drgania.
• Właściwości elastomerów zmieniają się wraz z temperaturą, częstotliwością i upływem czasu.
• Długotrwałe przeciążenie może prowadzić do pełzania, osiadania, pęknięć lub odrywania się od metalu.
• Niewystarczające obciążenie może powodować niedostateczne ugięcie i izolację w niektórych elementach.
• Nadmierne odkształcenie może uszkodzić element lub prowadzić do niestabilnych ruchów.
• Elementy sprężyste mogą uwolnić zgromadzoną energię i spowodować odbicie.
• Sprężyny stalowe często wymagają dodatkowego tłumienia i prowadzenia poprzecznego.
• Systemy pneumatyczne wymagają zasilania sprężonym powietrzem oraz, w razie potrzeby, regulacji poziomu.
• Systemy aktywne i adaptacyjne zwiększają nakład pracy wymagany do integracji, sterowania i konserwacji.
• Nie każdy element tłumiący nadaje się do funkcji nośnych lub krytycznych dla bezpieczeństwa.

Kluczowe kryteria zakupu elementów tłumiących

Zadanie tłumienia

W pierwszej kolejności należy ustalić, czy celem jest izolacja drgań, pochłanianie wstrząsów, tłumienie ruchów, redukcja hałasu czy ochrona mechanicznych pozycji krańcowych. Równie ważne jest ustalenie, czy zakłócenie pochodzi z samej maszyny, czy też jest przenoszone ze źródła zewnętrznego do wrażliwego układu.
Izolacja drgań wymaga innych parametrów eksploatacyjnych niż pochłanianie pojedynczego silnego uderzenia. Elementów nie należy zatem dobierać wyłącznie na podstawie ich wymiarów lub maksymalnej nośności.

Masa i rozkład obciążenia

Całkowita masa musi być rozłożona na liczbę i rozmieszczenie elementów tłumiących. Środek ciężkości maszyny często nie znajduje się w jej geometrycznym środku. W rezultacie poszczególne punkty mocowania mogą być obciążone w różnym stopniu.
Każdy element powinien pracować w ramach przewidzianego zakresu obciążenia. Nierównomierne obciążenie może prowadzić do zróżnicowanych ugięć, niewspółosiowości i niewystarczającej izolacji.

Częstotliwość drgań własnych i częstotliwość wzbudzenia

W celu izolacji drgań należy znać najniższą istotną częstotliwość wzbudzenia oraz częstotliwość drgań własnych montowanego układu. W przypadku maszyn wirujących podstawowa częstotliwość wzbudzenia jest często określana przez najniższą prędkość roboczą. Dodatkowe częstotliwości mogą wynikać z niewyważonych mas, ruchów tłoka, styku zębów kół zębatych lub zmiennych sił procesowych.
Im większa jest odpowiednia różnica między częstotliwością wzbudzenia a częstotliwością drgań własnych, tym skuteczniejsza będzie izolacja powyżej zakresu rezonansowego. Częste zmiany prędkości wymagają szczególnie starannego projektowania, ponieważ podczas uruchamiania i wyłączania mogą występować przekroczenia zakresów rezonansowych.

Sztywność statyczna i dynamiczna

Sztywność statyczna opisuje zależność między obciążeniem a odkształceniem przy powolnym obciążaniu. Jednak dla zachowania drgań decydująca jest sztywność dynamiczna.
Ponieważ te dwie wartości mogą się od siebie różnić – szczególnie w przypadku elastomerów – należy uwzględnić specyfikacje producenta dotyczące krzywej charakterystyki dynamicznej, częstotliwości drgań własnych oraz zakresu roboczego.

Współczynnik tłumienia

Wysokie tłumienie ogranicza duże ugięcia w zakresie rezonansowym i pozwala na szybsze wygasanie drgań. Jednak zbyt wysokie tłumienie może negatywnie wpływać na skuteczność izolacji przy wyższych częstotliwościach.
Wymagany współczynnik tłumienia zależy zatem od równowagi między normalną pracą, przejściem przez rezonans oraz potencjalnymi obciążeniami udarowymi.

Kierunek obciążenia i zakres ruchu

Elementy tłumiące mogą być obciążane ściskem, ścinaniem, rozciąganiem lub w wielu kierunkach. Dopuszczalne siły i odległości przemieszczenia różnią się znacznie w zależności od kierunku.
W przypadku ruchów wieloosiowych należy uwzględnić przemieszczenia boczne, siły skręcające oraz potencjalne momenty przechylające. W przypadku takich obciążeń lepszym rozwiązaniem niż proste cylindryczne amortyzatory mogą być liny stalowe lub specjalne elementy elastomerowe.

Materiał

Wybór elastomeru zależy od temperatury, kontaktu z mediami, ekspozycji na warunki atmosferyczne oraz obciążeń dynamicznych. Kauczuk naturalny ma dobre właściwości sprężyste i dynamiczne, ale nie nadaje się do wszystkich rodzajów olejów, paliw ani ekspozycji na czynniki atmosferyczne.
Kauczuk nitrylowy, EPDM, silikon, poliuretan i inne materiały charakteryzują się różnym poziomem odporności. Należy sprawdzić, czy dany materiał jest odpowiedni, biorąc pod uwagę rzeczywiste media, stężenia, temperatury i czas ekspozycji.

Temperatura i środowisko

Wysokie i niskie temperatury wpływają na sztywność, tłumienie drgań i żywotność wielu materiałów. Dodatkowe czynniki obejmują potencjalny wpływ wilgoci, soli, promieniowania UV, pyłu, oleju, chemikaliów oraz procesów czyszczenia.
W przypadku produkcji żywności, technologii medycznej, pomieszczeń czystych, obszarów zewnętrznych lub środowisk zagrożonych wybuchem mogą być wymagane specjalne materiały, powierzchnie i certyfikaty.

Miejsce montażu i połączenia

Wymiary, rodzaj mocowania, gwinty, kołnierze i wysokość montażu muszą być zgodne z projektem. Ponadto wymagana jest wystarczająca przestrzeń, aby uwzględnić przewidywane odkształcenia i ewentualne ruchy poprzeczne.
Elementy tłumiące nie mogą być blokowane przez sąsiednie elementy ani poddawane niedopuszczalnym naprężeniom. Rury, przewody i kable mogą pełnić rolę mostków w maszynie zamontowanej na elastycznych podporach, a tym samym przenosić drgania na otoczenie.

Obciążenia udarowe i dopuszczalne ugięcie

Oprócz normalnej masy maszyny należy uwzględnić potencjalne uderzenia, momenty rozruchowe, siły hamowania oraz sytuacje awaryjne. Element może być w stanie wytrzymać obciążenie statyczne, ale mimo to nie nadawać się do przenoszenia energii uderzenia, która może wystąpić.
Jeśli skok sprężyny jest ograniczony, mogą być wymagane dodatkowe ograniczniki lub zatrzaski zabezpieczające. Nie mogą one przypadkowo omijać izolacji drgań podczas normalnej pracy.

Bezpieczeństwo

W przypadku sił podnoszących, mocowań podwieszanych lub zespołów o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa wymagane są elementy z zabezpieczeniem przed wyrwaniem lub dodatkowymi zabezpieczeniami mechanicznymi. Awaria materiału sprężystego nie może skutkować niekontrolowanym upadkiem lub odłączeniem zamontowanego elementu.
W zastosowaniach mobilnych i przy obciążeniach sejsmicznych konieczne mogą być ograniczniki ruchu i blokady transportowe.

Żywotność i konserwacja

Elastomery ulegają starzeniu nawet bez widocznych uszkodzeń. Podczas regularnych przeglądów należy sprawdzać, czy nie występują pęknięcia, trwałe odkształcenia, kruchość, pęcznienie, korozja oraz rozwarstwienie między elastomerem a metalem.
W przypadku układów pneumatycznych, hydraulicznych i aktywnych należy również sprawdzić szczelność, zasilanie ciśnieniowe, czujniki i funkcje sterujące. Dobra dostępność ułatwia kontrolę i wymianę.

Specyfikacje i badania producenta

Producenci powinni dostarczyć wiarygodne specyfikacje dotyczące nośności, skoku, sztywności, częstotliwości drgań własnych, tłumienia, zakresu temperatur oraz odporności chemicznej. W zależności od zastosowania mogą być wymagane badania wytrzymałościowe, starzenia, korozji, udarności, drgań oraz temperatury.
W przypadku wymagających zastosowań zaleca się przeprowadzenie analizy drgań lub pomiarów drgań. Po montażu można sprawdzić, czy rzeczywiste wartości drgań odpowiadają założeniom projektowym.

Podsumowanie

Elementy tłumiące redukują drgania, wstrząsy, hałas przenoszony przez konstrukcję oraz niepożądane ruchy. Chronią maszyny, urządzenia i konstrukcje, poprawiają płynność pracy i mogą wydłużyć żywotność obciążonych elementów.
Asortyment produktów obejmuje zarówno kompaktowe elementy elastomerowe i gumowo-metalowe, jak i płyty tłumiące, tłumiki profilowe, izolatory sprężynowe oraz izolatory linowe, a także systemy pneumatyczne, hydrauliczne, obrotowe, elektromagnetyczne i aktywnie sterowane. Poszczególne konstrukcje różnią się znacznie pod względem nośności, skoku, częstotliwości drgań własnych, zdolności tłumienia oraz odporności na warunki środowiskowe.
Aby zapewnić niezawodne działanie, elementy tłumiące muszą być dopasowane do masy, rozkładu obciążenia, częstotliwości wzbudzającej, częstotliwości drgań własnych, kierunku obciążenia oraz warunków środowiskowych. Sama wysoka nośność nie gwarantuje skutecznej izolacji drgań. Decydujące znaczenie ma dynamiczne zachowanie całego zamontowanego systemu.

Elementy tłumiące można nabyć u różnych producentów i dostawców. Wyczerpujące informacje na temat producentów i dostawców elementów tłumiących z całego świata można znaleźć na stronie Exportpages.