Najważniejsze pojęcia z zakresu izolacji i tłumienia drgań — w przystępny, techniczny sposób.
Dobór właściwej wibroizolacji wymaga zrozumienia kilku podstawowych pojęć — od częstotliwości własnej i rezonansu, przez tłumienie, po rodzaje izolacji. Poniżej zebraliśmy słowniczek terminów stosowanych w technice antywibracyjnej Bilz. Kliknij hasło, aby rozwinąć definicję.
Drgania to zmiany wielkości stanu w czasie (np. przemieszczeń, przyspieszeń, prędkości itd.) względem wartości średniej, równowagowej lub położenia spoczynkowego. W zależności od przebiegu wyróżnia się różne ich typy.
Izolacja drgań to odsprzężenie sił zakłócających i drgań. Efekt działa zawsze w obie strony — od maszyny do otoczenia, jak i w kierunku przeciwnym (zob. Rodzaje izolacji). Pojęcia eliminacja drgań (niem. Schwingungstilgung) i tłumienie drgań (Schwingungsdämpfung) bywają błędnie używane zamiennie.
Fizyczna właściwość izolatora polegająca na odbieraniu energii układowi drgającemu i zamianie jej na ciepło. Dzięki temu drgania są ograniczane do dopuszczalnego poziomu. Tłumienie D jest wielkością bezwymiarową.
Przy doborze i obliczaniu odpowiedniej izolacji drgań istotny jest rodzaj obciążenia, które składa się z dwóch części:
Jednostka: niuton (N).
Maksymalne wychylenie drgania harmonicznego z położenia spoczynkowego (1). Wartość międzyszczytowa peak-to-peak (2). Wartość skuteczna (RMS — Root Mean Square, średnia kwadratowa; 3). Okres drgania (4).
Jednostki: 1, 2 i 3 — metr (m); 4 — sekunda (s).
Miara liczby drgań na sekundę. Jednostką jest herc (Hz).
Częstotliwość, z jaką ciało swobodnie drga wokół położenia równowagi po jednorazowym wzbudzeniu.
Częstotliwość, z jaką układ jest wzbudzany przy drganiu wymuszonym. Często równa prędkości obrotowej lub liczbie skoków maszyny.
Stosunek częstotliwości zakłócającej do częstotliwości własnej. Ogólnie: im niżej leży częstotliwość własna izolatora (im większy stosunek częstotliwości zakłócającej do własnej), tym lepsza skuteczność izolacji. Zwykle dąży się do stosunku między 3 a 4.
Gdy częstotliwość własna jest bliska częstotliwości wymuszającej lub jej równa (stosunek dostrojenia = 1), mówimy o rezonansie. Układ maszyna–izolator reaguje szczególnie dużymi amplitudami — drganie nie jest wówczas redukowane, lecz wzmacniane (wzmocnienie rezonansowe).
Elementy zamieniające sygnał wejściowy na inną wielkość wyjściową — najczęściej na pracę mechaniczną. Aktywnie ingerują w układ regulacji i/lub zadają wartości zadane.
Pasywne izolatory drgań przy wzbudzeniu w pobliżu częstotliwości własnej wykazują wzmocnienie amplitudy drgań. To wzmocnienie rezonansowe zależy od właściwości tłumiących izolatora.
Aktywne izolatory drgań dzięki odpowiedniej regulacji wytwarzają siłę przeciwną przesuniętą w fazie o 180° (zob. Przesunięcie fazowe) — izolatory działają wtedy jako aktuatory. Minimalizuje to wzmocnienie rezonansowe w okolicy częstotliwości własnej.
Izolatory potocznie nazywane są też tłumikami drgań.
Stopnie swobody (DOF, Degrees of Freedom) to możliwe kierunki ruchu układu. Ciało sztywne ma 6 stopni swobody — można je przesuwać w trzech niezależnych kierunkach (X, Y, Z) oraz obracać wokół każdej z trzech osi.
Położenie środka ciężkości maszyny (ang. Center of Gravity) jest istotne dla statycznego posadowienia i doboru punktów podparcia przy izolacji drgań.
Dwa drgania harmoniczne są przesunięte w fazie, gdy mają zgodne okresy, ale różne momenty przejścia przez zero. Przesunięcie o 180° stosuje się w izolatorach aktywnych (np. Active Isolation System™), aby izolować drgania i minimalizować wzmocnienie rezonansowe.
Izolatory drgań umieszcza się bezpośrednio pod maszyną lub w niej, zwykle w istniejących punktach podparcia. Wymaga to, aby łoże maszyny lub rama podstawy miały wystarczającą własną sztywność i nie odkształcały się na sprężystym posadowieniu.
Przy maszynach o niewystarczającej własnej sztywności między maszyną a izolatorami wprowadza się odpowiednio sztywną konstrukcję pośrednią, np. platformę stalową, płytę żeliwną lub blok fundamentowy z betonu (izolacja fundamentu).
Pomożemy dobrać właściwą wibroizolację do Twojej maszyny i zastosowania.
→ Skontaktuj sięO skuteczności wibroizolacji decyduje relacja między częstotliwością własną izolatora a częstotliwością drgań zakłócających. Im niżej leży częstotliwość własna układu antywibracyjnego (im większy stosunek dostrojenia), tym lepsza izolacja — w praktyce dąży się do stosunku między 3 a 4. Gdy obie częstotliwości się zrównują, występuje rezonans, w którym drgania są nie tłumione, lecz wzmacniane. W zależności od celu rozróżnia się izolację u źródła (ochrona otoczenia przed maszyną) oraz izolację odbiorczą (ochrona wrażliwej maszyny przed drganiami podłoża). Oficjalnym przedstawicielem Bilz w Polsce jest firma EKKON z Olsztyna.