Słownik wibroizolacji

Od częstotliwości drgań własnych po współczynnik przenoszenia: wyjaśniamy tu najważniejsze pojęcia dotyczące mat antywibracyjnych, posadowienia sprężystego i dźwięków materiałowych – krótko, praktycznie i z odnośnikami do dalszych stron. Przykłady liczbowe są uproszczonymi wartościami orientacyjnymi; wiążący dobór wykonujemy indywidualnie dla projektu.

Przejdź do: C · D · F · K · M · N · O · P · R · S · T · U · W

C

Charakterystyka sprężystości

Charakterystyka sprężystości pokazuje zależność między obciążeniem a ugięciem łożyska. Przy charakterystyce liniowej ugięcie rośnie proporcjonalnie do obciążenia; przy progresywnej łożysko staje się sztywniejsze wraz ze wzrostem obciążenia. Charakterystyka progresywna, jak w naszych matach z granulatu gumowego, utrzymuje częstotliwość drgań własnych niemal stałą w szerokim zakresie obciążeń. Charakterystyki podaje karta techniczna danego typu produktu.

Częstotliwość drgań własnych

Częstotliwość drgań własnych f₀ to częstotliwość, z jaką sprężyście posadowiony układ drga swobodnie po wzbudzeniu. Zależy od masy i sztywności posadowienia i w uproszczeniu można ją oszacować ze statycznego ugięcia: f₀ ≈ 15,76 / √(ugięcie w mm) Hz. Aby izolacja była skuteczna, musi leżeć wyraźnie poniżej częstotliwości wymuszenia. Oszacować ją można w naszym kalkulatorze wibroizolacji.

Częstotliwość wymuszenia

Częstotliwość wymuszenia to częstotliwość siły, którą maszyna wprowadza w swoje posadowienie. Dla maszyn wirujących w uproszczeniu: prędkość obrotowa w obr./min ÷ 60 = częstotliwość w Hz (np. 1500 obr./min → 25 Hz). Transformatory buczą głównie z podwójną częstotliwością sieci, w sieci 50 Hz – 100 Hz. Razem z częstotliwością drgań własnych daje ona stosunek częstotliwości.

D

Drgania kołyszące

Drgania kołyszące to ruchy obrotowe lub wahliwe sprężyście posadowionej maszyny wokół osi poziomej. Występują przede wszystkim wtedy, gdy środek ciężkości nie leży centralnie nad łożyskami lub jest położony bardzo wysoko. Pomaga rozmieszczenie łożysk dopasowane do środka ciężkości i ewentualnie fundament inercyjny. Więcej w poradniku Dlaczego mata antywibracyjna nie działa.

Dźwięki materiałowe

Dźwięki materiałowe to dźwięk rozchodzący się w ciałach stałych – w fundamentach, stropach, ścianach lub rurociągach. W innym miejscu są często ponownie emitowane jako słyszalne dźwięki powietrzne, np. jako buczenie w sąsiednich pomieszczeniach. Maty antywibracyjne przerywają drogę dźwięków materiałowych między maszyną a budynkiem.

Dźwięki powietrzne

Dźwięki powietrzne to dźwięk rozchodzący się w powietrzu i słyszany bezpośrednio. Mata antywibracyjna nie zmniejsza ich bezpośrednio, a jedynie składową dźwięków materiałowych. Przeciw bezpośrednio emitowanym dźwiękom powietrznym pomagają obudowy lub kapsuły dźwiękochłonne.

F

Fundament inercyjny

Fundament inercyjny to ciężki blok lub rama (zwykle z betonu lub stali) między maszyną a posadowieniem sprężystym. Zwiększa posadowioną masę, obniża środek ciężkości, równomiernie rozkłada obciążenie i zmniejsza ruchy maszyny. Stosuje się go np. przy pompach, sprężarkach i maszynach o wysoko położonym środku ciężkości, aby ograniczyć drgania kołyszące. Zob. Pompy i sprężarki.

K

Klasa obciążenia

Klasy obciążenia porządkują materiały sprężyste według dopuszczalnego statycznego obciążenia stałego. Nasze maty z granulatu gumowego są podzielone na klasy od G1 (do 0,02 N/mm²) do G8 (do 1,50 N/mm²); elastomery PUR obejmują ok. 0,002–2,5 N/mm². Odpowiednia klasa wynika z nacisku powierzchniowego. Wszystkie klasy znajdą Państwo w zakładce Materiały i dane techniczne.

M

Mostek akustyczny

Mostek akustyczny to sztywne połączenie omijające posadowienie sprężyste – np. sztywny rurociąg, koryto kablowe, połączenie śrubowe bez elastycznej tulei lub zaprawa przy krawędzi maty. Przez nie dźwięki materiałowe przedostają się z pominięciem łożyska do budynku. Już jeden mostek akustyczny może wyraźnie pogorszyć działanie maty.

N

Nacisk powierzchniowy

Nacisk powierzchniowy to obciążenie przypadające na obciążoną powierzchnię: masa [kg] × 9,81 ÷ powierzchnia [mm²] = nacisk powierzchniowy [N/mm²]. Decyduje o tym, która klasa obciążenia jest właściwa. Gdy jest zbyt mały, mata pozostaje zbyt sztywna; gdy zbyt duży, grozi nadmierne ugięcie i osiadanie. Można go obliczyć w naszym kalkulatorze wibroizolacji.

O

Odkształcenie trwałe przy ściskaniu

Odkształcenie trwałe przy ściskaniu określa, jaka część ściśnięcia pozostaje trwale po odciążeniu. Bada się je według ISO 815 przy określonym odkształceniu, temperaturze i czasie i podaje w procentach. Niska wartość świadczy o dobrej zdolności powrotu i korzystnym zachowaniu długoterminowym. Zob. także pełzanie oraz Normy i przepisy.

P

Pełzanie

Pełzanie oznacza powolny przyrost odkształcenia materiału pod stałym obciążeniem. W elastomerach duża jego część występuje w pierwszym okresie po obciążeniu; skutkiem jest osiadanie maszyny. Decydująca jest krzywa pełzania danego materiału w karcie technicznej. Zob. także odkształcenie trwałe przy ściskaniu oraz Materiały i dane techniczne.

R

Rezonans

Rezonans występuje, gdy częstotliwość wymuszenia pokrywa się z częstotliwością drgań własnych posadowienia (stosunek częstotliwości η ≈ 1). Drgania są wtedy silnie wzmacniane – ogranicza je jedynie tłumienie. Maszyny, które podczas rozruchu i zatrzymywania przechodzą przez zakres rezonansu, powinny go mijać szybko.

S

Skuteczność wibroizolacji

Skuteczność wibroizolacji określa, jaka część wymuszenia drganiami nie jest przenoszona na podłoże. Bez tłumienia w uproszczeniu: skuteczność = 1 − 1/(η² − 1), gdzie η to stosunek częstotliwości. Przy η = 3 daje to obliczeniowo ok. 88% (uproszczony przykład, wartość orientacyjna). Odpowiada ona 1 minus współczynnik przenoszenia.

Stosunek częstotliwości

Stosunek częstotliwości η to iloraz częstotliwości wymuszenia i częstotliwości drgań własnych (η = f_wym / f₀). Działanie izolacyjne powstaje dopiero od η > √2 ≈ 1,41; poniżej drgania są przenoszone lub nawet wzmacniane. W praktyce dąży się do stosunku co najmniej ok. 3.

Sztywność dynamiczna

Sztywność dynamiczna to sztywność elementu sprężystego pod obciążeniem drgającym. W elastomerach jest z reguły wyższa od sztywności statycznej i zależy od częstotliwości, amplitudy i obciążenia wstępnego. Dlatego rzeczywista częstotliwość drgań własnych jest zwykle nieco wyższa niż obliczona ze statycznego ugięcia. Mierzy się ją np. według ISO 10846.

T

Tłumienie

Tłumienie to zamiana energii drgań w ciepło, w elastomerach na skutek tarcia wewnętrznego w materiale. Ogranicza wzrost amplitudy drgań w rezonansie, np. podczas rozruchu maszyny. W zakresie izolacji większe tłumienie nieznacznie zmniejsza skuteczność izolacji. Parametrem jest często współczynnik strat; tłumienia nie należy mylić z wibroizolacją, która przerywa drogę przenoszenia.

Tłumienie wtrąceniowe

Tłumienie wtrąceniowe podaje w decybelach, o ile element sprężysty zmniejsza przenoszone drgania w porównaniu ze sztywnym ustawieniem. W uproszczeniu: dB = 20 · log₁₀(1/T), gdzie T to współczynnik przenoszenia. Skuteczność wibroizolacji 90% odpowiada więc ok. 20 dB, a 99% ok. 40 dB.

Twardość Shore

Twardość Shore (dla elastomerów zwykle Shore A) opisuje opór przed wciskaniem znormalizowanego wgłębnika według ISO 7619. Jest użytecznym parametrem materiałowym, ale nie wystarcza do doboru. Decydująca jest charakterystyka sprężystości łożyska, zależna także od kształtu, grubości i obciążenia. Więcej w zakładce Materiały i dane techniczne.

U

Ugięcie statyczne

Ugięcie statyczne to ściśnięcie łożyska pod obciążeniem statycznym maszyny. Im większe ugięcie, tym niższa częstotliwość drgań własnych posadowienia. Zależy od nacisku powierzchniowego, materiału, grubości i liczby warstw i odczytuje się je z charakterystyki sprężystości w karcie technicznej.

Układ masa-sprężyna

Układ masa-sprężyna to najprostszy model posadowienia sprężystego: masa (maszyna lub fundament) spoczywa na sprężynie (macie, podkładce lub elemencie sprężynowym). Z masy i sztywności wynika częstotliwość drgań własnych. W budownictwie kolejowym pojęcie to oznacza ponadto nawierzchnię, w której ciężka betonowa niecka jest posadowiona sprężyście – zob. Kolej i transport.

W

Wibroizolacja bierna

W wibroizolacji biernej (izolacji odbiornika) chroni się czułe urządzenie przed drganiami z otoczenia, np. mikroskop, wagę lub maszynę pomiarową. Jej przeciwieństwem jest wibroizolacja czynna. Podstawy fizyczne są te same, ale częstotliwości zakłóceń pochodzą tu z budynku, ruchu komunikacyjnego lub sąsiednich maszyn. Zob. Laboratoria i badania.

Wibroizolacja czynna

W wibroizolacji czynnej (izolacji źródła) sprężyście posadawia się źródło drgań – np. pompę, sprężarkę lub prasę – aby do fundamentu i budynku przedostawało się jak najmniej drgań. Jej przeciwieństwem jest wibroizolacja bierna. Jakie dane są potrzebne do doboru, opisuje norma EN 1299 (zob. Normy i przepisy).

Współczynnik przenoszenia

Współczynnik przenoszenia T (transmisyjność) to stosunek przenoszonej amplitudy drgań do amplitudy wymuszającej. Bez tłumienia w uproszczeniu T = 1/(η² − 1) dla η > √2. T > 1 oznacza wzmocnienie, T < 1 izolację. Skuteczność wibroizolacji wynosi 1 − T; wyrażona w decybelach daje tłumienie wtrąceniowe.

Współczynnik strat

Współczynnik strat (podawany często jako d lub tg δ) jest miarą tłumienia materiału: stosunkiem energii zamienianej w ciepło w każdym cyklu drgań do zmagazynowanej energii sprężystej. Elastomery mają znacznie wyższy współczynnik strat niż sprężyny stalowe. Wartość zależy od materiału, częstotliwości i temperatury i – o ile jest podana – znajduje się w karcie technicznej.

↑ do góry

Czytaj dalej: Materiały i dane techniczne · Kalkulator wibroizolacji · Normy i przepisy · Słownik · FAQ · Do pobrania