La superficie media cargada es la media de las superficies superior e inferior que soportan la carga útil. La superficie de abombamiento es la superficie libre para abombarse perpendicularmente a la carga.

La estabilidad de un elastómero puede verse comprometida por debajo de un determinado factor de forma a medida que el material se hace cada vez más alto y estrecho. Algunos fabricantes de elastómeros recomiendan mantenerse por encima de un factor de forma de 0,3 para evitar el pandeo, un problema que puede hacer que el equipo apoyado se vuelque.

Al diseñar el ViscoRing™ elastómero utilizado en los
Carbide Base
pies de página, se planificó un factor de forma de 0,17. Esto se eligió para hacer que la frecuencia de resonancia fuera lo suficientemente baja como para que las frecuencias audibles más bajas pudieran aislarse de forma efectiva.

Mejorar la estabilidad

Se realizó un experimento para comprobar la capacidad del ViscoRing™ para soportar verticalmente una carga y evitar el pandeo. El experimento consistió en aplicar gradualmente peso y medir la deformación vertical del material. Se aplicaron pesos en la parte superior del Medium ViscoRing™ en incrementos de 1,13 kg (2,5 libras) en un entorno de temperatura ambiente. La distancia de deformación vertical se trazó en la forma de la curva de tensión-deformación mostrada. El eje y representa la tensión o peso aplicado, y el eje x representa la tensión o deformación vertical causada por la aplicación del peso.

La curva roja muestra el ViscoRing™ solo sin carcasa. Se puede observar que poco después de la aplicación inicial del peso, el material comenzó a combarse y a deformarse considerablemente bajo la carga. El material soportó mal incluso una masa pequeña, lo que era de esperar dado el factor de forma extremadamente bajo.

Para mejorar la estabilidad del ViscoRing™, se le diseñó un alojamiento dentro de la parte superior de la Carbide Base como se muestra en el gráfico simplificado anterior. Se añadieron crestas a intervalos espaciados alrededor del perímetro del ViscoRing™ para reforzarlo y evitar el pandeo. Las crestas se espaciaron a distancias variables desde el exterior del ViscoRing™. Esto liberó una superficie sustancial para abombarse hacia el exterior, preservando así gran parte de la ventaja de rendimiento del bajo factor de forma.

A medida que el ViscoRing™ se abultaba hacia fuera, un porcentaje progresivamente mayor de la superficie de abultamiento entraba en contacto con las crestas inclinadas. Este aumento del factor de forma con un incremento de la masa de la carga útil proporcionó una frecuencia de resonancia más coherente en una gama más amplia de masas de carga útil. En otras palabras, el rendimiento de aislamiento de la Carbide Base se hizo más constante en función de los distintos pesos de la carga útil con este diseño de factor de forma progresivo.

La curva azul muestra el mismo ViscoRing™ colocado en el alojamiento de la parte superior del Carbide Base pie de página. Se observó un aumento relativamente lineal de la deformación vertical con la aplicación de peso. El material no se doblaba como estaba previsto. La rigidez del material acaba por aumentar gradualmente con el incremento de la tensión a medida que se arriostra una mayor parte de la superficie sin carga. Esto aumentó deseablemente la capacidad máxima de soporte de peso del material.

Los elastómeros no pueden comprimirse en un volumen menor. Por lo tanto, hay que dejar que los elastómeros se abulten hacia fuera para que se deformen bajo una carga. El ViscoRing™ con refuerzo selectivo no mostró un aumento repentino de la pendiente o la rigidez, como habría ocurrido si se hubiera impedido que el material siguiera abultándose. Una baja rigidez o índice de elasticidad es importante para lograr una baja frecuencia de resonancia con un sistema muelle-masa como éste.

Graficar el aislamiento horizontal

La frecuencia de vibración hacia adelante y hacia atrás (eje Y) se ajustó en incrementos de 10 Hz desde 10 Hz hasta 300 Hz. La salida de tensión de ambos sensores se trazó en cada intervalo. La amplitud de la mesa se ajustó para garantizar que la mesa oscilara sinusoidalmente con una aceleración de aproximadamente 4 m/s2.

Restando la salida de los sensores se obtuvo la transmisión de vibraciones a través de la Carbide Base de carburo. Los valores positivos indican una amplificación de las vibraciones a través del dispositivo. Esto era de esperar en las frecuencias de vibración alrededor de la frecuencia de resonancia del dispositivo. Los valores negativos indican una reducción de las vibraciones generadas por la mesa. Es decir, un aislamiento de las vibraciones que se deseaba. Cuanto más negativo sea el valor, mayor será el aislamiento.

La línea roja muestra las medidas tomadas con los Carbide Base pies de página sin los rodamientos de bolas y los elastómeros orientados horizontalmente. Sólo el elastómero ViscoRing™ proporcionaba aislamiento. La línea azul muestra las mediciones realizadas con los rodamientos y los elastómeros horizontales colocados. La incorporación de rodamientos de bolas y elastómeros horizontales mejoró sustancialmente el rendimiento del aislamiento horizontal. La reducción de la amplitud de las vibraciones fue especialmente pronunciada en torno a la frecuencia de resonancia, lo que indica un mayor nivel de amortiguación.

Conclusión

Se incorporaron varias características de diseño a la Carbide Base para utilizar de forma fiable elastómeros de bajo factor de forma para el aislamiento de las vibraciones. Los elastómeros formados en factores de forma que antes se consideraban demasiado inestables se hicieron suficientemente estables con una carcasa especialmente diseñada. La combinación adicional de rodamientos y elastómeros orientados horizontalmente mejoró aún más el aislamiento horizontal. Estas novedosas características se incorporaron posteriormente a una patente pendiente.