Umgehung des Übertragungsweges
Bei der Entwicklung unserer Carbide Base Diamond Footer haben wir Experimente durchgeführt, um die Vorteile der Umgehung des Übertragungsweges zu quantifizieren. Dies ist ein Konzept zur Verbesserung der Leistung von Schwingungsisolatoren, bei denen Kugellager in gekrümmten Lagerlaufbahnen rollen.
Zunächst eine Erklärung zur Umgehung des Übertragungsweges. Wenn ein Kugellager, das in einer gekrümmten Lagerlaufbahn rollt, auf eine Vibration trifft, dringt Schwingungsenergie in Form einer Schallwelle in das Lager ein. Die Schallwelle tritt von einem Punkt des Lagers aus ein, der zu diesem Zeitpunkt in Kontakt mit der vibrierenden Laufbahn ist. Nachdem die Schallwelle das Lager durchquert hat, erreicht sie die andere Seite und ein Großteil der Energie wird zum Eintrittspunkt zurück reflektiert.
Ein Lager, das in einer theoretisch perfekten, gekrümmten Laufbahn rollt, ist bei Vibrationen ständig in ungehinderter Bewegung. Zu dem Zeitpunkt, an dem die Schallwelle zum Eintrittspunkt zurückreflektiert wird, hat sich das Lager also wahrscheinlich schon von seiner Position zum Zeitpunkt des Eintritts der Schallwelle weggedreht. Da der ursprüngliche Eintrittspunkt nicht mehr in Kontakt mit der Oberfläche der Laufbahn ist, wird der Austrittspfad für die reflektierte Schallwelle unterbrochen. Die Schallwelle wird dann gebrochen und im Inneren des Lagers zerstreut und schließlich als Wärme abgeleitet.
Eine Lagerlaufbahn ist jedoch nie perfekt. Ein Kugellager konzentriert den Druck auf einen unendlich kleinen Punkt. Dieser Druck führt unweigerlich zu einer Vertiefung in der Lagerlaufbahn, wenn eine ausreichende Last aufgebracht wird. Der Durchmesser der Vertiefung ist abhängig vom Gewicht der Nutzlast, dem Radius des Lagers, dem Krümmungsradius der Laufbahn und der Härte des Laufbahnmaterials[1].
Nachteilige Auswirkungen einer Einbuchtung in der Laufbahn
Das Vorhandensein einer Vertiefung in der Lagerlaufbahn beeinträchtigt die Leistung der Schwingungsisolierung auf 2 Arten:
- Es erhöht die Haftreibung, was bedeutet, dass das Lager mehr Kraft benötigt, um sich in der Laufbahn in Bewegung zu setzen. Dies verringert die Fähigkeit des Geräts, auf Vibrationen mit kleinen Amplituden zu reagieren und diese zu isolieren.
- Das Lager bleibt während eines Teils seiner Bewegung in der Laufbahn in ständigem Kontakt mit der Vertiefung. Wenn die Kontaktzeit mit der Vertiefung länger ist als die Zeit, die eine Schallwelle benötigt, um das Lager zu durchqueren und wieder zurückzukehren, kann die reflektierte Schallwelle durch die Kontaktstelle am Eingang wieder austreten.