Menggunakan Elastomer Faktor Bentuk Rendah
Polimer atau elastomer viskoelastik digunakan secara meluas dalam aplikasi kawalan getaran kerana keupayaan redamannya yang tinggi. Elastomer juga boleh mengasingkan getaran frekuensi rendah dengan berkesan dengan terbentuk dalam bentuk tertentu. Faktor bentuk ialah istilah seni yang digunakan untuk mengukur prestasi pengasingan bentuk elastomer tertentu. Implikasinya ialah semakin rendah faktor bentuk, semakin rendah potensi frekuensi resonans. Kekerapan resonans yang rendah biasanya menghasilkan lebar jalur pengasingan getaran yang luas. Ini disebabkan oleh pengasingan frekuensi getaran di atas frekuensi resonans.
Untuk bentuk yang paling biasa, faktor bentuk biasanya ditakrifkan sebagai:
Purata kawasan permukaan yang dimuatkan ialah purata kawasan permukaan atas dan bawah yang menyokong muatan. Luas permukaan yang membonjol ialah kawasan permukaan yang bebas membonjol secara berserenjang dengan beban.
Kestabilan elastomer boleh terjejas di bawah faktor bentuk tertentu apabila bahan menjadi semakin tinggi dan sempit. Sesetengah pengeluar elastomer mengesyorkan agar kekal di atas faktor bentuk 0.3 untuk mengelakkan lengkokan – isu yang boleh menyebabkan peralatan yang disokong tumbang.
Apabila mereka bentuk elastomer ViscoRing™ yang digunakan dalam pengaki Carbide Base , faktor bentuk 0.17 telah dirancang. Ini dipilih untuk menolak frekuensi resonans yang cukup rendah supaya frekuensi boleh didengar yang paling rendah dapat diasingkan dengan berkesan.
Meningkatkan Kestabilan
Satu eksperimen telah dijalankan untuk menguji keupayaan ViscoRing™ untuk menyokong beban secara menegak dan mengelakkan lengkokan. Eksperimen ini terdiri daripada menggunakan berat secara beransur-ansur dan mengukur ubah bentuk menegak bahan. Pemberat telah dikenakan di atas Medium ViscoRing™ dalam kenaikan 1.13 kg (2.5 lbs) dalam persekitaran suhu bilik. Jarak ubah bentuk menegak telah diplot dalam bentuk lengkung tegasan-terikan yang ditunjukkan. Paksi-y mewakili tegasan atau berat yang dikenakan, dan paksi-x mewakili terikan atau ubah bentuk menegak yang disebabkan oleh penggunaan berat.
Lengkung merah menunjukkan ViscoRing™ sahaja tanpa perumah. Ia boleh dilihat bahawa tidak lama selepas penggunaan awal berat, bahan itu mula melengkung dan berubah bentuk dengan ketara di bawah beban. Bahan itu melakukan kerja yang lemah untuk menyokong walaupun jisim kecil yang dijangkakan memandangkan faktor bentuk yang sangat rendah.
Untuk meningkatkan kestabilan ViscoRing™ , perumah telah direka bentuk untuknya dalam bahagian atas pengaki Carbide Base seperti yang ditunjukkan dalam grafik dipermudahkan di atas. Permatang telah ditambah pada selang jarak di sekeliling perimeter ViscoRing™ untuk menahannya dan mengelakkan lengkokan. Permatang dijarakkan pada jarak yang berbeza-beza dari bahagian luar ViscoRing™ . Ini membebaskan kawasan permukaan yang besar untuk membonjol ke luar sekali gus mengekalkan banyak manfaat prestasi faktor bentuk rendah.
Apabila ViscoRing™ membonjol ke luar, peratusan luas permukaan yang membonjol yang semakin besar bersentuhan dengan rabung yang bercerun. Peningkatan dalam faktor bentuk dengan peningkatan dalam jisim muatan memberikan frekuensi resonans yang lebih konsisten merentas julat jisim muatan yang lebih luas. Dalam erti kata lain, prestasi pengasingan pengaki Carbide Base menjadi lebih malar merentasi berat muatan yang berbeza-beza dengan reka bentuk faktor bentuk progresif ini.
Lengkung biru menunjukkan ViscoRing™ yang sama diletakkan di dalam perumahan bahagian atas pengaki Carbide Base . Peningkatan yang agak linear dalam ubah bentuk menegak dengan penggunaan berat telah diperhatikan. Bahan tidak melengkung seperti yang dimaksudkan. Kekakuan bahan akhirnya akan meningkat secara beransur-ansur dengan peningkatan tegasan kerana lebih banyak kawasan permukaan yang tidak dimuatkan diikat. Ini dengan sewajarnya meningkatkan keupayaan menyokong berat maksimum bahan.
Elastomer tidak dapat dimampatkan menjadi volum yang lebih kecil. Oleh itu, elastomer mesti dibiarkan membonjol ke luar untuk berubah bentuk di bawah beban. ViscoRing™ yang dipasang secara selektif tidak menunjukkan peningkatan mendadak dalam cerun atau kekakuan seperti yang akan berlaku jika bahan itu dihalang daripada terus membonjol. Kadar kekakuan atau spring yang rendah adalah penting dalam mencapai frekuensi resonans yang rendah dengan sistem jisim spring seperti ini.
Memperbaiki Pengasingan Mendatar
Setelah berjaya menggunakan elastomer faktor bentuk rendah untuk pengasingan menegak, faedah yang sama untuk pengasingan mendatar dikehendaki. Elastomer faktor bentuk rendah berorientasikan mendatar bersama-sama galas bebola telah digabungkan untuk meningkatkan lagi prestasi pengasingan mendatar.
Menggunakan galas bebola untuk menyediakan pengasingan mendatar adalah konsep yang terkenal. Banyak reka bentuk mencelah galas bebola antara laluan perlumbaan galas melengkung [1] .
Reka bentuk yang direka untuk bahagian bawah pengaki Carbide Base adalah berbeza dengan laluan lumba galas yang rata dan bukannya melengkung. Elastomer berorientasikan mendatar bertindak sebagai mata air yang sangat lembap memastikan peranti dipusatkan sebagai tindak balas kepada getaran. Untuk meminimumkan ubah bentuk dan rintangan bergolek, zirkonia telah dipilih untuk galas dan keluli spring yang dikeraskan digilap untuk laluan perlumbaan galas.
Graf Pengasingan Mendatar
Kekerapan getaran ke hadapan dan belakang (paksi Y) ditetapkan dalam kenaikan 10 Hz daripada 10 Hz hingga 300 Hz. Keluaran voltan kedua-dua sensor telah diplot pada setiap selang. Amplitud jadual telah dilaraskan untuk memastikan bahawa jadual berayun sinusoid dengan pecutan lebih kurang 4 m/s 2 .
Menolak keluaran penderia menghasilkan penghantaran getaran melalui pengaki Carbide Base . Nilai positif menunjukkan penguatan getaran melalui peranti. Ini dijangka pada frekuensi getaran sekitar frekuensi resonans peranti. Nilai negatif menunjukkan pengurangan dalam getaran yang dihasilkan oleh jadual. Dalam erti kata lain, pengasingan getaran yang diingini. Semakin negatif nilai, semakin besar pengasingan.
Garis merah menunjukkan ukuran yang diambil dengan pengaki Carbide Base kehilangan galas bebola dan elastomer berorientasikan mendatar. Hanya elastomer ViscoRing™ yang menyediakan pengasingan. Garis biru menunjukkan ukuran yang diambil dengan galas dan elastomer mendatar di tempatnya. Penggabungan galas bebola dan elastomer mendatar telah meningkatkan prestasi pengasingan mendatar dengan ketara. Pengurangan amplitud getaran amat ketara di sekitar frekuensi resonans yang menunjukkan tahap redaman yang lebih tinggi.
Kesimpulan
Beberapa ciri reka bentuk telah dimasukkan ke dalam pengaki Carbide Base untuk menggunakan elastomer faktor bentuk rendah dengan pasti untuk pengasingan getaran. Elastomer yang terbentuk dalam faktor bentuk yang sebelum ini dianggap terlalu tidak stabil telah dibuat cukup stabil dengan perumahan yang direka khas. Gabungan tambahan galas dan elastomer berorientasikan mendatar menambah baik pengasingan mendatar. Ciri-ciri novel ini kemudiannya dimasukkan ke dalam paten yang belum selesai.
