Pengelakan Laluan Penghantaran

Semasa mereka bentuk pengaki Carbide Base Diamond kami, kami menjalankan eksperimen untuk mengukur faedah pengelakan laluan penghantaran. Ini adalah konsep untuk meningkatkan prestasi reka bentuk pengasing getaran yang menggunakan galas bebola yang bergolek dalam laluan perlumbaan galas melengkung.

Pertama, penjelasan tentang pengelakan laluan penghantaran. Apabila galas bebola yang bergolek dalam raceway galas melengkung menghadapi getaran, tenaga getaran dalam bentuk gelombang bunyi akan memasuki galas. Gelombang bunyi masuk dari satu titik pada galas yang bersentuhan dengan laluan perlumbaan yang bergetar pada ketika itu. Selepas gelombang bunyi merentasi galas ia akan mencapai bahagian lain dan kebanyakan tenaga akan dipantulkan kembali ke titik kemasukan.

Galas bergolek dalam landasan perlumbaan melengkung yang sempurna secara teori akan berada dalam gerakan tanpa halangan yang berterusan apabila tertakluk kepada getaran. Oleh itu, pada masa gelombang bunyi memantul kembali ke titik kemasukan, galas mungkin akan berpusing dari kedudukannya pada saat gelombang bunyi masuk. Dengan titik masuk asal tidak lagi bersentuhan dengan permukaan raceway, laluan keluar untuk gelombang bunyi yang dipantulkan terputus. Gelombang bunyi kemudiannya akan membias dan tersebar secara dalaman dalam galas dan akhirnya hilang sebagai haba.

Walau bagaimanapun, litar perlumbaan galas tidak pernah sempurna. Galas bebola memfokuskan tekanan ke titik yang sangat kecil. Tekanan ini sudah pasti akan menyebabkan lekukan dalam raceway galas apabila beban yang mencukupi dikenakan. Diameter lekukan adalah bergantung pada berat muatan, jejari galas, jejari kelengkungan raceway, dan kekerasan bahan raceway [1] .

Kesan Buruk Lekukan Raceway

Kehadiran lekukan dalam raceway galas memberi kesan buruk kepada prestasi pengasingan getaran dalam 2 cara:

Ia meningkatkan stiction bermakna bahawa galas akan memerlukan lebih banyak daya untuk bergerak di dalam raceway. Ini mengurangkan keupayaan peranti untuk bertindak balas dan oleh itu mengasingkan getaran dengan amplitud kecil.
Galas akan kekal dalam sentuhan yang berterusan dengan lekukan sepanjang sebahagian pergerakannya di dalam raceway. Jika masa yang dihabiskan untuk bersentuhan dengan lekukan adalah lebih lama daripada masa yang diperlukan untuk gelombang bunyi melintasi galas dan kembali semula, gelombang bunyi yang dipantulkan akan dapat keluar kembali melalui lokasi hubungan masuk.

Contoh Pengelakan Laluan Penghantaran

2 contoh berikut menggambarkan kesan berbeza yang boleh didapati oleh saiz lekukan raceway pada pengelakan laluan penghantaran.

Pengelakan Laluan Penghantaran Contoh 1: Lekukan Kecil

Gelombang bunyi merah getaran memasuki galas pada titik sentuhan sepanjang lekukan. Gelombang bunyi biru mula melintasi diameter galas. Apabila sampai ke penghujung, sedikit tenaga memantul kembali ke titik kemasukan.

Selepas tempoh yang singkat, raceway atas telah disesarkan sebagai tindak balas kepada getaran, memutarkan galas dalam proses. Galas kini menggulung kecondongan laluan perlumbaan supaya titik masuk asal gelombang bunyi tidak lagi bersentuhan dengan laluan perlumbaan. Tanpa laluan untuk gelombang bunyi biru keluar semula ke laluan perlumbaan, ia memantul dalam galas sehingga ia hilang sebagai haba.

Pengelakan Laluan Penghantaran Contoh 2: Lekukan Besar

Sama seperti contoh 1 di atas, gelombang bunyi merah memasuki galas pada titik sentuhan dengan lekukan. Gelombang bunyi biru merambat merentasi galas dan memantul kembali semula.

Lekukan besar masih bersentuhan dengan titik masuk pada masa gelombang bunyi biru telah dipantulkan kembali. Gelombang bunyi yang dipantulkan oleh itu boleh masuk semula ke dalam perlumbaan melalui pintu masuk yang sama.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pengelakan Laluan Penghantaran

Di bawah ialah 4 faktor yang mempengaruhi keupayaan pengelakan laluan penghantaran bagi gelendong galas bola dalam litar perlumbaan melengkung. Di bawah setiap faktor kami menerangkan elemen reka bentuk yang kami serapkan dalam peringkat pengasingan ke-3 baharu dalam pengaki Carbide Base Diamond kami.

Tempoh Bandul

Galas bergolek dalam laluan perlumbaan melengkung akan bertindak seperti bandul tak linear. Panjang bandul yang setara adalah berkaitan dengan perbezaan jejari kelengkungan laluan perlumbaan dengan jejari galas. Semakin besar perbezaan, semakin panjang bandul dan oleh itu tempoh. Apabila tempoh bandul panjang dan lekukan kecil, jumlah masa yang agak kecil dibelanjakan dengan bearing bersentuhan dengan lekukan.

Kami mereka bentuk laluan perlumbaan galas kami untuk mempunyai jejari kelengkungan yang besar berbanding dengan diameter galas untuk mencapai tempoh bandul yang panjang. Ini sesuai kerana ia mengurangkan masa relatif di mana gelombang bunyi yang dipantulkan mempunyai peluang untuk melarikan diri daripada galas melalui titik masuk di sepanjang lekukan. Ia juga merendahkan frekuensi semula jadi pengasing untuk meningkatkan pengasingan frekuensi rendah.

Halaju Bunyi dalam Galas

Halaju bunyi dalam bahan galas akan menjejaskan masa yang diperlukan untuk gelombang bunyi melintasi galas dan kemudian kembali semula ke tempat masuk. Bahan dengan halaju bunyi yang rendah adalah sesuai kerana gelombang bunyi akan mengambil masa yang lebih lama untuk bergerak kembali ke pintu masuk. Ini membolehkan lebih banyak masa untuk galas berputar melepasi lekukan sebelum gelombang bunyi kembali ke titik masuk.

Daripada seramik yang biasa digunakan untuk galas bebola, zirkonia menonjol kerana halaju bunyi membujurnya yang rendah. Zirkonia juga mempunyai sifat redaman getaran yang lebih baik daripada seramik lain [2] . Atas sebab ini sebagai tambahan kepada keliatan tinggi galas zirkonia digunakan di seluruh pengaki Carbide Base kami.

Kekerasan

Kelajuan Bunyi

Redaman Maksimum

Diameter Galas

Diameter galas menentukan jarak yang mesti dilalui oleh gelombang bunyi dalam galas. Diameter yang besar adalah sesuai kerana ia meningkatkan jarak dan oleh itu masa gelombang bunyi mesti bergerak sebelum kembali ke pintu masuk.

Galas yang digunakan dalam peringkat pengasingan ke-3 baharu pengaki Carbide Base Diamond mempunyai diameter yang agak besar – yang terbesar yang boleh dimuatkan dalam perumah. Mana-mana yang lebih besar dan laluan perlumbaan mesti dibuat begitu cetek sehingga ia boleh menghadapi masalah menjaga galas dipusatkan dengan pasti.

Kekerasan Litar Lumba

Laluan perlumbaan galas dengan kekerasan yang tinggi adalah sesuai kerana ia lebih baik menahan ubah bentuk yang disebabkan oleh sentuhan dengan galas.

Untuk mencapai kekerasan yang tinggi, laluan lumba galas dalam peringkat pengasingan ke-3 pengaki Carbide Base Diamond kami dimesin daripada seramik pepejal menggunakan alat berlian. Selepas pemesinan, laluan perlumbaan menjalani proses penggilapan untuk mencapai kemasan permukaan yang licin. Penggilapan yang menyeluruh adalah untuk meminimumkan ketidaksempurnaan permukaan yang boleh menghalang keupayaan galas bebola untuk bergolek sebagai tindak balas kepada getaran amplitud kecil.

Selepas menggilap, perlumbaan galas disalut dengan berlian amorf menggunakan proses Pemendapan Wap Fizikal (PVD). Lapisan luar ini mempunyai kekerasan melampau sehingga 6500 HV. Berlian PVD juga mempunyai pekali geseran yang rendah kira-kira 0.10 atau kira-kira 1/10 daripada keluli digilap. Ini mengurangkan lagi rintangan bergolek galas dalam laluan perlumbaan mereka.

Mengukur Lekukan Bearing Raceway

Satu eksperimen telah dijalankan untuk menganalisis lekukan bearing raceways yang disebabkan oleh bebola bearing. Berat 90 kg (200 lbs.) telah dikenakan di atas galas zirkonia berdiameter 4 mm yang terletak di laluan lumba dengan kelengkungan serupa yang diperbuat daripada aluminium 7075 T6, keluli keras 1095 dan seramik bersalut berlian PVD dari pengaki Carbide Base Diamond kami. Mikroskop kemudiannya digunakan untuk mengukur diameter lekukan pada permukaan raceway pelbagai bahan.

bahan

7075 T6 Aluminium

bahan

1095 Keluli Keras

bahan

Seramik Bersalut Berlian PVD

Kekerasan Permukaan

180 HV

Kekerasan Permukaan

830 HV

Kekerasan Permukaan

Sehingga 6500 HV

Diameter Lekukan

875 μm

Diameter Lekukan

254 μm

Diameter Lekukan

Tidak dapat dikesan pada pembesaran 20x

Pengukuran Pengasingan Getaran

Pengukuran berikut telah diambil menggunakan proses yang serupa dengan Tinjauan Reka Bentuk Pengaki Audio kami. Pembesar suara 2 hala dan subwufer diletakkan di atas lantai konkrit. Muatan berasingan 3.6 kg (8 paun.) diletakkan di atas 3 Pancang , pengaki Carbide Base dan pengaki Carbide Base Diamond . Super Light ViscoRing™ telah dipasang pada kedua-dua pengaki. Isyarat sinus log disapu kemudian dimainkan melalui pembesar suara dan subwufer. Penderia pecutan yang dipasang pada muatan telah digunakan untuk mengukur getaran mendatar yang melalui peranti.

Pengukuran Pembesar Suara

Log menyapu pengujaan sinus daripada 30 Hz kepada 8 kHz. Getaran mendatar diukur dengan keuntungan 20 dB menggunakan sensor pecutan ACH-01.

Pancang

Carbide Base

Carbide Base Diamond

Pengukuran Subwufer

Log menyapu pengujaan sinus dari 10 Hz hingga 500 Hz. Getaran mendatar diukur tanpa keuntungan menggunakan sensor pecutan ACH-01.

Pancang

Carbide Base

Carbide Base Diamond

Kesimpulan

Prestasi pengasingan getaran pengaki Carbide Base Diamond kami menunjukkan peningkatan yang ketara dengan penambahan peringkat pengasingan ke-3 baharu. Dengan mereka bentuk dengan mengambil kira pengelakan laluan penghantaran, kami dapat mencapai tahap pengasingan dan pelesapan getaran yang lebih tinggi. Amplitud dan pereputan getaran adalah lebih baik walaupun tahap prestasi tinggi bagi pengaki Carbide Base standard. Penambahbaikan adalah merentasi semua frekuensi boleh didengar tetapi paling ketara dalam kawasan bass.

Rujukan

[1] Kemeny, Zoltan A. “Penapis isyarat mekanikal.” US 6520283 B2, Pejabat Paten dan Tanda Dagangan Amerika Syarikat, 18 Februari 2003. Paten Google, https://patents.google.com/patent/US6520283B2

[2] Zhang, J., Perez, RJ, dan Lavernia, EJ, “Dokumentasi kapasiti redaman bahan komposit logam, seramik dan logam-matriks” , Jurnal Sains Bahan, vol. 28, tidak. 9, ms 2395–2404, 1993. doi:10.1007/BF01151671