Vaimentimet – löydä valmistajia ja toimittajia

Vaimennuselementit vähentävät ei-toivottuja tärinöitä, iskuja, melua ja liikkeitä koneissa, ajoneuvoissa, laitteissa ja rakenteissa.

Rakenteestaan riippuen ne haihduttavat mekaanista energiaa tai vähentävät sen siirtymistä viereisiin komponentteihin. Näin ne suojaavat komponentteja, parantavat toiminnan sujuvuutta ja lisäävät teknisten järjestelmien toimintavarmuutta.
Termi ”vaimennuselementit” kattaa lukuisia rakenteita ja toimintaperiaatteita. Niihin kuuluvat esimerkiksi kumi-metalli-elementit, elastomeeripuskurit, vaimennuslevyt, tärinäeristimet, vaijerieristimet, jousieristimet, ilmajousielementit, pyörimisvaimentimet ja viskoelastiset elementit. Rakenteesta riippuen ne vaikuttavat lineaarisiin, pyöriviin tai moniakselisiin liikkeisiin.
Vaimennuselementit on erotettava iskunvaimentimista. Iskunvaimentimet hidastavat tyypillisesti liikkuvia massoja kohdennetusti määritellyn iskunpituuden aikana. Vaimennuselementit suorittavat usein useita tehtäviä samanaikaisesti: ne tukevat tai kiinnittävät komponentteja, eristävät tärinää, rajoittavat taipumia, vaimentavat rakenteiden kautta välittyvää melua tai vaimentavat yksittäisiä iskuja. Näiden tuoteryhmien väliset rajat voivat kuitenkin olla hämärät.

Seuraavassa kerrotaan, miten vaimennuselementit toimivat, mitä tyyppejä on saatavilla, missä niitä käytetään ja mitkä kriteerit ovat tärkeitä niitä valittaessa.

Vaimennuselementtien toiminta

Mekaaninen tärinä syntyy, kun ulkoinen tai sisäinen voima siirtää massan lepoasennostaan ja se heilahtaa takaisin elastisten palautusvoimien vaikutuksesta. Tällaisia tärinöitä voivat aiheuttaa käyttölaitteet, moottorit, pumput, epätasapainoiset massat, vaihtelevat kuormitukset, iskut ja liikesarjat.
Ilman riittävää vaimennusta liike vaimenee vain hitaasti tai se herää jatkuvasti uudelleen. Vaimennuselementit poistavat energiaa värähtelevästä järjestelmästä. Toimintaperiaatteesta riippuen tämä saavutetaan seuraavilla tavoilla:

• elastisen tai viskoelastisen materiaalin sisäisellä kitkalla,
• mekaanisten pintojen välisellä kitkalla,
• nesteen tai kaasun siirtymällä ja kuristumisella,
• vaijerien taipuminen ja kitka,
• sähkömagneettisilla ilmiöillä,
• tarkoituksellisesti tuotetut vastavoimat,
• mekaanisen energian muuntuminen lämmöksi.

Varsinaisen vaimennuksen lisäksi tärinän eristämisellä on tärkeä rooli. Lähteen eristämisen tarkoituksena on estää konetta siirtämästä tärinäänsä perustuksiin, rakennukseen tai viereisiin laitteisiin. Vastaanottimen eristys suojaa herkkää laitetta ympäristön tärinältä.
Tehokkaan eristyksen saavuttamiseksi järjestelmän massan, jäykkyyden ja vaimennuksen on oltava tasapainossa. Jokaisella joustaville tuille asennetulla järjestelmällä on oma ominaistaajuus. Jos herätetaajuus on lähellä tätä ominaistaajuutta, voi syntyä resonanssia ja tärinän amplitudi voi kasvaa merkittävästi. Tehokas eristys edellyttää siksi yleensä, että herätetaajuus on riittävän paljon asennetun järjestelmän ominaistaajuutta korkeampi.
Suuri vaimennus rajoittaa suuria liikkeitä resonanssialueella. Se ei kuitenkaan automaattisesti takaa parasta mahdollista tärinäeristystä kaikissa käyttöolosuhteissa. Suunnittelussa on siksi löydettävä tasapaino resonanssin rajoittamisen, iskunvaimennuksen, vakauden ja eristyskyvyn välillä.

Vaimennuselementtien tärkeät ominaisuudet

Vaimennuselementin käyttäytymistä eivät määrää pelkästään sen mitat. Muiden tekijöiden ohella seuraavat seikat ovat ratkaisevia:

• materiaali ja materiaalin kovuus,
• staattinen ja dynaaminen jäykkyys,
• sallittu kuormitus,
• taipuma tai muodonmuutos,
• vaimennuskyky,
• asennetun järjestelmän ominaisvärähtelytaajuus,
• herätetaajuus ja värähtelyamplitudi,
• kuormituksen suunta,
• lämpötila ja ympäröivä ympäristö,
• kuormituksen taajuus ja kesto,
• vanhentuminen ja materiaalin väsyminen.

Elastomeeristen vaimennuselementtien dynaaminen jäykkyys on usein suurempi kuin staattisesta kuormituksesta määritetty jäykkyys. Siksi tärinäanalyysilaskelmissa tulisi käyttää valmistajan dynaamisia teknisiä tietoja aina kun mahdollista.
Myös kuormituksen tyyppi vaikuttaa ominaisuuksiin. Elastomeereihin voi kohdistua puristus-, leikkaus- tai näiden yhdistelmäkuormitusta. Vetokuormitusta tulisi kohdistaa vain, jos elementti on nimenomaan suunniteltu tätä tarkoitusta varten. Turvallisuuden kannalta kriittisissä kiinnityksissä vaaditaan usein mekaanista vikasietoisuutta.

Vaimennuselementtien rakenteet ja variantit

Elastomeeriset vaimennuselementit

Elastomeeriset vaimennuselementit hyödyntävät kumin, polyuretaanin, silikonin tai muiden teknisten elastomeerien elastisia ja viskoelastisia ominaisuuksia. Kun ne muodonmuuttuvat, syntyy sisäistä kitkaa, joka muuntaa osan kineettisestä energiasta lämmöksi.
Nämä elementit ovat kompakteja, kustannustehokkaita ja usein huoltovapaita. Ne voivat samanaikaisesti tarjota jousitoimintaa, vaimennusta, eristystä ja melunvaimennusta. Niiden ominaisuudet riippuvat kuitenkin merkittävästi lämpötilasta, taajuudesta, muodonmuutoksesta, ikääntymisestä sekä kosketuksesta öljyjen, polttoaineiden, puhdistusaineiden tai kemikaalien kanssa.

Kumi-metalli-elementit

Kumi-metalli-elementit koostuvat elastomeerirungosta, joka on liitetty metallisiin kierteisiin pultteihin, holkkeihin, levyihin tai laippoihin. Liitos tehdään tyypillisesti vulkanoimalla.
Geometriastaan riippuen nämä elementit soveltuvat puristus-, leikkaus- tai yhdistettyihin kuormituksiin. Yleisiä malleja ovat sylinterimäiset iskunvaimentimet, kartiomaiset laakerit, konejalat, laippalaakerit, holkit, kiskot, pysäytysiskunvaimentimet ja rengasmaiset elementit.
Niitä käytetään moottoreiden, pumppujen, kompressorien, puhaltimien, voimayksiköiden, ohjauskaappien ja lukuisten muiden kokoonpanojen joustavaan kiinnitykseen.

Kumipuskurit ja pysäytyspuskurit

Kumipuskurit vaimentavat iskuja, rajoittavat liikettä ja estävät komponenttien välisen suoran kosketuksen. Niitä asennetaan esimerkiksi koneiden luukkuihin, kuljetinjärjestelmiin, oviin, ajoneuvojen koreihin, nostimiin ja liikkuviin koneosiin.
Toisin kuin hydrauliset iskunvaimentimet, joustavat puskurit varastoivat osan vaimennetusta energiasta ja vapauttavat sen uudelleen palautuessaan. Väärin suunniteltuina ne voivat siksi aiheuttaa ei-toivottua palautumista.

Elastomeerijouset ja ontot kumijouset

Elastomeerijouset kestävät suuria elastisia muodonmuutoksia ja tarjoavat samalla materiaaliin perustuvaa vaimennusta. Erilaiset geometriat mahdollistavat lineaariset, progressiiviset tai muuten räätälöidyt jousen ominaisuudet.
Niitä käytetään muun muassa puristimissa, työkaluissa, lävistyslaitteissa, seulakoneissa, hisseissä, ajoneuvoissa ja teollisissa puskurijärjestelmissä. Ontot rungot ja erityiset profiilimuodot mahdollistavat suuremman jousen liikealueen kuin umpilastuiset kumipuskurit.

Vaimennuslevyt ja vaimennusmatot

Vaimennuslevyt sijoitetaan tasaisina koneiden, yksiköiden, perustalevyjen tai herkkien laitteiden alle. Ne valmistetaan esimerkiksi polyuretaanista, elastomeereistä, kumista, komposiittimateriaaleista tai monikerroksisista materiaaliyhdistelmistä.
Levyt voidaan usein leikata haluttuun muotoon, ja ne mahdollistavat tasaisen kuormituksen jakautumisen. Oikea pintapaine on ratkaisevan tärkeää. Liian pieni tai liian suuri paine voi heikentää haluttua taipumaa ja eristysvaikutusta.

Profiilivaimentimet ja vaimennusprofiilit

Profiilivaimentimet valmistetaan yleensä elastomeerimateriaaleista, ja niillä on erityisen muotoiltu poikkileikkaus. Voima-siirtymä-käyrään voidaan vaikuttaa onteloilla, ripoilla, väliseinillä tai kammioilla.
Ne soveltuvat suurempien liikkuvien massojen vaimentamiseen, päätyrajoittimina tai suojaksi harvoin tapahtuvien liikkeiden yhteydessä, kun pääteasento ylitetään. Vaimentettavan energian määrä, käytettävissä oleva taipuma, suurin sallittu voima ja palautumisvaikutus ovat ratkaisevia tekijöitä valinnassa.

Tärinänvaimentavat konejalat

Tärinänvaimentavat konejalat yhdistävät koneen asennuksen ja tasoituksen joustavaan irrottamiseen. Ne koostuvat usein korkeussäädettävästä kierteitetystä osasta, kantavasta metallilevystä ja vaimennustyynystä.
Tällaiset jalat yksinkertaistavat asennusta ja voivat poistaa tarpeen jäykälle kiinnitykselle. Onko tämä sallittua, riippuu koneen dynamiikasta, painopisteestä, vaikuttavista vaakavoimista ja turvallisuusvaatimuksista.

Jousieristimet

Jousieristimissä käytetään teräsjousia joustavaan kiinnitykseen. Suuren jousimatkan ja pienen jäykkyyden ansiosta ne soveltuvat erityisen hyvin matalataajuisten tärinöiden eristämiseen.
Koska metallijousilla itsellään on vain vähäinen vaimennus, niitä yhdistetään usein elastomeerityynyihin, kitkaelementteihin tai viskoosisia vaimentimiin. Voimakkaiden iskujen tai vaihtelevien sivuttaisvoimien sattuessa saatetaan tarvita lisäohjaimia ja liikerajoittimia.
Tyypillisiä käyttökohteita ovat suuret ilmanvaihtoyksiköt, pumput, kompressorit, varavoimageneraattorit, talotekniikkalaitteet ja raskaat tuotantokoneet.

Teräsköysieristimet

Teräsköysieristimet koostuvat ruostumattomasta teräksestä valmistetuista köysistä, jotka on ohjattu kiinnitysnauhojen tai kiinnityslevyjen väliin. Kuormitettuna yksittäiset langat taipuvat ja hankaavat toisiaan vasten. Tämän seurauksena nämä elementit yhdistävät jousitoiminnan suhteellisen korkeaan vaimennukseen.
Teräsköysieristimet pystyvät vaimentamaan iskuja ja tärinää useista suunnista. Niiden kokonaan metallista koostuva rakenne kestää äärimmäisiä lämpötilavaihteluita, vanhenemista, UV-säteilyä, monia kemikaaleja ja syövyttäviä ympäristöjä.
Niitä käytetään muun muassa rautatiekalustossa, laivoissa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, elektroniikkajärjestelmissä, mobiililaitteissa sekä sotilasteknologiassa.

Ilmajouset ja pneumaattiset vaimennuselementit

Pneumaattiset elementit käyttävät paineilmaa joustavana väliaineena. Ne mahdollistavat matalat ominaisvärähtelytaajuudet ja tarjoavat siten hyvän eristyksen matalataajuisilta tärinöiltä. Rakenteesta riippuen niitä voidaan käyttää sekä tasoittamiseen että korkeuden säätämiseen.
Ilmajousielementit sopivat herkille mittauslaitteille, testipenkkeille, koneille, puristimille, ajoneuvokoreille ja vaihtelevasti kuormitettaville järjestelmille. Ne vaativat kuitenkin luotettavan paineilman syötön. Automaattisesti ohjatuissa järjestelmissä tarvitaan myös venttiilejä, korkeusantureita ja ohjauskomponentteja.
Koska ilma on puristuva ja varastoi energiaa, vaimennusta ei saavuteta pelkästään ilmajousituksella. Hallitun käyttäytymisen varmistamiseksi käytetään usein kuristimia, tilavuuskammioita tai lisävaimentimia.

Hydrauliset vaimennuselementit

Hydrauliset vaimennuselementit tuottavat vastavoiman päästämällä öljyä virtaamaan venttiilien tai määriteltyjen aukkojen läpi. Ne voivat hidastaa liikkeitä hallitusti ja niissä on vähemmän takaisinpomppua kuin puhtaasti joustavissa elementeissä.
Tähän ryhmään kuuluvat muun muassa hydrauliset vaimentimet, ovi- ja läppävaimentimet, liikkeenohjaimet sekä erityiset tärinänvaimentimet. Teolliset iskunvaimentimet muodostavat erillisen tuoteryhmän, joka on suunniteltu erityisesti energian vaimentamiseen ääriasennoissa.

Pyörivät vaimentimet

Kiertovaimentimet hidastavat pyörimis- ja kääntöliikkeitä. Niiden sisällä roottori tai siipi liikkuu viskoosisen väliaineen läpi. Tästä syntyvä virtauskitka tuottaa vastamomenttia ja mahdollistaa hallitun avaamisen tai sulkemisen.
Pyörivävaimentimia käytetään esimerkiksi läpissä, kansissa, laatikoissa, istuimissa, käsinojissa, ohjauselementeissä, kodinkoneissa, ajoneuvojen sisätiloissa ja tarkkuusmekaanisissa kokoonpanoissa.
Niitä on yksitoimisia ja kaksitoimisia malleja. Yksitoimisissa pyörivissä vaimentimissa vaimennus tapahtuu vain yhdessä pyörimissuunnassa, kun taas paluuliike jää suurelta osin vaimentamattomaksi. Tärkeitä valintakriteereitä ovat vääntömomentti, pyörimiskulma, pyörimisnopeus, käyttöikä ja lämpötila-alue.

Viskoelastiset vaimennuselementit

Viskoelastiset elementit yhdistävät elastisen palautumisen aika- ja nopeusriippuvaiseen muodonmuutokseen. Ne koostuvat materiaaleista, joiden käyttäytyminen sijoittuu elastisen kiinteän aineen ja viskoosisen nesteen välille.
Ne voivat vaimentaa tärinää laajalla taajuusalueella, ja niitä käytetään koneissa, elektroniikassa, optisissa järjestelmissä, ajoneuvoissa, rakennuksissa ja siltarakenteissa. Niiden ominaisuudet reagoivat usein merkittävästi lämpötilaan ja kuormitustaajuuteen.

Kitkavaimentimet

Kitkavaimentimet haihduttavat energiaa toisiaan vasten painettujen pintojen välisen suhteellisen liikkeen avulla. Vaimennusvoima riippuu muun muassa kosketusvoimasta, kitkakertoimesta, pinnan kunnosta ja kulumisesta.
Nämä elementit ovat kestäviä ja pystyvät välittämään suuria voimia. Tarkkuussovelluksissa on otettava huomioon stick-slip-ilmiöt ja käytön mukaan vaihteleva kitka.

Magnetoreologiset vaimennuselementit

Magnetoreologisissa järjestelmissä on neste, jonka virtausvastusta voidaan muuttaa magneettikentän avulla. Tämän ansiosta vaimennusvoimaa voidaan säätää nopeasti kulloisiinkin käyttöolosuhteisiin sopivaksi.
Tällaisia puoliaktiivisia järjestelmiä käytetään ajoneuvojen jousituksissa, koneissa, istuimissa, rakennuksissa ja erikoistuneissa suojajärjestelmissä. Ne vaativat antureita, ohjausjärjestelmää ja sähkövirtaa, mutta eivät yleensä itse tuo järjestelmään ylimääräistä kineettistä energiaa.

Sähkömagneettiset ja pyörrevirta-vaimentimet

Pyörrevirta-vaimentimet tuottavat kosketuksettoman vastavoiman sähkömagneettisen induktion avulla. Ne toimivat vähäisellä kulumisella ja voivat vaimentaa liikkeitä ilman mekaanista kosketusta.
Vaimennusvaikutus on yleensä nopeudesta riippuva ja heikkenee hyvin hitaassa liikkeessä. Sovelluksia ovat mittauslaitteet, testauspenkit, rautatiejärjestelmät, koneet ja erikoistuneet liikemekanismit.
Regeneratiiviset vaimentimet voivat muuntaa osan liikeenergiasta sähköenergiaksi. Niiden käyttö on erityisen hyödyllistä sovelluksissa, joissa esiintyy säännöllisesti suuria määriä liikeenergiaa.

Tärinänvaimentimet ja viritetyt massavaimentimet

Tärinänvaimentimet koostuvat lisämassasta, joka on kytketty suojattavaan rakenteeseen jousi-vaimenninjärjestelmän kautta. Niiden ominaistaajuus on viritetty häiritsevän tärinän taajuudelle.
Oikein suunnitellut vaimentimet vähentävät tärinän amplitudia tietyllä taajuusalueella. Niitä käytetään esimerkiksi koneissa, työkaluissa, voimansiirtojärjestelmissä, kerrostaloissa, silloissa ja hoikkarakenteisissa rakenteissa.
Koska niiden tehokkuus riippuu taajuudesta, vaihtelevat toimintanopeudet tai muuttuvat järjestelmäominaisuudet saattavat edellyttää säädettävää tai mukautuvaa rakennetta.

Aktiiviset vaimennusjärjestelmät

Aktiiviset vaimennusjärjestelmät tunnistavat liikkeet antureiden avulla ja tuottavat kohdennettuja vastavoimia toimilaitteiden avulla. Ohjausjärjestelmä käsittelee mittausarvot ja säätää vastavoimaa jatkuvasti.
Aktiiviset järjestelmät voivat olla tehokkaita jopa matalilla taajuuksilla ja sopeutua muuttuviin käyttöolosuhteisiin. Tähän liittyy kuitenkin suurempi tekninen monimutkaisuus, suurempi energiankulutus sekä lisävaatimuksia anturitekniikalle, ohjelmistoille ja luotettavuudelle.

Vaimennuselementtien sovellukset

Kone- ja laitosrakentaminen

Vaimennuselementit tukevat työstökoneita, puristimia, pumppuja, kompressoreita, moottoreita, puhaltimia ja muita laitteita. Ne estävät häiritsevien tärinöiden siirtymisen perustuksiin ja viereisiin laitteisiin tai suojaavat koneita ympäristön tärinöiltä.
Tarkkuuskoneissa jopa pienet liikkeet voivat vaikuttaa työstön laatuun. Eristyksen lisäksi tärkeää on vakaa asemointi ja hallittu käyttäytyminen käynnistyksen ja hidastuksen aikana.

Automaatio- ja käsittelytekniikka

Automaatiojärjestelmissä nämä elementit vaimentavat tarttujien, liukukiskojen, läppien, työkappaleiden kuljetuslaitteiden ja suojakansien liikkeitä. Ne vähentävät iskukohinaa ja suojaavat antureita ja herkkiä komponentteja.
Pyörivät vaimentimet mahdollistavat hallitut kääntöliikkeet, kun taas elastomeeri- ja profiilivaimentimet toimivat usein kompakteina päätyrajoittimina.

Autotekniikka

Ajoneuvoissa vaimennuselementtejä käytetään moottoreiden, voimansiirtojen, akselien, ohjaamojen, istuinten, pakojärjestelmien ja elektronisten komponenttien kiinnittämiseen. Ne vähentävät tärinän ja rakenteiden kautta välittyvän melun siirtymistä koriin ja matkustamoon.
Mukavuusvaatimusten lisäksi suunnittelussa on otettava huomioon myös käyttövoimat, tien iskut, lämpötila, kosketus nesteiden kanssa sekä turvallisuuteen liittyvät kuormitustilanteet.

Rautatieliikenne ja laivanrakennus

Rautatiekalusto ja alukset altistuvat jatkuville tärinöille, iskuille ja vaihteleville kuormitus suuntiin. Vaimennuselementit suojaavat laitteita, sisustusta, voimansiirtoa, putkistoja ja elektronisia järjestelmiä.
Teräsköysieristimet sopivat erityisen hyvin sovelluksiin, joissa esiintyy voimakkaita iskuja, laajoja lämpötila-alueita ja korkeita korroosionkestävyysvaatimuksia.

Rakentaminen ja talotekniikka

Rakennuksissa vaimennuselementit eristävät ilmanvaihtojärjestelmät, pumput, jäähdytysyksiköt, hissit ja putkistot. Tämä estää rakenteiden kautta kulkevan äänen leviämisen seinien, kattojen ja rakenteiden läpi.
Silloissa, kerrostaloissa ja muissa rakenteissa viskoosiset vaimentimet, kitkavaimentimet tai viritetyt massavaimentimet voivat rajoittaa tuulen, liikenteen tai tärinän aiheuttamia liikkeitä.

Sähkö-, mittaus- ja lääketieteellinen tekniikka

Herkät elektroniset, optiset ja lääketieteelliset laitteet on usein suojattava ulkoisilta tärinöiltä ja iskuilta. Samalla sisäänrakennetut tuulettimet, pumput tai käyttölaitteet eivät saa välittää häiritseviä tärinöitä koteloon.
Tässä yhteydessä apuna ovat kompaktit elastomeeriset kiinnikkeet, ilmajousielementit, vaijerieristimet ja erityisesti viritetyt viskoelastiset materiaalit.

Ilmailu ja avaruusteollisuus

Ilmailu- ja avaruusteollisuuden järjestelmien komponentit altistuvat voimakkaille tärinöille, kiihtyvyyksille, iskuille ja lämpötilan vaihteluille. Vaimennuselementit suojaavat elektroniikkaa, mittalaitteita, istuimia, hyötykuormia ja mekaanisia kokoonpanoja.
Tässä yhteydessä erityisen tärkeitä ovat keveys, määritellyt suorituskykyominaisuudet, ikääntymiskestävyys sekä luotettava toiminta ääriolosuhteissa.

Energia- ja prosessitekniikka

Turbiinit, generaattorit, kompressorit, putkistot ja pumppujärjestelmät tuottavat dynaamisia voimia, jotka voivat siirtyä rakenteisiin ja niihin liitettyihin komponentteihin. Sopivat kiinnikkeet, putkistovaimentimet ja tärinäeristimet vähentävät materiaaliin kohdistuvaa rasitusta ja melua.

Vaimennuselementtien edut

• Tärinää ja iskuja vähennetään.
• Rakenteiden kautta välittyvää melua ja käyntiääntä voidaan vähentää.
• Koneet ja laitteet irrotetaan ympäristöstään.
• Herkät komponentit suojataan ulkoisilta rasituksilta.
• Laakereihin, liitoksiin, koteloihin ja tukirakenteisiin kohdistuvat kuormitukset vähenevät.
• Teknisten komponenttien käyttöikää voidaan pidentää.
• Valmistuksen ja prosessien laatua voidaan parantaa.
• Käyttömukavuutta ja työturvallisuutta voidaan parantaa.
• Monet mallit ovat kompakteja ja huoltovapaita.
• Erilaiset materiaalit ja ominaiskäyrät mahdollistavat sovelluskohtaisen suunnittelun.

Vaimennuselementtien rajoitukset

• Väärä viritys voi vahvistaa resonansseja sen sijaan, että se vähentäisi tärinää riittävästi.
• Elastomeerien ominaisuudet muuttuvat lämpötilan, taajuuden ja ikääntymisen myötä.
• Pitkäaikainen ylikuormitus voi johtaa virumiseen, painumiseen, halkeamiin tai irtoamiseen metallista.
• Riittämätön kuormitus voi aiheuttaa joissakin elementeissä riittämättömän taipuman ja eristyksen.
• Liiallinen muodonmuutos voi vahingoittaa elementtiä tai johtaa epävakaisiin liikkeisiin.
• Joustavat elementit voivat vapauttaa varastoitunutta energiaa ja aiheuttaa takaiskun.
• Teräsjouset vaativat usein lisävaimennusta ja sivuttaisohjausta.
• Pneumaattiset järjestelmät vaativat paineilman syöttöä ja tarvittaessa tason säätöä.
• Aktiiviset ja adaptiiviset järjestelmät lisäävät integrointiin, ohjaukseen ja huoltoon tarvittavaa työmäärää.
• Kaikki vaimennuselementit eivät sovellu kantaviin tai turvallisuuden kannalta kriittisiin toimintoihin.

Vaimennuselementtien tärkeimmät hankintakriteerit

Vaimennustehtävä

Ensinnäkin on selvitettävä, onko tavoitteena tärinän eristäminen, iskujen vaimentaminen, liikkeiden vaimentaminen, melun vähentäminen vai mekaanisten ääriasentojen suojaaminen. Yhtä tärkeää on selvittää, johtuuko häiriö koneesta itsestään vai välittyykö se ulkoisesta lähteestä herkälle järjestelmälle.
Tärinän eristäminen vaatii erilaisia suorituskykyominaisuuksia kuin yksittäisen voimakkaan iskun vaimentaminen. Elementtejä ei siksi pidä valita pelkästään niiden mittojen tai suurimman kantokyvyn perusteella.

Massa ja kuormituksen jakautuminen

Kokonaismassa on jaettava vaimennuselementtien lukumäärän ja sijoittelun mukaan. Koneen painopiste ei useinkaan sijaitse sen geometrisessa keskipisteessä. Tämän seurauksena yksittäisiin kiinnityspisteisiin voi kohdistua vaihtelevia kuormia.
Kunkin elementin tulisi toimia sille tarkoitetulla kuormitusalueella. Epätasainen kuormitus voi johtaa vaihteleviin taipumiin, väärään suuntaukseen ja riittämättömään eristykseen.

Ominaistaajuus ja herätetaajuus

Tärinäeristyksen kannalta on tiedettävä alin merkityksellinen herätetaajuus sekä asennetun järjestelmän ominaistaajuus. Pyörivissä koneissa perusherätetaajuus määräytyy usein alimman käyntinopeuden perusteella. Lisätaajuuksia voi syntyä epätasapainoisista massoista, mäntien liikkeistä, hammaspyörien hampaiden kosketuksesta tai vaihtelevista prosessivoimista.
Mitä suurempi on herätetaajuuden ja ominaistaajuuden välinen ero, sitä tehokkaampi eristys on resonanssialueen yläpuolella. Usein vaihtuvat nopeudet vaativat erityisen huolellista suunnittelua, koska käynnistyksen ja sammutuksen aikana saatetaan ylittää resonanssialueita.

Staattinen ja dynaaminen jäykkyys

Staattinen jäykkyys kuvaa kuormituksen ja muodonmuutoksen välistä suhdetta hitaassa kuormituksessa. Tärinäkäyttäytymisen kannalta ratkaisevaa on kuitenkin dynaaminen jäykkyys.
Koska nämä kaksi arvoa voivat poiketa toisistaan – erityisesti elastomeerien tapauksessa – on otettava huomioon valmistajan antamat tiedot dynaamisesta ominaiskäyrästä, ominaisvärähtelytaajuudesta ja toiminta-alueesta.

Vaimennussuhde

Suuri vaimennus vähentää suuria taipumia resonanssialueella ja mahdollistaa tärinän vaimentumisen nopeammin. Liian suuri vaimennus voi kuitenkin heikentää eristysvaikutusta korkeammilla taajuuksilla.
Tarvittava vaimennussuhde riippuu siis normaalikäytön, resonanssialueen läpikulun ja mahdollisten iskukuormitusten välisestä tasapainosta.

Kuormituksen suunta ja liikealue

Vaimennuselementteihin voi kohdistua puristus-, leikkaus-, vetovoimia tai voimia useista suunnista. Sallitut voimat ja liikealueet vaihtelevat merkittävästi suunnasta riippuen.
Monisuuntaisissa liikkeissä on otettava huomioon sivuttaissiirtymät, vääntövoimat ja mahdolliset kallistusmomentit. Tällaisiin kuormituksiin voivat sopia paremmin vaijerit tai erityiset elastomeerielementit kuin yksinkertaiset sylinterimäiset iskunvaimentimet.

Materiaali

Elastomeerin valinta riippuu lämpötilasta, kosketuksesta aineisiin, sääolosuhteille altistumisesta ja dynaamisesta kuormituksesta. Luonnonkumilla on hyvät elastiset ja dynaamiset ominaisuudet, mutta se ei sovellu kaikentyyppisille öljyille, polttoaineille tai sääolosuhteille altistumiseen.
Nitriilikumi, EPDM, silikoni, polyuretaani ja muut materiaalit tarjoavat kukin eritasoista kestävyyttä. Sopivuus on tarkistettava todellisten aineiden, pitoisuuksien, lämpötilojen ja altistumisaikojen perusteella.

Lämpötila ja ympäristö

Korkeat ja matalat lämpötilat vaikuttavat monien materiaalien jäykkyyteen, vaimennukseen ja käyttöikään. Muita tekijöitä ovat kosteuden, suolan, UV-säteilyn, pölyn, öljyn, kemikaalien ja puhdistusprosessien mahdolliset vaikutukset.
Elintarviketuotannossa, lääketieteellisessä tekniikassa, puhdastiloissa, ulkotiloissa tai räjähdysvaarallisissa ympäristöissä saatetaan tarvita erityismateriaaleja, -pintoja ja -sertifiointeja.

Asennustila ja liitännät

Mitat, kiinnitystapa, kierteet, laipat ja asennuskorkeus on sovitettava suunnitteluun. Lisäksi tarvitaan riittävästi tilaa suunnitellun muodonmuutoksen ja mahdollisten sivuttaisliikkeiden varalta.
Vaimennuselementtejä ei saa tukkia viereisillä komponenteilla eikä niihin saa kohdistua sallittua suurempaa rasitusta. Putket, letkut ja kaapelit voivat toimia silta-alustana joustaville tuille asennetulle koneelle ja välittää tärinää ympäröivään tilaan.

Iskukuormitukset ja sallittu taipuma

Koneen normaalipainon lisäksi on otettava huomioon mahdolliset iskut, käynnistysmomentit, jarrutusvoimat ja hätätilanteet. Elementti voi kestää staattisen kuormituksen, mutta olla silti sopimaton syntyvän iskuenergian kannalta.
Jos jousen liikealue on rajoitettu, saatetaan tarvita lisäpysäyttimiä tai turvalukkoja. Nämä eivät saa ohittaa tahattomasti tärinänvaimennusta normaalikäytön aikana.

Turvallisuus

Nostovoimien, yläpuolisten kiinnitysten tai turvallisuuden kannalta kriittisten kokoonpanojen tapauksessa tarvitaan elementtejä, joissa on irrotumissuoja tai lisämekaanisia suojalaitteita. Joustomateriaalin vikaantuminen ei saa johtaa asennetun komponentin hallitsemattomaan putoamiseen tai irtoamiseen.
Liikkuvissa sovelluksissa ja seismisissä kuormituksissa saatetaan tarvita liikerajoittimia ja kuljetuslukkoja.

Käyttöikä ja huolto

Elastomeerit vanhenevat, vaikka niissä ei olisi näkyviä vaurioita. Säännöllisissä tarkastuksissa on tarkistettava halkeamat, pysyvät muodonmuutokset, haurastuminen, turpoaminen, korroosio ja elastomeerin ja metallin välinen delaminaatio.
Pneumaattisissa, hydraulisissa ja aktiivisissa järjestelmissä on tarkastettava myös tiiviys, paineen syöttö, anturit ja ohjaustoiminnot. Hyvä pääsy helpottaa tarkastusta ja osien vaihtoa.

Valmistajan tekniset tiedot ja testit

Valmistajien tulee toimittaa luotettavat tekniset tiedot, jotka koskevat kuormituskapasiteettia, liikealuetta, jäykkyyttä, ominaisvärähtelytaajuutta, vaimennusta, lämpötila-aluetta ja kemiallista kestävyyttä. Sovelluksesta riippuen saatetaan tarvita kestävyys-, ikääntymis-, korroosio-, isku-, tärinä- ja lämpötilatestejä.
Vaativissa sovelluksissa suositellaan tärinäanalyysiä tai -mittausta. Asennuksen jälkeen voidaan tarkistaa, vastaavatko saavutetut tärinäarvot suunnittelutavoitteita.

Yhteenveto

Vaimennuselementit vähentävät tärinää, iskuja, rakenteiden kautta välittyvää melua ja ei-toivottuja liikkeitä. Ne suojaavat koneita, laitteita ja rakenteita, parantavat toiminnan sujuvuutta ja voivat pidentää rasitettujen komponenttien käyttöikää.
Tuotevalikoima ulottuu kompakteista elastomeeri- ja kumi-metalli-elementeistä vaimennuslevyihin, profiilivaimentimiin, jousieristeisiin ja vaijerieristeisiin sekä pneumaattisiin, hydraulisiin, pyöriviin, sähkömagneettisiin ja aktiivisesti ohjattaviin järjestelmiin. Eri mallit eroavat toisistaan merkittävästi kantokyvyn, liikealueen, ominaisvärähtelytaajuuden, vaimennuskyvyn ja ympäristönkestävyyden suhteen.
Luotettavan toiminnan varmistamiseksi vaimennuselementit on sovitettava massaan, kuormituksen jakautumiseen, herätetaajuuteen, ominaistaajuuteen, kuormituksen suuntaan ja ympäristöolosuhteisiin. Pelkkä suuri kantavuus ei takaa tehokasta tärinänvaimennusta. Ratkaisevaa on koko asennetun järjestelmän dynaaminen käyttäytyminen.

Vaimennuselementtejä voi ostaa useilta valmistajilta ja toimittajilta. Kattavat tiedot vaimennuselementtien valmistajista ja toimittajista ympäri maailmaa löytyvät Exportpages-sivustolta.