Varför gummi används för vibrations- och stötdämpning?

Svaret på denna fråga kräver att man vet några grundläggande fakta om både naturliga och syntetiska gummin. Detta inkluderar att definiera vad vi vanligtvis kallar gummi. Lord Corporation Design Monograph DM1101a (tillgänglig på begäran) säger att den "är ett syntetiskt eller naturligt material vars långa, spolade, högmolekylära kedjor har korsbrokats av vissa kemiska ingredienser för att bilda ett nätverk. Det kännetecknas av förmågan att acceptera och återhämta sig från extrema deformation på 200 procent eller mer. Termen elastomer innefattar naturgummi och de många syntetiska materialen som har gummiliknande egenskaper. "Diagrammet nedan visar kemisk struktur av naturgummi, cis- polyisopren. Naturgummi består av långa kedjor som består av minst 10 000 liknande kemiska enheter.

Bild: Kemisk struktur av naturgummi

Bild: Naturlig gummikemisk struktur

Charles Goodyear upptäckte 1839 att när gummit vulkaniseras med svavel vid 120-220 ° C, går gummimolekylerna samman via svavelatomer, som visas i diagrammet nedan. Denna tvärbindning skapar det molekylära nätverket som ger gummistyrkan, elasticiteten och andra viktiga mekaniska egenskaper. Det finns olika typer av vulkanisater som varierar beroende på typen av tvärbindning som uppstår. Vulkanizater med kol-kol-tvärbindningar har i allmänhet högre temperaturresistens, medan vulkaniserar med högre polysulfidiska tvärbindningar är starkare.

Bild: Vulkanisering av polyisopren

Bild: Vulkanisering av polyisopren ne

Dessutom förenas gummin som används för industriella och tekniska applikationer i allmänhet med fyllmedel som påverkar vulkanizatets egenskaper. Fyllmedlen består vanligen av kolsvart och den använda formuleringen påverkar gummiens egenskaper väldigt, såsom tår- och nötningsbeständighet, modul, hysteres och kryp. Dessutom kan andra kemikalier tillsättas som skyddar gummit mot solljus, ozon och syre.

Möjligheten att formulera gummi med specifika egenskaper gör den så mångsidig och användbar i ett nästan gränslöst antal applikationer. Speciellt naturgummi är speciellt värdefullt som ett fjädermaterial på grund av dess lång livslängd, motståndskraft, låg kostnad, motstånd mot ett stort antal temperaturer och förmåga att binda till metaller. Naturligt gummi används i många av våra Lord Mounts på grund av dessa egenskaper och dess förmåga att minska överföringen av både vibrationer och ljud i hårda miljöer. Det kan till exempel motstå värmen och kemikalier som uppträder i fordonsmotorer, och dess motståndskraft mot svullnad när den nedsänktes i vätskor betyder att den även framgångsrikt kan motstå undervattensförhållanden under många år.

Men även gummi med liknande egenskaper kan inte göra detsamma i identiska miljöer. Som Lord säger i sin designlitteratur, kommer ett 50-durometer naturgummi som tillverkats av ett företag att visa olika egenskaper än deras egna 50-durometer naturgummi för att fungera korrekt med sina isolatorer. Faktum är att även standardfästen kanske inte är lämpliga, och Lord förenar speciella elastomerer med olika fjäderfrekvenser och dimensioner när kundanpassade lösningar är nödvändiga.

Men när man tänker på en fjäder, kommer en bild av en spolad metall vanligtvis att tänka på. Med stålfjädrar finns det ett linjärt förhållande mellan kraften och avböjningen (tänk på upp och ner rörelse av en massa som är upphängd från en metallfjäder). Gummifjädrar kan emellertid utformas för att ge olika styvhet i icke-linjära riktningar. Skjuvkrafter såsom friktion uppträder när två motstående sidor av materialupplevelsen tvingar i motsatta riktningar, såsom visas i diagrammet nedan. Skjuvmodulen beskriver hur ett material reagerar på denna typ av stress och definieras som förhållandet mellan skjuvspänning och skjuvstress uttryckt i gigapascals (GPa). För att uttrycka detta i perspektiv kan ett fyllt gummi med 2% stam ha en skjuvmodul på 0,0003 GPa mot 79,9 GPa för konstruktionsstål. Vad dessa siffror berättar för är att gummi kan sträckas mycket mer än stål innan det permanent deformeras.

Bild: Skjuvkrafter

Bild: Skjuvkrafter

Andra viktiga fördelar med gummi över stål inkluderar enkel hantering och installation, energilagringskapacitet och förmåga att omvandla lite energi till värme när den avböjes. Den senare egenskapen kallas hysteres, och det är anledningen till att värmen inte bygger upp i gummi i den utsträckning det gör i metaller. Naturgummi utan fyllmedel uppvisar mycket liten hysteres, och som ett resultat ger det energiförlust eller dämpning i ett system som utsätts för vibrationskrafter. Takeaway är att i motsats till stål har gummi någon inneboende dämpningsförmåga.

Diskussionen ovan bör tydliggöra varför gummi är så värdefullt vid vibrationsisolering. Det ger dock bara några viktiga punkter på ett mycket komplext ämne. Det är viktigt att komma ihåg att att välja fel mount kan faktiskt göra vibrationer värre än om det inte fanns något berg alls. Vi rekommenderar att man beaktar vibrationskontrollstrategier tidigt i produktdesignprocessen och konsulterar med ingenjörsexpert vid val av material och fästen. Vi rekommenderar också att du arbetar med en topp tillverkare som Lord Corporation, som har omfattande anläggningar och tekniska resurser för att utföra produkt-, material- och prototyptestning under verkliga förhållanden. http://www.svks-rubberseal.com/oem/metal-buffer-type-at.html