Найти в Дзене
ГК ЭОН

Развитие резинометаллических виброизоляторов – от простых изделий до активных виброизоляторов

Резинометаллические виброизоляторы (правильнее употреблять более широкий термин эластомерно-металлические) широко применяются для защиты оборудования от вибраций и ударных нагрузок — их используют в радиоэлектронике, транспорте, строительстве и промышленности. Такие изоляторы традиционно состоят из чередующихся слоёв резины и металла: резина обеспечивает упругость и демпфирование, а металл — прочность и жёсткость конструкции. Изначально и долгое время рассматривались как недорогое и доступное решение для решения задач виброзащиты; однако успехи материаловедения радикально меняют это представление, позволяя говорить об этом классе амортизаторов как о современных и перспективных технических решениях. Как и писалось ранее, эволюция резинометаллических виброизоляторов, ввиду их принципа работы, больше, чем у любых иных типов виброизоляторов, связана с эволюцией используемых материалов, а не с совершенствованием конструкции. Как и в случае с тросовыми виброизоляторами, наибольшие перспектив

Резинометаллические виброизоляторы (правильнее употреблять более широкий термин эластомерно-металлические) широко применяются для защиты оборудования от вибраций и ударных нагрузок — их используют в радиоэлектронике, транспорте, строительстве и промышленности. Такие изоляторы традиционно состоят из чередующихся слоёв резины и металла: резина обеспечивает упругость и демпфирование, а металл — прочность и жёсткость конструкции. Изначально и долгое время рассматривались как недорогое и доступное решение для решения задач виброзащиты; однако успехи материаловедения радикально меняют это представление, позволяя говорить об этом классе амортизаторов как о современных и перспективных технических решениях.

Как и писалось ранее, эволюция резинометаллических виброизоляторов, ввиду их принципа работы, больше, чем у любых иных типов виброизоляторов, связана с эволюцией используемых материалов, а не с совершенствованием конструкции. Как и в случае с тросовыми виброизоляторами, наибольшие перспективы в части достижения максимально возможных технических характеристик даёт использование искусственных мышечных волокон (ИМВ) в сочетании с современными эластомерами. Такое сочетание было реализовано в линейке виброизоляторов серии ВЭ-А, что позволило получить систему с квазинулевой жёсткостью, не только существенно улучшив характеристики виброизолятора, но и переведя его из пассивной системы виброзащиты в активную, сохранив простоту конструкции и надёжность.

Виброизоляторы серий ВЭ-А, ВЭ-Н и ВЭ-Г унифицированы между собой и ранее выпускаемой серией МП; отличие состоит в применяемых материалах и некоторых конструктивных особенностях внутри самого виброизолятора (в случае с изделиями серии ВЭ-Г).
Виброизоляторы серий ВЭ-А, ВЭ-Н и ВЭ-Г унифицированы между собой и ранее выпускаемой серией МП; отличие состоит в применяемых материалах и некоторых конструктивных особенностях внутри самого виброизолятора (в случае с изделиями серии ВЭ-Г).

Принцип, положенный в основу новой линейки виброизоляторов, заключается в использовании двух типов эластомеров, по типу конструкции цилиндр в цилиндре. Внешний цилиндр выполнен из полиуретанового или силоксанового эластомера (стандартные рабочие температурные диапазоны от -65 °C до +150 °C; в случае необходимости, могут быть расширены вплоть до +300 °C). Внутренний цилиндр выполнен из эластомера, наполненного микронными ИМВ, способными сокращаться под действием электрических импульсов, которые генерируют пьезоволокна, также являющиеся наполнителем эластомерного материала. Принцип работы виброизолятора следующий: при начале перемещения под действием энергии вибрации или механического удара происходит упругая деформация внутреннего цилиндра и, соответственно, деформация микроскопических пьезоволокон, генерирующих электрические импульсы. Под действием электрических импульсов происходит сокращение ИМВ, которые изменяют упруго-демпфирующие свойства внутреннего элемента виброизолятора, выполняющего функцию корректора жёсткости (соответственно, внешний цилиндр является основным пружинным элементом).

Однако использование ИМВ в амортизаторах (на начальном этапе их производства), хотя и заметно дешевле и надёжнее традиционных активных систем виброзащиты с использованием датчиков и управляющей электроники, всё же дороже обычных тросовых или эластомерно-металлических виброизоляторов. К тому же не во всех случаях требуется столь радикальное (вплоть до стремящегося к 1 коэффициента демпфирования) снижение вибрации и ударов. Для создания менее дорогих и более массовых эластомерных виброизоляторов было использовано другое техническое решение, позволившее разработчикам создать линейку виброизоляторов серии ВЭ-Н, ничуть не уступающих тросовым по основным параметрам, но имеющих меньшую стоимость. Эти виброизоляторы также используют эффект квазинулевой жёсткости, но без механизма её коррекции, зато в сочетании с другими техническими решениями. Ключевым решением является использование нового композитного эластомера, за счёт своей структуры (эластомерная матрица наполнена эластомерными предварительно напряжёнными волокнами), обеспечивающего реализацию принципа квазинулевой жёсткости в ряде наиболее критически важных диапазонов рабочих частот и одновременно значительно улучшающего характеристики демпфирования благодаря более развитому механизму внутреннего трения. Рассмотренное решение само по себе достаточно эффективно, но может быть дополнено применением газодинамического демпфера (линейка виброизоляторов серии ВЭ-Г), что ещё больше улучшает их характеристики.

Таким образом, использование современных достижений материаловедения позволяет перейти от простых и не в полной мере эффективных резинометаллических виброизоляторов на современные эластомерные изделия, не только не уступающие тросовым виброизоляторам, но в ряде случаев даже их превосходящие.