Wibroizolatory – ochrona przed drganiami i hałasem

Tomaco, wibroizolator © Tomaco

Udostępnij:

Każdemu procesowi produkcyjnemu towarzyszą różnego rodzaju drgania i generowany w ich następstwie hałas. Nie są to najlepsze warunki pracy dla zdrowia ludzi oraz kondycji znajdujących się w pobliżu maszyn i urządzeń, stąd też pojawiła się konieczność stosowania wibroizolatorów. Ich dobór wymaga uwzględnienia szeregu czynników.

Całkowite wyeliminowanie drgań wywoływanych przez wykorzystywane w produkcji maszyny i urządzenia często jest niemożliwe, ale w praktyce dąży się do minimalizacji ich amplitudy. Inny sposób to jak najskuteczniejsze odseparowanie ludzi, maszyn i urządzeń od źródła drgań, co jednak nie zawsze jest wykonalne. Dlatego w wielu instalacjach przemysłowych jedyną realną opcją ograniczenia drgań i hałasu jest użycie wibroizolatorów.

Wyróżnia się dwa rodzaje wibroizolacji maszyn i urządzeń. Kiedy chcemy ograniczyć drgania i hałas przenoszone z maszyny bądź urządzenia do otoczenia, mówimy o wibroizolacji czynnej. Jeżeli zaś mamy do czynienia z izolacją w drugim kierunku, tj. zmniejszeniem wibracji pochodzących z zewnątrz, np. z podłoża, na maszynę lub inne urządzenie, mamy do czynienia z wibroizolacją bierną.


Przyczyny drgań i wibracji
Choć producenci czynią wszelkie starania, by w jak największym stopniu ograniczyć towarzyszące pracy maszyn i urządzeń wibracje, to jednak całkowite ich wyeliminowanie jest niemożliwe. Wynikają one bowiem z zachodzących procesów fizykochemicznych (np. spalania w silnikach spalinowych, zjawisk elektromagnetycznych w silnikach i generatorach elektrycznych), tarcia między poszczególnymi elementami mechanizmu maszyny bądź też związane są z ruchem ciał (np. obrotami wirnika). W przypadku maszyn i urządzeń produkcyjnych podstawowym źródłem wibracji są efekty uboczne pracy napędów i siły bezwładności spowodowane niewyważonymi masami.

Drgania w dłuższej perspektywie niekorzystnie oddziałują na otoczenie. Mogą być przyczyną zmniejszenia precyzji ruchów wykonywanych przez urządzenie oraz zakłóceń w prawidłowej pracy maszyny, a w efekcie spowodować usterkę i przerwę w procesie produkcyjnym. Tym samym wpływają negatywnie na niezawodność i długotrwałość pracy danego urządzenia. Zbyt duże wibracje mogą też niekorzystnie oddziaływać na elementy zewnętrzne, np. konstrukcje hali produkcyjnej czy inne maszyny i urządzenia znajdujące się w pobliżu. I wreszcie – co szczególnie istotne – drgania mogą mieć zły wpływ na funkcjonowanie organizmu człowieka przebywającego w zasięgu ich oddziaływania, prowadząc przy długotrwałym kontakcie do trwałych zmian chorobowych.


TOP w kategorii


#Budownictwo przemysłowe

wibroizolatory izolacja przemysłowa drgania



Dobór optymalnego wibroizolatora
Aby zminimalizować wszelkie negatywne następstwa występowania wibracji i hałasu, niezbędne jest stosowanie elementów antywibracyjnych, umieszczanych pomiędzy maszyną a jej fundamentem. Ich zadaniem jest odizolowanie źródła drgań od konstrukcji danej maszyny lub urządzenia oraz zmniejszenie sił dynamicznych, jakie są przenoszone na podłoże. Prawidłowy dobór wibroizolatorów wymaga ustalenia szeregu danych, które pozwolą na wybór optymalnego rozwiązania.

Przede wszystkim ważne są rodzaj i typ maszyny wywołującej wibracje, a także jej masa własna oraz liczba i rodzaj punktów podparcia – od tych elementów zależeć będzie sposób montażu wibroizolatorów, ich liczba oraz pożądane obciążenie jednostkowe. Kolejna istotna informacja to częstotliwość zakłóceń własnych maszyny, zazwyczaj wynikająca z częstotliwości obrotowej elementów wirujących. Do tego parametru powinna zostać dobrana odpowiednia częstość drgań wibroizolatora, aby zminimalizować ryzyko wystąpienia zjawisk rezonansowych. Na skuteczność wibroizolacji mają także wpływ grubość podstawy maszyny bądź urządzenia oraz położenie jego środka ciężkości.

Do tego należy dodać także wszelkie dodatkowe wymagania specyficzne dla konkretnych zastosowań, które mogą mieć wpływ na właściwe funkcjonowanie i trwałość wybranego rozwiązania. Mogą to być np. wysoka temperatura otoczenia, agresywne środowisko powodujące przyspieszoną korozję, kontakt z żywnością itd. Dla optymalnego wyboru ważne jest także określenie wymaganego stopnia izolacji (wyrażanego w %), gdyż nie we wszystkich sytuacjach konieczne będzie uzyskanie maksymalnego wytłumienia drgań.

Jaki wibroizolator wybrać
W zastosowaniach przemysłowych wykorzystuje się różne typy wibroizolatorów, które różnią się między sobą z jednej strony rodzajem materiału, z jakiego są wykonane, a z drugiej kształtem. Do najczęściej używanych materiałów w wibroizolatorach należą stal, guma, rzadziej inne materiały, np. korek naturalny.

Sprężyny stalowe wykonane ze stali o dużej wytrzymałości i odporności na zmęczenie oraz odkształcalność są stosowane przeważnie jako wibroizolatory fundamentów pod maszyny. Wykazują one skuteczność również w przypadku drgań o niskiej częstotliwości, gdzie inne metody nie zdają egzaminu. Rozwiązania takie są najczęściej stosowane przy obciążeniach statycznych. Przy wyborze takiego rodzaju wibroizolatora ważne jest właściwe zaprojektowanie liczby sprężyn i zwojów, a także grubości pręta.

Najbardziej typowym rozwiązaniem są sprężyny walcowe, jednak w praktyce spotyka się również sprężyny piórowe i talerzowe. Piórowe (albo resorowe) mają większe właściwości tłumienia drgań niż walcowe i stosuje się je np. do wytłumienia wibracji fundamentów pod młoty. Z kolei wibroizolatory talerzowe, na których bardzo często stawia się obrabiarki, odznaczają się niewielką wysokością działania podczas obciążenia, a także możliwością przenoszenia obciążeń w poziomie. Wadą takiego rozwiązania jest nierównomierne rozłożenie naprężeń.

Powszechnie stosowanym materiałem w izolacji drgań i hałasu jest obecnie guma. W przeciwieństwie do wibroizolatorów stalowych nie koroduje i ma też większą wytrzymałość zmęczeniową. Rozwiązania wykonane z gumy mogą być stosowane w szerokim zakresie temperatur, od ok. -40 do nawet +80°C. Gumowe wibroizolatory ponadto wyróżniają się wysokim poziomem tłumienia wewnętrznego, bardzo dobrą sprężystością postaciową i lepszą od izolatorów stalowych pochłanialnością dźwięku. Właściwości wibroizolatorów gumowych w dużej mierze zależą od składu mieszanki, z której wykonana jest guma, technologii wytworzenia, a także od kształtu izolatora. Ponadto elementy gumowe są bardziej podatne na starzenie materiału, zwłaszcza w niekorzystnych warunkach środowiskowych (np. zmiany temperatur, kontakt z substancjami chemicznymi).

Wibroizolatory najczęściej występują w postaci płaskich płyt sprężystych lub pojedynczych elementów. To pierwsze rozwiązanie może być ułożone bezpośrednio pod maszyną, bez konieczności stosowania fundamentów, gdy maszyna jest odpowiednio ciężka i stabilna.

Pojedyncze elementy izolujące wibracje bardzo często składają się z części gumowej i metalowej. Metalowa podstawa jest przykręcana do podłoża, a obudowujący ją gumowy kołpak ma wystającą do góry śrubę, do której mocowana jest podstawa maszyny. Taki typ wibroizolatora często występuje przy montażu np. pomp sprężarek bądź wentylatorów, a więc urządzeń z elementami wirującymi.

Niektóre maszyny nie są dostosowane do bezpośredniego montażu na wibroizolatorach – w takim przypadku konieczne jest użycie tzw. ramy pośredniej, do której przymocowywana jest maszyna lub urządzenie, a dopiero podstawa ramy łączona jest z podłożem za pośrednictwem wibroizolatorów.

Choć przy tworzeniu nowoczesnych maszyn i urządzeń wykorzystuje się rozwiązania mające na celu zminimalizowanie wibracji i hałasu, to jednak nie sposób wyeliminować je całkowicie. Dlatego w zapewnieniu komfortu i wydajności pracy ważną rolę odgrywają wibroizolatory, o czym warto pamiętać, projektując stanowisko pracy.

 

Udostępnij:

Drukuj





Wojciech Traczyk



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również