Применение демпфирующих прокладок (эластомеров) вместо пружин, особенности и принципы выбора, влияние жесткости эластомеров на допустимую нагрузку, компенсацию вибраций и ударных нагрузок
Рассмотрим, в чем разница применения мягких виброгасящих демпферов от классических пружин. По сути главное их отличие в том, что: эластомер не «отдаёт» колебание назад, а гасит его, в отличие от пружины.
Удары и короткие импульсы амортизирующие демпфера поглощают, рассеивая энергию в окружающее пространство, пружина наоборот, отразит удар в обратном движении.
- Элатсомерные виброизоляторы компактны, не требуют направляющих, смазки и главное - защиты от резонансных колебаний.
- Минимизируют возможность попадания сторонних предметов, грязи, пыли, стружки в сам элемент, не имеют труднодоступных мест, в отличии от механических пружин.
- Обладают лучшей шумоизоляцией.
Когда не стоит заменять пружину демпфером:
- Когда нужна возвратная сила и движение (например: в механизмах кнопок, педалей, рычагов).
- Если важна линейная характеристика деформации (пружины более предсказуемо ведут себя при сжатии и растяжении, демонстрирую линейные характеристики в рабочем диапазоне).
- Если требуется длительный и стабильный ход без потерь на нагрев/гистерезис.
Учитывая сказанное, перейдем непосредственно к выбору:
С учетом задач определим назначение опоры:
- Если необходимо обеспечить возврат конструкции в
исходное положение под действием силы упругости — применяются опорные пружины.
- Если задача — поглощение вибраций, ударов или изоляция от передачи колебаний на несущую конструкцию — применяется демпфирующая прокладка из эластомера.
Оценка характера нагрузки
- При динамической нагрузке с резкими импульсами (удары, вибрации, запуск/останов оборудования) — предпочтительнее демпфер.
- При плавной или циклической нагрузке, где важна поддержка веса с определённым рабочим ходом — может использоваться опорная пружина.
Условия эксплуатации
- В условиях наличия пыли, влаги, масел, температуры в допустимых пределах, вибрации - резиновые демпферы предпочтительнее — они не требуют обслуживания, защищены от коррозии, работают без смазки.
- Пружины в таких условиях требуют антикоррозионной обработки, а в случае боковой нагрузки — направляющей системы, которые исключают изгиб
Если выбор остановлен на применении эластомерных демпферов, перейдем непосредственно к выбору типа:
- Устойчивы к осевому сжатию;
- Проще в установке и позиционировании;
- Хорошо работают при равномерной или концентрированной нагрузке;
- Оптимальны для точечных опор или ножек оборудования.
- Предпочтительны, когда основание оборудования вытянуто в
длину (шкафы, балки, направляющие);
- Обеспечивают равномерное распределение давления по всей длине контакта;
- Подходят для демпфирования вибраций вдоль оси и поперечной вибрации.
Важно: при неравномерной нагрузке или точечном давлении удлинённая прокладка может испытывать изгиб, особенно при недостаточной толщине. Это повышает риск локального разрушения или смятия, а также затрудняет точное позиционирование опоры. Рекомендуется использовать несколько параллельных прокладок или применять жёсткое основание для равномерного прижатия по всей длине.
Выбор жесткости элемента по шкале Шор А:
Шкала А используется для мягких эластомеров (резин,
полиуретанов и др.). Чем выше число, тем тверже материал.
Shore A 80 — достаточно эластичный, но уже упругий.
- Общая виброизоляция, компрессия при умеренных нагрузках
- Уровень демпфирования Высокий
- Поглощение ударов и вибраций Хорошее
- Деформация под нагрузкой Средняя
Shore A 90 — жёсткий, используется, где нужна усиленная поддержка основания, чем гибкости.
- Прокладки под оборудование, амортизаторы с нагрузкой
- Уровень демпфирования Средний
- Поглощение ударов и вибраций Умеренное
- Деформация под нагрузкой Низкая
Shore A 92 — ближе к жёсткому пластику, с минимальной
деформацией под нагрузкой
- Прецизионные установки, минимальный ход/сжатие
- Уровень демпфирования Низкий
- Поглощение ударов и вибраций Слабое
- Деформация под нагрузкой очень низкая
Вывод, как правильно выбрать подходящую твердость с учетом решаемых
задач
Тип вибрации/удара:
- Частые и слабые колебания (высокая частота) - Shore A 80.
- Медленные и мощные удары (низкая частота) - Shore A 90/92.
Вес и нагрузка оборудования:
- Лёгкое оборудование - мягкие прокладки (80).
- Тяжёлое и мощное - более жёсткие (90/92), чтобы избежать излишней
деформации.
Требования к точности установки:
- Если важна минимальная деформация/сжатие (например,
измерительные приборы и точные станки) — Shore A 92.
- Если допускается проседание и нужна большая изоляция от
вибраций (шкафы управления и силовые щиты)— Shore A 80.
Толщина и площадь опоры:
- Мягкий материал при незначительной толщине может не справиться с
нагрузкой при сжатии.
- Жёсткий материал требует более точной посадки и опорной геометрии.
