Застосування демпфуючих прокладок (еластомерів) замість пружин, особливості та принципи вибору, вплив жорсткості еластомерів на допустиме навантаження, компенсацію вібрацій чи ударних навантажень

    Розглянемо, у чому різниця застосування м'яких віброгасних демпферів від класичних пружин. По суті, головна їхня відмінність у тому, що: еластомер не «віддає» коливання назад, а гасить його на відміну від пружини. 

    Удари і короткі імпульси демпфера поглинають, розсіюючи енергію в навколишній простір, пружина навпаки, відображає удар у зворотному русі.

• Елатсомірні віброізолятори компактні, не вимагають направляючих, змащення і головне - захисту від виникнення резонансних коливань.
• Мінімізують можливість потрапляння сторонніх предметів, бруду, пилу, стружки в сам елемент, не мають важкодоступних місць на відміну від механічних пружин.
• Мають кращу шумоізоляцію.

Коли не варто замінювати пружину на демпфер:

• Еластомірні демпфери мають температурні обмеження від - 20 °C до +60 °C, з можливістю непостійного нагрівання до 100 °C
• Коли потрібна зворотна сила та рух (наприклад: у механізмах кнопок, педалей, важелів).
• Якщо важлива лінійна характеристика деформації (пружини більш передбачувано поводяться при стисканні чи розтягуванні, демонструю лінійні характеристики у робочому діапазоні).
• Якщо потрібний тривалий та стабільний хід без втрат на нагрівання/гістерезис.

Враховуючи сказане, перейдемо безпосередньо до вибору:

З урахуванням вирішуємих завдань, визначимо призначення опори:

• Якщо необхідно забезпечити повернення конструкції у вихідне положення під дією сили пружності, то застосовуються опорні пружини.
• Якщо завдання - поглинання вібрацій, ударів, або ізоляція від передачі коливань на несучу конструкцію - застосовується демпфуюча прокладка з еластомеру.

Оцінка характеру навантаження

• При динамічному навантаженні з різкими імпульсами (удари, вібрації, запуск/зупинка обладнання) - краще демпфер.
• При плавному, або циклічному, розтянутому у часі, навантаженні, де важлива підтримка ваги з певним робочим ходом, може використовуватись опорна пружина.

Умови експлуатації

• В умовах наявності пилу, вологи, хімічних речовин (див. опис на елемент), температури в допустимих межах, вібрації - гумові демпфери краще - вони не вимагають обслуговування, захищені від корозії, працюють без додакового змащення.
• Пружини в таких умовах вимагають антикорозійної обробки, а у разі бокового навантаження — направляючої системи, яка виключає вигінання

Якщо вибір зупинено на застосуванні еластомірних демпферів, перейдемо безпосередньо до вибору типу:

Тип PES

• Стійкі до осьового стиску;
• Простіше в установці та позиціонуванні;
• Добре працюють при рівномірному, або концентрованому навантаженні;
• Оптимальні для точкових опор чи ніжок обладнання.

Тип PEB

• Бажано застосовувати, коли основа обладнання витягнута в довжину (шафи, направляючі балки);
• Забезпечують рівномірне розподілення тиску по всій довжині контакту;
• Підходять для демпфування вібрацій як уздовж осі, так і поперечної вібрації.

Важливо: при нерівномірному навантаженні, або точковому тиску, подовжена прокладка може вигинатись, особливо при недостатній товщині. Це підвищує ризик локального руйнування чи зминання, а також ускладнює точне позиціонування опори. Рекомендується використовувати кілька паралельних прокладок ,або застосовувати жорстку основу для рівномірного притискання по всій довжині.

Вибір жорсткості елемента за шкалою Шор А:

Шкала А використовується для м'яких еластомерів (гумів, поліуретанів та ін.). Чим вище число, тим твердіший матеріал.

Shore A 80 досить еластичний, але вже пружний.

• Загальна віброізоляція, компресія при помірному навантаженні
• Високий рівень демпфування
• Поглинання ударів та вібрацій Хороше
• Деформація під навантаженням Середня

Shore A 90 - жорсткий, використовується, де потрібна посилена підтримка основи ніж гнучкість.

• Прокладки під обладнання, амортизатори з навантаженням
• Рівень демпфування Середній
• Поглинання ударів та вібрацій Помірне
• Деформація під навантаженням Низька

Shore A 92 - ближче до жорсткого пластику, з мінімізованною деформацією під навантаженням

• Прецизійні установки, мінімальний хід/стиск
• Рівень демпфування Низький
• Поглинання ударів та вібрацій Слабке
• Деформація під навантаженням дуже низька

Висновок, як правильно вибрати відповідну твердість з урахуванням розв'язуваних завдань

Тип вібрації/удару:

• Часті та слабкі коливання (висока частота) – Shore A 80.
• Повільні та потужні удари (низька частота) – Shore A 90/92.

Вага та навантаження обладнання:

• Легке обладнання – м'які прокладки (80).
• Тяжке і потужне - більш жорсткі (90/92), щоб уникнути зайвої деформації.

Вимоги до точності встановлення:

• Якщо важлива мінімальна деформація/стиск (наприклад, вимірювальні прилади та точні верстати) - Shore A 92.
• Якщо допускається просідання та потрібна велика ізоляція від вібрацій (шафи управління чи силові щити) - Shore A 80.

Товщина та площа опори:

• М'який матеріал, при незначній товщині, може не впоратися із навантаженням при стисканні.
• Жорсткий матеріал вимагає більш точної посадки та опорної геометрії.