FAKTEN ZU GUMMI-METALL SCHWINGUNGSDÄMPFERN. WUSSTEN SIE SCHON…?

Schwingungsdämpfer sind zur Entkoppelung von Schwingungen konzipiert. Die Konstruktion des Schwingungsdämpfers ist entscheidend, um die angestrebte Steifigkeit und Belastbarkeit zu erreichen.

Dieser Artikel zielt darauf ab, einige der immer wiederkehrenden Fragen zum Design von Schwingungsdämpfern zu beantworten.

Wussten Sie, wie hoch die maximale Belastbarkeit der Anvulkanisierung von Gummi an Metall ist?

Wenn ein Schwingungsdämpfer über Jahre hinweg halten soll, dürfen folgende maximale Belastungen der Anvulkanisierung nicht überschritten werden (dabei vorausgesetzt dass kein wesentlicher Einfluss von Sonnenlicht, Ozon, Öl, Diesel oder anderen schädigende Einflüsse vorhanden ist)

Druck 750 psi

Zug 150 psi

Scherung 150 psi

Ein Schwingungsdämpfer sollte keine Bereiche mit hohen lokalen Spannungen aufweisen, insbesondere an der Verbindungsstelle zwischen Metall und Gummi, wie sie durch Schraubenköpfe, Schraubenlöcher oder Vertiefungen entstehen können. Nachfolgend einige Beispiele:

Aus offensichtlichen Gründen bevorzugt AMC MECANOCAUCHO Schwingungsdämpfer-Konstruktionen, die ebene Oberflächen für die Anvulkanisierung aufweisen, da sie weniger Bereiche mit hoher lokaler Belastung aufweisen.

Wussten Sie, wie sich die Temperatur auf das Kriechverhalten des Schwingungsdämpfers auswirkt?

Bei 60ºC (140ºF) ist das Kriechen des Elastomers je nach Mischung zwei- bis neunmal größer als bei 25ºC (80ºF).

Wussten Sie, dass der Verlauf der Federkennlinie von der Art der Belastung des Elastomers abhängt?

Schwingungsdämpfer bestehen aus einem Elastomer, das mit einem Metall verbunden ist, um eine gewisse Steifigkeit zu erreichen. Je nach Art der Belastung können die Dämpfer jedoch unterschiedliche Steifigkeitswerte aufweisen.

Druckbelastung (A)

Unter Stauchung versteht man die Verringerung der Abmessung (Dicke) eines Elastomers in Richtung der von außen aufgebrachten Kraft. Die Steifigkeitscharakteristik von druckbeanspruchten Elastomeren weist eine Nichtlinearität (Versteifung) auf, die bei Verformung über 30 Prozent besonders ausgeprägt ist. Die Druckbelastung wird häufig eingesetzt, um eine niedrige Anfangssteifigkeit zur Schwingungsdämpfung und eine relativ hohe Endsteifigkeit zur Begrenzung der dynamischen Auslenkung bei Stoßanregungen zu erreichen. Aufgrund der nichtlinearen Versteifung in der Druckbelastung ist sie die am wenigsten effektive Belastungsart zur Energiespeicherung und wird daher nicht empfohlen, wenn die Reduktion einer Kraft- oder Beschleunigungsübertragung im Vordergrund steht. (Die von einer Feder gespeicherte Energie ist die Fläche unter der Federkennlinie).

Scherbelastung (B)

Scherbelastung, wie in der obigen Abbildung dargestellt, bezieht sich auf die Kraft, die auf ein Elastomer ausgeübt wird, um benachbarte Teile in entgegengesetzte Richtungen zu verschieben. Eine nahezu lineare Federkonstante bis etwa 200 Prozent Scherdehnung ist charakteristisch für Elastomere. Aufgrund dieser linearen Federkonstante ist die Schubbeanspruchung die bevorzugte Beanspruchungsart, insofern diese einen konstanten Frequenzgang sowohl für kleine als auch für große dynamische Scherdehnungen in einem einfachen Feder-Masse-System liefert. Die Scherbelastung ist auch für schwingungselastische Lagerungen vorteilhaft, bei denen eine reduzierte Kraft- oder Beschleunigungsübertragung wichtig ist, da sie im Vergleich zur Druckbelastung eine effizientere Energiespeicherkapazität aufweist. Problematisch kann in Scherbelastung eine zu hohe Belastung der Anvulkanisierung des Elastomers werden, wodurch sich ein vorzeitiges Versagen ergeben kann.

Zugbelastung (C)

Zugbelastung bezieht sich auf eine Zunahme der Abmessung (Dicke) eines Elastomers in der Richtung der von außen aufgebrachten Kraft. Auf Zug beanspruchte Elastomere weisen eine nichtlineare (nachgiebige) Federkonstante auf. Bei einer gegebenen Auslenkung speichert eine Zugbelastung die Energie effizienter als eine Scher- oder Druckbelastung. Aus diesem Grund wurde die Zugbelastung gelegentlich für Stoßdämpfungssysteme verwendet. Im Allgemeinen wird eine Zugbelastung jedoch nicht empfohlen, da die daraus resultierende Belastung der Elastomer-Metall-Verbindung zu einem vorzeitigen Versagen des Materials führen kann.

Knickbelastung (D)

Eine Knickbelastung tritt auf, wenn die von außen aufgebrachte Last ein Elastomer-Element dazu bringt, sich in Richtung der aufgebrachten Last zu drehen oder zu biegen. Die Knicksteifigkeitskennlinie kann verwendet werden, um die Vorteile einer geringen Steifigkeit (für den Anfangsteil der Federkennlinie) mit denen einer Versteifung (für den späteren Teil der Federkennlinie) zu verbinden. Der Knickmodus bietet somit eine hohe Energiespeicherkapazität und ist nützlich für Stoßdämpfer, bei denen eine reduzierte Kraft- oder Beschleunigungsübertragung wichtig ist und bei denen eine Dämpfung (d. h. Bewegungsbegrenzung) bei zu hohen transienten dynamischen Lasten erforderlich ist. Diese Art von Steifigkeitscharakteristik wird von bestimmten Dämpfungsschaumstoffen und von speziell entwickelten Schwingungsdämpfern gezeigt. Es ist jedoch zu beachten, dass sich auch einfache Druckelemente verbiegen, wenn der Schlankheitsgrad (das Verhältnis von unbelasteter Länge zu Breite) 1,6 überschreitet.

Häufig werden Kombinationen der oben beschriebenen Belastungsarten verwendet, die zu kombinierten

Federkennlinien führen. Betrachten wir z. B. einen Schwingungsdämpfer für die Druckbelastung, der nicht in der üblichen senkrechten Lage, sondern schräg eingebaut wird. Unter dieser Bedingung entsteht eine kombinierte Belastung in Druck- und Scherrichtung, wenn er in vertikaler Richtung nach unten belastet wird. Bei Belastung in vertikaler Zugrichtung wirkt er als Scher-Zug-Kombinationstyp des Schwingungsdämpfers.

Wussten Sie, wie sich die Form des Schwingungsdämpfers auf die Steifigkeit auswirkt?

Die Form des Elastomers eines Schwingungsdämpfers hat einen großen Einfluss auf die Federkennlinie des Dämpfers. Nachfolgend finden Sie einige Beispiele dafür, wie die Form oder das Design des Dämpfers die Steifigkeit des Schwingungsdämpfers beeinflusst.

Sollten Sie Interesse an diesem Thema haben, zögern Sie nicht, unsere Applikationsingenieure zu kontaktieren. Sie werden Ihnen weiterhelfen und Anregungen geben können. Kontaktformular AMC-MECANOCAUCHO® Anwendungstechnikers.