Демпфирование колебаний в материале станины металлорежущего станка
На внутреннем уровне все материалы рассеивают кинетическую энергию в тепло посредством микро движений в рамках своей молекулярной или кинетической структуры – основного механизма демпфирования в материале. Известно, что бетон, как на цементной, так и на полимерной основе, а также чугун, характеризуется хорошим демпфированием, что позволяет широко использовать их для конструкций станков. Заполнение конструкции песком или свинцовой дробью также позволяет уменьшить ненужные вибрации. Недавно этот метод был детально проанализирован Bourinet et al (1999). Однако дополнительный вес гранулированных материалов значительно уменьшает собственную частоту колебаний конструкции. Поэтому предпочтение отдается не заполнению пустот песком, а использованию расширяющегося бетона, который не только демпфирует, но также придает устойчивость.
Рисунок 4.3 Стандартные коэффициенты потерь различных материалов [Lazan]
Демпфирование в болтовых соединениях и подшипниках
Микро движения внутри болтовых соединений также обеспечивают хорошее демпфирование. Трение в непропаянных соединениях рассеивает энергию и таким образом способствует демпфированию [Weck]. Такой тип демпфирования являет кумулятивным, поэтому демпфирование возрастает с увеличением количества соединений в станке. Подшипники так же являются источниками демпфирования; бесконтактные системы, такие как гидростатические или гидравлические подшипники очень хорошо подходят для гашения колебаний ввиду демпфирования пленки под давлением, возникающего между узкими зазорами на поверхности подшипника. Шарикоподшипники, а также роликоподшипники, в особенности в сочетании со смазкой на основе солидола, также характеризуются небольшим демпфированием, хоть оно и меньше, чем у ползунов.
Рисунок 4.4 Демпфирование на различных стадиях сборки оборудования [Koenigsberger et al]
Активное демпфирование
Довольно сложный способ демпфирования вибраций подразумевает использование резонансного виброгасителя, колеблющегося на той же частоте, что и станок, но с запаздыванием по фазе на 180 градусов. Амплитуда резонансного виброгасителя предназначена для компенсации амплитуды частоты возбуждения. Установить систему активного демпфирования на станках с различными резонансными частотами и меняющейся формой в зависимости от расположения оси очень сложно. В основном, система активного демпфирования используется для изолирования сверх точных измерительных систем от вибраций, распространяющихся по земле.