Waarom wordt rubber gebruikt voor trillingen en schokisolatie?

Het antwoord op deze vraag vereist het kennen van enkele basisfeiten over zowel natuurlijke als synthetische rubbers. Dit omvat het definiëren van wat we gewoonlijk rubber noemen. Lord's Design Monograph DM1101a (beschikbaar op aanvraag) stelt dat het "een synthetisch of natuurlijk materiaal is waarvan de lange, opgerolde, hoogmoleculaire ketens zijn overbrugd door bepaalde chemische ingrediënten om een netwerk te vormen. Het wordt gekenmerkt door het vermogen om extreme vervorming van 200 procent of meer te accepteren en te herstellen. De term elastomeer omvat natuurlijke rubber en de vele synthetische materialen die rubberachtige eigenschappen bezitten. "Het diagram hieronder toont de chemische structuur van natuurlijk rubber, cis- polyisopreen. Natuurlijk rubber bestaat uit lange ketens die bestaan uit minstens 10.000 vergelijkbare chemische eenheden.

Afbeelding: Natuurlijke rubber chemische structuur

Afbeelding: Natuurrubber Chemische structuur

Charles Goodyear ontdekte in 1839 dat wanneer rubber bij 120-220 ° C met zwavel wordt gevulcaniseerd, de rubbermoleculen zich via zwavelatomen verbinden, zoals weergegeven in het onderstaande diagram. Deze verknoping creëert het moleculaire netwerk dat de rubbersterkte, elasticiteit en andere belangrijke mechanische eigenschappen geeft. Er zijn verschillende soorten vulcanisaten die variëren afhankelijk van het type verknoping dat optreedt. Vulcanisaten met koolstof-koolstof-crosslinks hebben over het algemeen een hogere temperatuurbestendigheid, terwijl vulkanizaten met hogere polysulfidische crosslinks sterker zijn.

Afbeelding: Vulkanisatie van polyisopreen

Afbeelding: Vulkanisatie van polyisopre ne

Bovendien worden rubbers die worden gebruikt voor industriële en technische toepassingen over het algemeen verrijkt met vulstoffen die de eigenschappen van het vulcanisaat beïnvloeden. De vulstoffen bestaan gewoonlijk uit roetzwart en de gebruikte formulering heeft grote invloed op de eigenschappen van de rubber, zoals scheur- en slijtvastheid, modulus, hysterese en kruip. Er kunnen ook andere chemicaliën worden toegevoegd die het rubber beschermen tegen zonlicht, ozon en zuurstof.

Het vermogen om rubbers te formuleren met specifieke eigenschappen maakt het zo veelzijdig en bruikbaar in een vrijwel onbeperkt aantal toepassingen. Vooral natuurrubber is bijzonder waardevol als veermateriaal vanwege zijn lange levensduur, veerkracht, lage kosten, bestendigheid tegen een breed temperatuurbereik en het vermogen om te hechten aan metalen. Natuurrubber wordt in veel van onze Lord Mounts gebruikt vanwege deze eigenschappen en het vermogen om de overdracht van zowel trillingen als geluid in ruwe omgevingen te verminderen. Het kan bijvoorbeeld weerstand bieden aan de hitte en chemicaliën die in voertuigmotoren worden aangetroffen, en de weerstand tegen zwelling wanneer het in vloeistoffen wordt ondergedompeld, betekent dat het ook met succes jarenlang bestand is tegen onderwateromstandigheden.

Zelfs rubbers met soortgelijke eigenschappen kunnen echter niet hetzelfde presteren in identieke omgevingen. Zoals Lord vermeldt in zijn ontwerpliteratuur, zal een 50 durometer natuurlijk rubber vervaardigd door één bedrijf andere kenmerken vertonen dan hun eigen 50 durometer natuurlijke rubber, samengesteld om correct met hun isolatoren te presteren. In feite zijn zelfs standaard bevestigingen misschien niet geschikt, en Lord brengt speciale elastomeren samen met verschillende veerconstanten en -dimensies wanneer op maat gemaakte oplossingen nodig zijn.

Maar wanneer je aan een veer denkt, komt meestal een afbeelding van een opgerold metaal in je op. Bij stalen veren is er een lineair verband tussen de kracht en de afbuiging (denk aan de op en neergaande beweging van een massa opgehangen aan een metalen veer). Rubberveren kunnen echter worden ontworpen om verschillende stijfheid te verschaffen in niet-lineaire richtingen. Afschuifkrachten, zoals wrijving, treden op wanneer twee tegenovergestelde zijden van de materiële ervaring in tegengestelde richtingen dwingen, zoals weergegeven in het onderstaande diagram. De shear-modulus beschrijft hoe een materiaal reageert op dit type spanning, en wordt gedefinieerd als de verhouding van schuifspanning tot schuifspanning uitgedrukt in gigapascal (GPa). Om dit in perspectief te plaatsen, kan een gevulde rubber met een rek van 2% een afschuifmodulus van 0,0003 GPa hebben tegenover 79,9 GPa voor constructiestaal. Wat deze cijfers ons vertellen, is dat rubber veel meer dan staal kan worden uitgerekt voordat het permanent wordt vervormd.

Afbeelding: Scheermachten

Afbeelding: Scheermachten

Andere belangrijke voordelen van rubber boven staal zijn het gemak van hanteren en installeren, energieopslagcapaciteit en het vermogen om wat energie om te zetten in warmte wanneer deze wordt afgebogen. Het laatste kenmerk wordt hysterese genoemd en het is de reden dat warmte zich niet in rubber ophoopt in de mate waarin dit optreedt in metalen. Natuurrubber zonder vulstoffen vertoont zeer weinig hysteresis, en dientengevolge verschaft het energiedissipatie, of demping, in een systeem onderworpen aan vibratiekrachten. De afhaalmogelijkheid is dat rubber in tegenstelling tot staal enig inherent dempingsvermogen heeft.

De bovenstaande discussie zou duidelijk moeten maken waarom rubber zo waardevol is bij trillingsisolatie. Het bevat echter slechts enkele belangrijke punten over een zeer complex onderwerp. Het is belangrijk om te onthouden dat het kiezen van de verkeerde berg echt de trilling slechter kan maken dan wanneer er helemaal geen steun was. We raden aan strategieën voor trillingsbeheer al in het ontwerpproces van het product te overwegen en een expert in engineering te raadplegen bij het selecteren van materialen en koppelingen. We raden ook aan om samen te werken met een topfabrikant zoals Lord Corporation, die over uitgebreide faciliteiten en technische hulpmiddelen beschikt om product-, materiaal- en prototypetests uit te voeren onder realistische omstandigheden. http://www.svks-rubberseal.com/oem/metal-buffer-type-at.html