Lågfrekventa luftfjäderelement isolerar störande vibrationer

Professor Wilhelm Hannibal och hans studenter vid South Westphalia University of Applied Sciences har ett ambitiöst mål: De vill optimera oljepumpar så att de bidrar till att minska bränsleförbrukningen för förbränningsmotorer. Medan de utförde många test orsakade en testbänk oönskade vibrationer. PLM-luftfjädringselement från ACE-stötdämpare garanterade lugn på flera ställen.

Automotive-utbildningen vid University of Applied Sciences South Westphalia ger en bredbaserad, applikationsrelaterad teknisk utbildning för bilindustrin på Iserlohn-platsen på vetenskaplig basis. Läroplanen är specifikt inriktad på bilförsörjningsindustrin. Hur nära de unga akademikernas tillämpningar är i praktiken kan ses inom området för utveckling av energisparande drivsystem.

Enligt Sebastian Schütte, medlem av vetenskaplig personal hos prof. Hannibal, är en viktig nyckel i motoroljepumpen: "I motordesignen från tidigare tider drivs oljepumpar alltid under full belastning, idag är de reglerade enheter. Och om de kan användas med reducerade flödeshastigheter är det också möjligt att minska deras energiförbrukning. "För att uppskatta det optimala kontrolltillståndet var det nödvändigt att registrera karakteristiska kurvor för oljepumparna och jämföra olika styrstrategier. För detta ändamål byggde teamet för automotiveprogrammet sin egen testbänk. Den övergripande designen, med en längd på 2500 mm och en bredd på 900 mm, kom till en vikt som är lika med den för en personbil med 1500 kg.

Överför vibrationer i rummet till en annan teststation

En som finns på testinställningen DC-motor driver pumparna vid 300 till 7000 min^-1 på. "Det var klart från början att detta hastighetsspektrum var tillräckligt för att få designen att vibrera och att vi var tvungna att vidta åtgärder för att få rimliga mätresultat," säger Sebastian Schütte. Eftersom förutom testen av hydrauliska, volymetriska och mekaniska effektiviteter för att kontrollera och optimera flödesbeteende såväl som för att förhindra läckor och minska friktion, kontrolleras också kontrolltekniken och därmed frågan om vilken styrteknik som fungerar mest effektivt?

Av denna anledning placerades testbänken på sex gummimetallisolatorer. Dessa gjorde för att minska vibrationerna, men: "Det måste gå ännu bättre", sammanfattar Schütte. Speciellt eftersom vibrationerna till och med var tillräckliga för att påverka en annan teststation i samma rum också.

Från teori direkt till praktik

Dämpningsspecialisten är inte bara världsledande inom industriella och miniatyrstötdämpare, utan har också fått ett utmärkt rykte inom några år inom vibrationsteknik, inklusive eliminering av oönskade vibrationer. Dessutom tillhandahåller företaget kostnadsfri företagsutbildning om och om igen och är också närvarande vid universitet genom att vara tillgängliga för de tekniska fakulteterna för demonstration och föreläsningar från industrin.

Det var därför vettigt för Sebastian Schütte att kontakta ACE-medarbetaren med ansvar för föreläsningar inom träningsområdet, Jörg Brinkmann: ”Vi hörde från honom om serien 'Aceolator'. Bakom namnet Aceolator döljer sig ett brett utbud av produkter som rekommenderas som en lösning på en mängd olika problem för att minska buller eller eliminera störande vibrationer. Förutom gummimetallisolatorer innehåller Langenfelder-portföljen också vibrationsisolerande plattor och lågfrekventa luftupphängningselement.

DC-motor som en allsidig talang för otaliga tillämpningar

Det senare skulle ersätta de lösningar som tidigare använts vid Fachhochschule Südwestfalen. Men innan det hände besökte Jörg Brinkmann tillsammans med sin kollega Dieter Wohlschlegel, ingenjörschef på ACE, och teknisk konsult Gregor Jandt det akademiska teamet i Iserlohn för att göra en verklig undersökning. För detta ritade de tre ett företag-eget mätfodral och en extern mätsensor, som var ansluten till en Tablet PC. Baserat på de bestämda värdena gjorde Dieter Wohlschlegel sedan en design för så kallade PLM-luftfjäderelement i nästa steg.

Omfattande portfölj för vibrationer och vibrationsisolering

Precis som alla luftfjäderelement är de pneumatiska luftfjäderelementen PLM1 som används från Aceolator-serien placerade i lågfrekvensområdet och används när högpresterande maskiner, mätbord eller testutrustning ska vara perfekt isolerade.

Beroende på vibrationsgrad och miljö finns tre olika produktserier tillgängliga, bestående av lågfrekventa luftfjäderelement, gummi-metallisolatorer och vibrationsisolerande plattor. Designers kan använda den för att bemästra nästan alla utmaningar inom området vibrationsteknik och vibrationsisolering. Det gäller enligt tillverkaren även maskiner som ska skyddas senare.

På grund av sin inre luftkammare erbjuder dessa lågfrekventa element en betydande isolerande effekt från en frekvens på 5 Hz och uppåt. Egenfrekvensen är 3 Hz i optimalt belastat tillstånd, vilket uppnås när den maximala belastningen på de enskilda luftfjäderelementen är uttömd så mycket som möjligt. För applikationer som den vid South Westphalia University of Applied Sciences har ACE pneumatiska luftfjäderelement med automatiska nivåregleringsventiler för höjdkontroll.

I dessa fall har varje huvudisolator en påsatt reglerventil som fungerar som lastavkännare och lägesgivare. Valfritt antal parallella luftfjädrar kan läggas till för att öka det totala systemets bärförmåga. Detta gör det möjligt för tillverkaren att utöka användningsfallen ytterligare. Förutom att användas på testbänkar är luftfjädrarna särskilt lämpliga för att säkerställa mycket god frikoppling av störande vibrationer under konstruktioner med mätsystem. De isolerar även till exempel höghastighetspressar eller alla typer av produktionssystem från vibrationer.

Båda testtabellerna fungerar korrekt nu

PLM är utrustade med en vulkaniserad gängad insats, vilket gör att luftfjädrarna kan trycksättas med tryckluft antingen via en vanlig däckventil eller en pneumatisk skruvkoppling. Särskilda anslutningar är inte nödvändiga med dessa lättanvända, innovativa element. I händelse av att nivåregleringsventiler inte används kan en regulatorstyrenhet också tillhandahållas för att reglera trycket och höjden på de sammankopplade luftfjädrarna.

Små underhållsfria glidlager av plast reser runt i världen

Detta var dock inte nödvändigt i Iserlohn för att uppnå önskat resultat. "Båda testbänkarna fungerar nu perfekt. Det gör att vi nu kan fortsätta vårt arbete ännu bättre än tidigare”, konstaterar Sebastian Schütte nöjt. Ett viktigt steg på vägen mot ännu mer energisnåla motorer har därmed tagits för professor Wilhelm Hannibals team vid South Westphalia University of Applied Sciences.