用于自动化应用的减震器技术

采用先进阻尼和隔振技术的设计工程师可以大大提高其工业自动化机械的性能。

工业自动化机械设计师的首要目标是建造和调整轴，以使振动最小（自由或强制）；缓慢而精确地移动轴的质量；并使不可避免的机械振动被隔离或阻尼——换句话说，完全消散。这些技术使机器轴尽快恢复平衡，这对于运行高速往复运动、定位或其他精确自动化任务的机器特别有用。

阻尼和隔振的大量选项包括工业和安全减震器、剖面减震器、旋转减震器、工业气体弹簧、液压减震器、隔振器、空气弹簧和液压进给控制。我们将这些技术分为四大类。

自动化控制与减震器和阻尼器包括微型减震器，工业减震器，重型工业减震器，型材阻尼器，和阻尼垫。

运动控制选项包括推式和拉式工业气体弹簧，液压阻尼器，液压馈电控制，门阻尼器和旋转阻尼器。

分类为振动控制的变化包括橡胶金属隔离器、隔振垫和低频气动调平支架。

安全产品包括安全减震器、安全减震器和夹紧元件。

在本功能中，我们将重点介绍第一类中的一个主要选项—带工业减震器的自动化控制。我们将考虑小型减震器、工业减震器、重型减震器和减震器的选择。

采用工业减震器的优点是生产安全可靠;更长的使用寿命比其他可能的;便宜的建设;安静而廉价的操作;减少机器的磨损。相比之下，传统的阻尼器有时会导致生产损失和机器损坏(因为增加了维护成本)，以及噪音和成本更高的操作——特别是在传统阻尼器不适合自动化设计的地方。

比较工业冲击和阻尼选项

液压缓冲器在冲程开始时提供高止动力。只有一个计量孔，在液压阻尼器控制下的移动负载在冲程开始时突然减速。制动力在冲程开始时上升到一个高峰(给予高冲击载荷)，然后迅速下降。

弹簧和橡胶缓冲器在行程结束时表现出较高的停止力。在完全压缩时，它们也会储存能量，而不是耗散能量……导致载荷反弹。

空气缓冲器和气缸缓冲垫在行程结束时输出高停止力。由于空气的可压缩性，它们向冲程末端显示出急剧上升的力……因此大部分能量在冲程末端附近被吸收。

工业减震器在整个行程中提供均匀的制动力。在整个减震器行程中，一个恒定的阻力使移动的负载平稳而轻柔地停止。负载在尽可能短的时间内以尽可能低的力减速-这反过来消除了破坏力峰值和冲击对机器和设备的损害。绘制时，减速力-行程曲线为线性。这种平滑、柔和的减震器也有助于减少自动化机械产生的噪音。

注意制动力和制动行程中阻尼的差异。当通过一个冲程用恒定的力来减缓移动的质量时，工业减震器是最好的。

工业减震器的工作原理

很明显，工业减震器的使用有助于自动化应用，需要通过冲程以恒定阻尼力减缓移动质量。但它们是如何运作的呢？简而言之，工业减震器的工作原理是将动能转化为热能，以实现受控减速。简言之，活塞充当需要减速的外部移动质量和激波内部组件系统之间的接口。当外部质量撞击活塞时，活塞会缩回减震器体内。这反过来会对内部的液压油（如自动变速器油（ATF））加压，并迫使该油流过带有计量孔的压力室。迷宫式的节流孔用于逐渐限制流体，导致其温度升高。然后，这些热量被消耗到激波的外部，并向外扩散到周围的环境中。

如果一个移动的物体撞击工业减震器，活塞使压力室中的油运动起来。油压通过计量孔，将排出的能量转化为热量。计量孔设置在冲程上，以恒定的阻尼力来延缓质量运动。液压在整个制动过程中保持恒定。

在具有一定可调节性的工业减震器中，一个带有迷宫式孔口的辅助压力室安装在主压力室周围，以形成可变限制通道。

从活塞释放质量后，通常回位弹簧将活塞复位到其伸出位置。在某些情况下，回位弹簧位于减震器内部……在其他情况下，它位于活塞轴周围的外部。

工业减震器尺寸如何确定

让我们看一个设计工程师如何为自动化机器轴选择减震器的示例。考虑从一侧驱动的质量，并在无摩擦表面上行驶，例如被动辊道输送机：

W在哪里_1.=每循环的动能，Nm

m =待减速质量m_E=有效重量，均以千克为单位

v=撞击时的速度，v_D=减震器处的冲击速度，单位均为m/sec

s=减震器行程，m

W_2.=每循环的推进力能量和W_3.=每个循环的总能量，单位均为Nm

W_4.=每小时总能量，Nm/hr-在室温容量表中列出（以及在更高温度范围下的降低值）

n=减震器的数量（并联）

请注意，最终撞击速度可能是平均速度的1.5到两倍，工程师在计算动能时必须考虑这一点。

现在假设m=36公斤，v=1.5米/秒

F=400 N，c=1000/小时，s=0.025 m（已选择）

这意味着我们有W_1.= 36 · 1.5^2.·0.5=41纳米

W_2.= 400·0.025 = 10 Nm

W_3.= 41 + 10 = 51 Nm

W_4.= 51·1,000 = 51,000 Nm/hr

me=（2·51）/1.5^2.=100公斤

此时，工程师可以根据制造商图表选择减震器型号。

这里显示的是我们用于计算的两个示例应用程序。请注意，重量和能量的结果值建议使用ACE Controls型号MC3325-2自补偿减振器为例。ACE Controls的容量图建议使用型号MC4550-3的自补偿减振器，例如两个。

考虑另一个例子-旋转分度表与推进扭矩。

ω =碰撞时的角速度，rad/sec

M=推进扭矩，Nm

R=减振器与工作台项目接触的半径，m

L=分度台总半径的½，m

如果我们假设m = 1,000 kg, v = 1.1 m/秒，m = 1,000 Nm，并选择s = 0.050 m -， L = 1.25 m, R = 0.8 m, c = 100 /hr，我们得到:

W_1.= 1,000·1.1^2.·0.25 = 303 Nm

W_2.=（300·0.025）/0.8=63纳米

W_3.= 303 + 63 = 366 Nm

W_4.= 366·100 = 36600纳米/小时

v_D=（1.1·0.8）/1.25=0.7米/秒

me=（2·366）/0.7^2.=1494千克

在这一点上，工程师可以选择一个减振器模型根据制造商的图表-考虑侧负载角度(tan α = s/R)和减振器处理这种负载的能力，以确保长期和可靠的运行。当侧负载冲击角度超过3°(甚至25°)时，总成需要额外的支持，增加侧负载适配器可以保护减震器的杆轴承，避免增加磨损，否则会减少有用的组件寿命。

现在考虑一个自动旋转分度台的实际迭代，它是一个大型望远镜的光学系统。在这里，工业减震器提高了旋转和制动功能的安全性。可移动的15000 kg望远镜可以扫描两个自由度，其中一个是电机驱动的转台，另一个是双轮圆盘，它们安装在轴承上，从一个水平面到另一个水平面旋转±90°。工业减震器保护望远镜的精密子部件免受旋转极限过冲的冲击……因此，如果望远镜无意中超出其允许的旋转范围，减震器会安全地阻尼行程。

ACE Controls的工业减震器包括用于高能量吸收的MC33至MC64型号。容量为155至5100纳米/周期，冲击速度范围为0.15至5米/秒，对于定制版本更高。减震器安装在任何方向，并包括一个集成的正止动块。阻尼介质是自动变速器油（ATF），它通过带有计量孔（此处用红色表示）的压力室循环。应用包括线性滑梯、旋转装置、转盘和入口系统。通过安装一个特殊的撞击按钮，可将噪音降低3至7 dB。

同样，工业减震器作为精密限位器，提高了机器装载设计的定位精度。无杆气缸和双夹持器滑块以2到2.5 m/s的速度独立移动。减震器起到制动器的作用，可使25 kg的质量每小时停止540次。此任务使用的特定型号允许快速调整末端位置…与类似制动系统相比，具有更高的行驶速度和更短的循环顺序。

ACE控制|www.acecontrols.com

根据以下文件提交：运动控制提示,冲击+振动控制•气体弹簧
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