El aislamiento de vibraciones (del inglés vibration-isolation, control de vibraciones) es la capacidad que tiene un obstáculo (aislador de vibraciones, soporte de vibraciones) para aislar una estructura (equipo, mecanismo, etc.) de las vibraciones que se propagan a través de ella [1] [2] . Numéricamente, el aislamiento de vibraciones se estima por el debilitamiento de las vibraciones en el objeto protegido después de la instalación de un obstáculo entre el punto receptor y el área donde se encuentra la fuente de vibraciones. La unidad de medida es dB.
Los equipos y mecanismos tienen una conexión con los objetos circundantes (soporte - conexión de soporte; tubería, cable - conexión sin soporte). El aislamiento de vibraciones es el resultado de la acción de dos procesos dentro del obstáculo: amortiguación de vibraciones y aislamiento, que se deben a las propiedades físicas del material de los obstáculos, así como a las características de diseño del propio obstáculo.
Hay aislamiento pasivo de vibraciones, cuando no se utiliza dicha fuente de energía adicional, y aislamiento activo de vibraciones, cuando se utiliza la energía de una fuente adicional [2] .
En un sistema formado por una masa y un resorte, y en el que la masa se mueve uniformemente o con aceleración, se producen oscilaciones. La función del resorte puede ser realizada por la carrocería, soporte o bastidor del vehículo. Las vibraciones en masa pueden generar ruido y vibraciones que se propagan por el aire o por enlaces rígidos. El ruido y la vibración, por regla general, son fuentes de incomodidad y aceleran el desgaste de las piezas y mecanismos de la máquina. Por lo tanto, es habitual en tecnología tratar el ruido y la vibración.
Cualquier material, además de las características principales, tiene propiedades de amortiguación (amortiguación) o aislamiento (reducción de la amplitud, reflexión) de las vibraciones. Por ejemplo, una piedra tiene un 100 % de propiedades de amortiguación y un 0 % de propiedades de aislamiento de vibraciones.
El aislamiento de las oscilaciones en un sistema oscilante proporciona una disminución suave y cómoda de la amplitud de las oscilaciones, y la amortiguación de las vibraciones garantiza la absorción de la energía de las vibraciones. Por ejemplo, el puntal de suspensión de un automóvil consta de un resorte y un amortiguador. En este caso, el resorte actúa como aislante y el amortiguador actúa como amortiguador de vibraciones.
El aislamiento de vibraciones de la conexión de referencia se implementa en un dispositivo llamado aislador de vibraciones (soporte de vibraciones). La ilustración muestra la dependencia de la diferencia en los niveles de vibración (función de transferencia), que se mide antes y después del aislador de vibraciones en un amplio rango de frecuencia.
Aislador de vibracionesEl aislador de vibraciones (es decir, el aislador de vibraciones, la parte antivibración) es un dispositivo de aislamiento de vibraciones para la reflexión y absorción de ondas de energía vibratoria que se propagan desde un mecanismo de trabajo o equipo eléctrico, debido al uso del efecto de aislamiento de vibraciones. Se instala entre el cuerpo que transmite las vibraciones y el cuerpo que se protege (por ejemplo, entre el mecanismo y la cimentación). La ilustración muestra una imagen de los aisladores de vibraciones de la serie VI, que se utilizan en la construcción naval rusa , por ejemplo, en el submarino de San Petersburgo. Se muestra "VI" con cargas permitidas de 5, 40 y 300 kg. Se diferencian en tamaño, pero tienen un diseño similar. El diseño utiliza una carcasa de goma, que está reforzada con un resorte. El caucho y el resorte están firmemente unidos a través del proceso de conversión de caucho crudo en caucho por vulcanización. Bajo la acción de la carga de peso del mecanismo, la carcasa se deforma y las bobinas del resorte se comprimen o se separan. Al mismo tiempo, en la sección transversal, la barra de resorte, al retorcerse, interactúa con el material de la cubierta, provocando deformaciones por corte en él. Se sabe que el aislamiento de vibraciones, en principio, no puede realizarse sin la presencia de absorción de vibraciones. Y la magnitud de la deformación por cizallamiento en el material elástico del aislador de vibraciones es decisiva para evaluar la efectividad de la absorción de vibraciones. Bajo la acción de cargas vibratorias o de choque, las deformaciones aumentan, siendo cíclicas, lo que mejora en gran medida la eficiencia de este dispositivo. Se proporciona un buje en la parte superior de la estructura y una brida en la parte inferior, con la ayuda de la cual el aislador de vibraciones se une al mecanismo y la base.
Tareas técnicas para aisladores de vibracionesEl aislamiento de vibraciones de una conexión sin soporte (tubería) se implementa en un dispositivo llamado tubería de aislamiento de vibraciones.
Amortiguador de vibracionesEl ramal aislante de vibraciones es una parte de un tubo con paredes elásticas para la reflexión y absorción de ondas de energía vibratoria que se propagan desde una bomba en funcionamiento a lo largo de la pared del ducto. Se instala entre la bomba y la tubería. La ilustración muestra una imagen de un ramal antivibratorio de la serie VIPB. El diseño de la tubería de derivación utiliza una funda de goma, que está reforzada con un resorte. Las propiedades de la carcasa son similares a las de la carcasa de un aislador de vibraciones. Tiene un dispositivo que proporciona la no expansión de las fuerzas de presión interna del medio en la tubería.
Los sistemas activos de aislamiento de vibraciones contienen, además del resorte, un circuito de retroalimentación, que consta de un sensor, por ejemplo, un acelerómetro piezoeléctrico o un geófono, un controlador y un accionamiento. Las lecturas del acelerómetro (vibraciones) son procesadas por el circuito de control y amplificadas. Luego, la señal se envía al accionamiento electromagnético. Como resultado, esta supresión de vibraciones da un mejor resultado que la amortiguación convencional.