عزل الاهتزازات

1. خصائص العنصر المراد عزله
   • الحجم: تساعد أبعاد العنصر المراد عزله في تحديد نوع العزل المتاح والمناسب. قد تستخدم العناصر الصغيرة عازلاً واحداً فقط، بينما قد تستخدم العناصر الأكبر نظام عزل متعدد.
   • الوزن: يُعد وزن الجسم المراد عزله عاملاً مهماً في اختيار منتج العزل السلبي المناسب. صُممت عوازل العزل السلبي الفردية للاستخدام مع نطاق تحميل محدد.
   • الحركة: قد تؤثر الآلات أو الأجهزة ذات الأجزاء المتحركة على أنظمة العزل. من المهم معرفة كتلة الأجزاء المتحركة وسرعتها والمسافة التي تقطعها.
   • الآثار الجانبية: قد تكون بعض الأجهزة العلمية حساسة للطاقة الكهرومغناطيسية والتداخل المغناطيسي. لذلك، يجب تقييم تقنية الحد من الاهتزازات بعناية للتأكد من عدم وجود أي تداخل محتمل في بيئة تشغيلها.
2. بيئة التشغيل
   • الصناعة: وهذا يستلزم عموماً اهتزازات قوية عبر نطاق واسع من الترددات وكمية من الغبار.
   • المختبر: تعاني المختبرات أحيانًا من اهتزازات محددة في المبنى ناتجة عن الآلات المجاورة أو حركة المشاة أو تدفق الهواء من نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.
   • داخلي أو خارجي: يتم تصميم العوازل بشكل عام لبيئة واحدة أو الأخرى.
   • مواد أكالة/غير أكالة: قد تشكل بعض البيئات الداخلية خطرًا أكالًا على مكونات العازل بسبب وجود مواد كيميائية أكالة. أما في البيئات الخارجية، فيجب مراعاة البيئات المائية والمالحة.
   • غرفة نظيفة: يمكن جعل بعض العوازل مناسبة للغرف النظيفة.
   • درجة الحرارة: بشكل عام، صُممت العوازل للاستخدام ضمن نطاق درجات الحرارة الطبيعية في البيئات البشرية. إذا تطلب الأمر نطاقًا أوسع من درجات الحرارة، فقد يلزم تعديل تصميم العازل.
   • الفراغ: يمكن استخدام بعض العوازل في بيئة مفرغة من الهواء. قد تعاني العوازل الهوائية من مشاكل التسريب. تتضمن متطلبات الفراغ عادةً مستوى معينًا من متطلبات الغرفة النظيفة، وقد يكون لها أيضًا نطاق واسع من درجات الحرارة.
   • المغناطيسية: تتطلب بعض التجارب التي تستلزم عزل الاهتزازات بيئة منخفضة المغناطيسية. ويمكن تصميم بعض العوازل بمكونات منخفضة المغناطيسية.
   • الضوضاء الصوتية: بعض الآلات حساسة للاهتزازات الصوتية. إضافةً إلى ذلك، قد تتأثر بعض أنظمة العزل بالضوضاء الصوتية. لذا، قد يكون من الضروري استخدام حاجز صوتي. كما أن ضواغط الهواء قد تُسبب ضوضاءً صوتيةً وحرارةً وتدفق هواء مزعجة.
   • الأحمال الثابتة أو الديناميكية: هذا التمييز مهم للغاية لأن العوازل مصممة لنوع ومستوى معين من التحميل.
   • التحميل الساكن

     هو في الأساس وزن الجسم المعزول مع مدخلات اهتزاز منخفضة السعة. وهذا هو حال الأجسام الثابتة ظاهريًا مثل المباني (في الظروف العادية) أو أجهزة المختبرات.

   • التحميل الديناميكي

     يتضمن ذلك تسارعات وصدمات واهتزازات ذات سعة أكبر. وتوجد هذه البيئة في المركبات والآلات الثقيلة والمنشآت التي تشهد حركة كبيرة.

3. يكلف:
   • تكلفة توفير العزل: تشمل التكاليف نظام العزل نفسه، سواء كان منتجًا قياسيًا أو منتجًا مخصصًا؛ ومصدر هواء مضغوط إذا لزم الأمر؛ والشحن من الشركة المصنعة إلى الوجهة؛ والتركيب؛ والصيانة؛ ومسح أولي لموقع الاهتزاز لتحديد الحاجة إلى العزل.
   • التكاليف النسبية لأنظمة العزل المختلفة: قد تحتاج قواعد امتصاص الصدمات الرخيصة إلى الاستبدال بسبب دورات التحميل الديناميكية. أما أنظمة العزل ذات المستوى الأعلى، والتي تكون فعالة عند ترددات ومقادير اهتزاز أقل، فتكون تكلفتها أعلى عمومًا. وتتراوح الأسعار من بضعة دولارات للحبال المطاطية إلى ملايين الدولارات لبعض التطبيقات الفضائية.
4. التعديل: تتطلب بعض أنظمة العزل تعديلًا يدويًا للتعويض عن التغيرات في حمل الوزن، وتوزيع الوزن ، ودرجة الحرارة، وضغط الهواء، في حين أن الأنظمة الأخرى مصممة للتعويض تلقائيًا عن بعض أو كل هذه العوامل.
5. الصيانة: تتميز بعض أنظمة العزل بمتانتها العالية ولا تتطلب سوى القليل من الصيانة أو لا تتطلب أي صيانة على الإطلاق. بينما قد تتطلب أنظمة أخرى استبدالاً دورياً بسبب الإجهاد الميكانيكي للأجزاء أو تقادم المواد.
6. قيود الحجم: قد يتعين أن يتناسب نظام العزل مع مساحة محدودة في المختبر أو غرفة التفريغ ، أو داخل غلاف الآلة.
7. طبيعة الاهتزازات المراد عزلها أو تخفيفها
   • الترددات: من المهم، إن أمكن، معرفة ترددات الاهتزازات المحيطة. ويمكن تحديد ذلك من خلال مسح الموقع أو بيانات مقياس التسارع التي تتم معالجتها باستخدام تحليل تحويل فورييه السريع (FFT).
   • السعات: يمكن مقارنة سعات ترددات الاهتزاز الموجودة بالمستويات المطلوبة لتحديد ما إذا كانت هناك حاجة للعزل. بالإضافة إلى ذلك، تُصمم العوازل لنطاقات محددة من سعات الاهتزاز. بعض العوازل غير فعالة عند السعات الصغيرة جدًا.
   • التوجيه: إن معرفة ما إذا كانت الاهتزازات أفقية أم رأسية يمكن أن يساعد في استهداف العزل حيثما دعت الحاجة وتوفير المال.
8. مواصفات الاهتزاز للعنصر المراد عزله: تحتوي العديد من الأجهزة أو الآلات على مستويات اهتزاز محددة من قبل الشركة المصنعة لبيئة التشغيل. وقد لا تضمن الشركة المصنعة التشغيل السليم للجهاز إذا تجاوز الاهتزاز هذه المواصفات.
9. توفر المنظمات غير الربحية مثل ASHRAE (الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء) و VISCMA (رابطة مصنعي عزل الاهتزاز والتحكم الزلزالي) مواصفات / معايير لأنواع العوازل ومتطلبات انحراف الزنبرك التي تغطي مجموعة واسعة من الصناعات بما في ذلك الصناعات الكهربائية والميكانيكية والسباكة والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

يُظهر الشكل عازل حركة رأسية. يستخدم هذا العازل نابضًا تقليديًا متصلًا بآلية حركة رأسية تتكون من قضيبين مفصليين في المنتصف، مدعومين عند طرفيهما الخارجيين بمحاور ارتكاز، ومحملين بقوة ضغط P. يُضغط النابض بواسطة وزن W إلى وضع التشغيل للعازل، كما هو موضح في الشكل 1. صلابة العازل هي K = K_S - K _N، حيث K _S هي صلابة النابض، وK_N هي قيمة الصلابة السالبة التي تعتمد على طول القضيبين والحمل P. يمكن جعل صلابة العازل تقترب من الصفر بينما يدعم النابض الوزن W.

يوضح الشكل 2 عازل حركة أفقية يتكون من عمودين شعاعيين. يتصرف كل عمود شعاعي كعمودين شعاعيين مثبتين من طرفيهما، مُحمّلين محوريًا بحمل وزن W. في غياب حمل الوزن، يتمتع العمودان الشعاعيان بصلابة أفقية K_S. مع وجود حمل الوزن، تنخفض صلابة الانحناء الجانبي بفعل تأثير "العمود الشعاعي". يُعادل هذا السلوك نابضًا أفقيًا مُدمجًا مع نظام NSM، بحيث تكون الصلابة الأفقية${\displaystyle K=K_{S}-K_{N}}$، و${\displaystyle K_{N}}$يمثل هذا مقدار تأثير العارضة-العمود. ويمكن جعل الصلابة الأفقية تقترب من الصفر عن طريق تحميل العارضة-العمود بما يقارب حمل الانبعاج الحرج.

يستخدم عازل NSM سداسي درجات الحرية عادةً ثلاثة عوازل مكدسة على التوالي: عازل حركة إمالة فوق عازل حركة أفقية فوق عازل حركة رأسية. يوضح الشكل 3 ( المرجع مطلوب ) مخططًا لنظام عزل الاهتزازات، ويتكون من منصة مثقلة مدعومة بعازل واحد سداسي درجات الحرية، يضم العوازل الموضحة في الشكلين 1 و2 ( الشكلان 1 و2 غير متوفرين ). تُستخدم وصلات مرنة بدلًا من القضبان المفصلية الموضحة في الشكل 1. تعمل وصلة الإمالة المرنة كعازل حركة إمالة. يُستخدم برغي ضبط الصلابة الرأسية لضبط قوة الضغط على وصلات الصلابة السالبة، وبالتالي تغيير الصلابة الرأسية. يُستخدم برغي ضبط الحمل الرأسي لضبط أحمال الوزن المتغيرة عن طريق رفع أو خفض قاعدة زنبرك الدعم للحفاظ على وصلات الصلابة المرنة في وضع التشغيل المستقيم غير المنحني.

يُعرَّف هذا الجهاز بأنه جهاز يعكس ويمتص موجات الطاقة التذبذبية الصادرة من آلة عاملة أو جهاز كهربائي، بهدف عزل الاهتزازات. والهدف هو عزل الاهتزازات بين جسم ناقل للاهتزازات الميكانيكية وجسم داعم (على سبيل المثال، بين الآلة والأساس). يوضح الرسم التوضيحي عازل اهتزازات من سلسلة «ВИ» (يُكتب اختصارًا «VI» بالأحرف اللاتينية)، المستخدم في بناء السفن في روسيا، مثل الغواصة «سانت بطرسبرغ» (لادا). تسمح أجهزة «ВИ» الموضحة بأحمال تتراوح بين 5 و40 و300  كيلوغرام. تختلف هذه الأجهزة في أحجامها، لكنها تشترك جميعًا في نفس التصميم الأساسي. يتكون الهيكل من غلاف مطاطي مُدعَّم داخليًا بنابض. أثناء التصنيع، يرتبط المطاط والنابض ارتباطًا وثيقًا ودائمًا نتيجة لعملية الفلكنة التي تُعد جزءًا لا يتجزأ من معالجة مادة المطاط الخام. تحت تأثير وزن الآلة، يتشوه الغلاف المطاطي، وينضغط النابض أو يتمدد. لذا، يحدث التواء في المطاط المحيط بالنابض باتجاه مقطعه العرضي. ويؤدي التشوه المرن الناتج للغلاف المطاطي إلى امتصاص فعال للغاية للاهتزازات. يُعد هذا الامتصاص بالغ الأهمية لعزل الاهتزازات بشكل موثوق، لأنه يمنع حدوث تأثيرات الرنين. وتحدد كمية التشوه المرن للمطاط إلى حد كبير مقدار امتصاص الاهتزازات الذي يمكن تحقيقه؛ لذا يجب تصميم الجهاز بأكمله (بما في ذلك النابض نفسه) مع مراعاة ذلك. كما يجب أن يأخذ تصميم عازل الاهتزازات في الحسبان احتمالية التعرض لأحمال الصدمات، بالإضافة إلى الاهتزازات اليومية المعتادة. وأخيرًا، يجب تصميم عازل الاهتزازات لضمان متانته على المدى الطويل وسهولة دمجه في البيئة التي سيُستخدم فيها. وتُستخدم عادةً الأكمام والشفاه لتمكين تثبيت عازل الاهتزازات بإحكام على المعدات والأساس الداعم.

أنبوب التفرع العازل للاهتزازات هو جزء من أنبوب ذي جدران مرنة لعكس وامتصاص موجات الطاقة الاهتزازية الممتدة من المضخة العاملة عبر جدار قناة الأنابيب. يتم تركيبه بين المضخة وقناة الأنابيب. يوضح الرسم التوضيحي أنبوب تفرع عازل للاهتزازات من سلسلة «ВИПБ». يستخدم في تركيبه غلاف مطاطي مُدعّم بنابض. خصائص هذا الغلاف مشابهة لخصائص غلاف عازل الاهتزازات. يحتوي على جهاز يُخفّض الجهد المحوري الناتج عن الضغط الداخلي إلى الصفر.