Dalam bidang kejuruteraan moden, peredam adalah peranti penting yang memainkan peranan penting dalam mengurangkan getaran, mengurangkan bunyi, dan meningkatkan kestabilan sistem. Sama ada bangunan tinggi, jambatan, kereta, atau instrumen ketepatan dan peralatan aeroangkasa, mereka tidak dapat dipisahkan dari permohonan peredam. Artikel ini akan memberikan pengenalan terperinci kepada konsep asas, prinsip kerja, jenis, bidang aplikasi, dan trend pembangunan peredam.
I. Konsep asas
Peredam adalah peranti mekanikal atau hidraulik yang boleh menghilangkan tenaga getaran dan mengurangkan amplitud getaran. Ia menukarkan tenaga kinetik getaran ke dalam tenaga haba atau bentuk tenaga lain melalui rintangan likat, rintangan geseran, atau kesan elektromagnet dari medium redaman (seperti cecair, gas, elektromagnet, dan lain -lain), dengan itu menekan getaran sistem. Ringkasnya, peredam adalah seperti "brek getaran" yang boleh menghentikan objek bergetar secepat mungkin.
Ii. Prinsip kerja
Prinsip kerja peredam adalah berdasarkan kesan redaman. Apabila sistem bergetar, medium redaman dalam peredam akan menghasilkan daya redaman yang berkadar dengan kelajuan getaran dan bertentangan dengan arah getaran. Menurut undang -undang kedua Newton, daya redaman akan menghasilkan kesan redaman pada sistem getaran, dengan itu mengurangkan amplitud dan tenaga getaran. Jenis peredam yang berbeza mempunyai mekanisme yang berbeza untuk menghasilkan daya redaman. Berikut ini akan memperkenalkan beberapa jenis peredam biasa dan prinsip kerja mereka.
Iii. Jenis
(I) peredam cecair
Peredam cecair adalah peranti yang menggunakan kelikatan cecair untuk menghasilkan daya redaman. Ia terutamanya terdiri daripada silinder, omboh dan cecair redaman. Apabila omboh bergerak di dalam silinder, cecair redaman akan mengalir melalui lubang kecil atau jurang pada omboh, dengan itu menghasilkan rintangan likat. Peredam cecair mempunyai kelebihan daya redaman yang besar, kelajuan tindak balas yang cepat dan struktur mudah. Mereka digunakan secara meluas dalam pembinaan, jambatan, jentera dan bidang lain. Sebagai contoh, dalam struktur bangunan, peredam cecair boleh dipasang di bahagian atas atau di antara lantai bangunan bertingkat tinggi. Apabila menghadapi gempa bumi atau angin kencang, peredam akan menggunakan tenaga getaran melalui aliran cecair, mengurangkan amplitud getaran bangunan, dan meningkatkan gempa bumi dan rintangan angin.
(Ii) peredam gas
Peredam gas adalah peranti yang menggunakan kebolehmampatan dan kelikatan gas untuk menjana daya redaman. Ia terutamanya terdiri daripada silinder, omboh dan gas. Apabila omboh bergerak di dalam silinder, gas dimampatkan atau diperluas, dengan itu menghasilkan daya redaman. Peredam gas mempunyai kelebihan daya redaman laras, saiz kecil dan ringan, dan digunakan secara meluas dalam bidang kereta, elektronik, aeroangkasa, dan lain -lain. Sebagai contoh, dalam sistem penggantungan kereta, peredam gas boleh digunakan bersamaan dengan mata air untuk mengurangkan benjolan dan getaran kereta ketika memandu dan meningkatkan keselesaan.
(Iii) peredam elektromagnet
Peredam elektromagnet adalah peranti yang menggunakan prinsip induksi elektromagnet untuk menjana daya redaman. Ia terdiri daripada gegelung, magnet dan konduktor. Apabila konduktor bergerak dalam medan magnet, daya elektromotif yang diinduksi dan arus yang diinduksi dijana, dengan itu menghasilkan daya redaman elektromagnet. Peredam elektromagnet mempunyai kelebihan daya redaman yang dapat dikawal, kelajuan tindak balas yang cepat dan tidak memakai mekanikal, dan digunakan secara meluas dalam instrumen ketepatan, robot, aeroangkasa, dan lain -lain. Sebagai contoh, dalam keseimbangan ketepatan, peredam elektromagnet dapat mengurangkan getaran keseimbangan dan meningkatkan ketepatan pengukuran.
(Iv) peredam geseran
Peredam geseran adalah peranti yang menggunakan rintangan geseran untuk menjana daya redaman. Ia terutamanya terdiri daripada plat geseran, mata air dan peranti penetapan. Apabila pergerakan relatif berlaku di antara plat geseran, rintangan geseran dijana, dengan itu memakan tenaga getaran. Peredam geseran mempunyai kelebihan struktur mudah, kos rendah dan daya redaman yang stabil, dan digunakan secara meluas dalam jambatan, bangunan, jentera dan bidang lain. Sebagai contoh, dalam struktur jambatan, peredam geseran boleh dipasang di antara jambatan jambatan. Apabila jambatan itu menemui gempa bumi atau beban kenderaan, peredam akan menggunakan tenaga getaran melalui geseran, mengurangkan amplitud getaran jambatan, dan meningkatkan keselamatan jambatan.
Iv. Medan permohonan
(I) bidang pembinaan
Dalam bidang pembinaan, peredam digunakan terutamanya untuk meningkatkan rintangan gempa bumi dan angin bangunan. Sebagai contoh, bangunan Taipei 101 menggunakan peredam massa yang ditala, yang terletak di tingkat 87 hingga ke -92 bangunan. Ia adalah bola keluli yang beratnya 660 tan. Dengan menala dengan kekerapan getaran bangunan, ia dapat mengurangkan amplitud getaran bangunan semasa angin kencang atau gempa bumi. Di samping itu, peredam juga boleh digunakan untuk mengurangkan getaran dan bunyi di dalam bangunan dan meningkatkan keselesaan kehidupan dan persekitaran kerja.
(Ii) bidang jambatan
Dalam bidang jambatan, peredam digunakan terutamanya untuk mengurangkan getaran jambatan dan meningkatkan kestabilan jambatan. Sebagai contoh, Jambatan Akashi Kaikyo Jepun menggunakan peredam cecair, yang dipasang di antara tiang dan rasuk jambatan, yang dapat mengurangkan amplitud getaran jambatan semasa angin kencang atau gempa bumi dan meningkatkan keselamatan jambatan. Di samping itu, peredam juga boleh digunakan untuk mengurangkan getaran dan bunyi bising apabila kenderaan memandu di jambatan dan meningkatkan hayat perkhidmatan jambatan.
(Iii) medan kereta
Dalam bidang kereta, peredam digunakan terutamanya dalam sistem penggantungan dan sistem tempat duduk untuk mengurangkan benjolan dan getaran apabila kereta memandu dan meningkatkan keselesaan perjalanan. Sebagai contoh, sistem penggantungan kereta biasanya menggunakan peredam gas atau peredam cecair, yang digunakan bersempena dengan mata air untuk menyerap tenaga impak permukaan jalan dan mengurangkan amplitud getaran badan kereta. Di samping itu, peredam juga boleh digunakan dalam sistem enjin dan penghantaran kereta untuk mengurangkan getaran dan bunyi bising dan meningkatkan kebolehpercayaan dan ketahanan kereta.
(Iv) Aeroangkasa
Dalam bidang aeroangkasa, peredam digunakan terutamanya untuk mengurangkan getaran pesawat dan meningkatkan kestabilan pesawat. Sebagai contoh, sistem kawalan sikap satelit dan roket biasanya menggunakan peredam elektromagnet atau peredam gas, yang dapat mengawal sikap dan getaran pesawat secara berkesan dan memastikan operasi biasa pesawat. Di samping itu, peredam juga boleh digunakan dalam enjin pesawat dan struktur pesawat untuk mengurangkan getaran dan bunyi bising, meningkatkan kecekapan enjin pesawat dan keselamatan pesawat.
(V) Bidang lain
Sebagai tambahan kepada bidang di atas, peredam juga digunakan secara meluas dalam jentera, elektronik, instrumentasi, kereta api dan bidang lain. Sebagai contoh, dalam pemprosesan mekanikal, peredam boleh digunakan untuk mengurangkan getaran alat mesin dan meningkatkan ketepatan pemprosesan; Dalam peralatan elektronik, peredam boleh digunakan untuk mengurangkan getaran papan litar bercetak dan meningkatkan kebolehpercayaan peralatan elektronik; Dalam instrumentasi, peredam boleh digunakan untuk mengurangkan getaran petunjuk dan meningkatkan ketepatan pengukuran; Di lapangan keretapi, peredam boleh digunakan untuk mengurangkan getaran dan bunyi kereta api dan meningkatkan keselesaan dan keselamatan kereta api.
V. Trend Pembangunan
Dengan kemajuan sains dan teknologi yang berterusan dan perkembangan berterusan bidang kejuruteraan, permintaan aplikasi untuk peredam semakin meningkat, dan keperluan yang lebih tinggi juga dikemukakan untuk prestasi dan fungsi peredam. Pada masa akan datang, trend pembangunan peredam terutamanya termasuk aspek berikut:
(I) Perisikan
Perisikan adalah trend penting dalam pembangunan peredam. Dengan perkembangan berterusan sensor, komputer dan teknologi kawalan, peredam boleh digabungkan dengan sistem kawalan pintar untuk mencapai pelarasan automatik dan pengoptimuman daya redaman. Sebagai contoh, peredam pintar secara automatik boleh menyesuaikan daya redaman mengikut perubahan dalam persekitaran luaran (seperti gempa bumi, angin kencang, beban kenderaan, dan lain -lain) untuk mencapai kesan kawalan getaran yang terbaik. Di samping itu, peredam pintar juga dapat menyedari diagnosis kesalahan dan fungsi pembaikan diri untuk meningkatkan kebolehpercayaan dan hayat perkhidmatan peredam.
(Ii) kecekapan
Kecekapan adalah satu lagi trend penting dalam pembangunan peredam. Dengan peningkatan keperluan kawalan getaran yang berterusan dalam bidang kejuruteraan, peredam dikehendaki mempunyai kecekapan redaman yang lebih tinggi dan kapasiti pelesapan tenaga. Pada masa akan datang, peredam akan menggunakan media redaman baru dan reka bentuk struktur untuk meningkatkan kecekapan redaman dan kapasiti pelesapan tenaga. Sebagai contoh, penggunaan media redaman baru seperti nanomaterials, cecair magnetorheologi, dan cecair elektrorheologi dapat mencapai pelarasan pesat daya redaman dan pelesapan tenaga yang cekap.
(Iii) ringan
Ringan adalah arah penting bagi pembangunan peredam. Dengan keperluan yang semakin meningkat untuk ringan dalam bidang aeroangkasa, automotif dan lain -lain, peredam perlu mempunyai jumlah yang lebih kecil dan berat yang lebih ringan. Pada masa akan datang, peredam akan mengadopsi bahan -bahan baru dan reka bentuk struktur untuk mencapai ringan. Sebagai contoh, penggunaan bahan ringan seperti aloi aluminium dan serat karbon dapat mengurangkan berat peredam; Penggunaan reka bentuk struktur padat dapat mengurangkan jumlah peredam.
(Iv) Perlindungan Alam Sekitar
Perlindungan alam sekitar adalah keperluan yang tidak dapat dielakkan untuk pembangunan peredam. Dengan peningkatan perhatian global terhadap perlindungan alam sekitar, peredam perlu mengamalkan media redaman dan proses pengeluaran yang mesra alam untuk mengurangkan pencemaran alam sekitar. Pada masa akan datang, peredam akan menggunakan media redaman yang mesra alam seperti cecair redaman berasaskan air dan cecair redaman biodegradable untuk menggantikan cecair redaman berasaskan minyak tradisional; dan mengamalkan proses pengeluaran hijau untuk mengurangkan pelepasan pencemar semasa proses pengeluaran.
Singkatnya, sebagai peranti kawalan getaran penting, peredam mempunyai pelbagai prospek aplikasi dalam bidang kejuruteraan moden. Dengan kemajuan sains dan teknologi yang berterusan dan perkembangan berterusan bidang kejuruteraan, peredam akan berkembang ke arah kecerdasan, kecekapan, ringan dan perlindungan alam sekitar, membawa lebih banyak kemudahan dan keselamatan kepada pembinaan dan kehidupan kejuruteraan manusia.
