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振動・衝撃・騒音対策 低減手法

振動・衝撃・騒音対策 低減手法

振動・衝撃・騒音対策 低減手法

【制振処理】
振動エネルギーを熱エネルギーとして吸収し小さくする →サウンドダンパー
【防振(振動絶縁)】
振動波を反射させ伝達振動を小さくする →ボウシンブッシュ
【吸音処理】
吸音材を用い音を吸収し、低減する

振動絶縁(防振)のポイント1

振動源と被振動源の間の振動伝達率を小さくすることで振動の遮断に相当する技術。
振動源と被振動源との間に適切な防振材を挿入することで、振動源から被振動源への振動伝達を小さくする。

防振効果を得るには、振動伝達率(τ) < 1にする必要があり、したがって振動数比(f/f0)は√2より大きく、できれば振動数比(f/f0)を≥2とすることが望ましい。

振動絶縁(防振)のポイント1

振動源を防振支持する場合、振動源の加振力をF 、非振動源に 伝わる伝達力をFとすると、振動伝達率τはは次式で表されます。

振動伝達率の図式
振動比率図
振動数比f/f0振動伝達率τ振動状態防振効果
f/f0=01F0=Fなし
f/f0=1F0<F共振
f/f0=√21F0=Fなし
f/f0>√2>1F0>Fあり

振動絶縁(防振)のポイント2

防振効果領域の拡大
共振周波数f0を低い周波数に移行させることにより、防振効果領域を広げることができます。
また、防振効果もより減衰特性がよくなります。

<共振周波数を低い周波数へ移行する方法>
・バネ定数を小さくする。(防振材の硬度をやわらかくする/防振材の形状の剛性を小さくする)
・防振材上の質量(荷重)を大きくする。

防振絶縁のポイント2

振動絶縁(防振)のポイント3

共振状態の共振倍率を小さくするには、減衰の大きい材料を使用することで共振倍率を小さくすることができます。防振材の減衰の大きさは、損失係数tanδ(ロスファクター)で表されます。

その時の減衰を考慮した振動伝達率τは下式で表されます。

ただし、損失係数が大きくなるにつれて共振倍率は抑制されるが、防振域の振動伝達率が悪くなるので、対象物により適切な損失係数の防振材を選定することが重要である。

振動絶縁のポイント3

制振とは

振動エネルギーを熱エネルギーに変換し、振動を減衰させる技術。
防振(振動絶縁)と制振と明確に区別する必要があります。 (防振は、防振材により振動エネルギーを伝えないようにする振動低減の根本的手法であるが、実際問題においてはこれが できない場合があります。そのような場合、伝わってきた振動を低減する制振処理が行われます。)

振動による変形図

振動によって振動物の表面が曲げ変形を繰り返す場合、 制振材料が伸縮やずれ変形を生じ、 材料の内部摩擦によって、振動エネルギーが熱エネルギーに 変換され、振動が減衰されます。

制振材料の制振の能力は損失係数で表され、大きいほうが良いのですが、その性能は温度依存性が強いので、実用の際は、使用温度に適した制振材を選択する必要があります。

緩衝材料とは

一般的に衝撃とは、短期間に大きな加速がかかることを指します。携帯型電子機器における衝撃の中で最も多い原因は、床への落下と硬い面への衝突です。
緩衝材料とは強烈な衝撃力を任意のストロークで緩衝し、小さな衝撃力に抑える材料です。単に落下させた場合には床に衝突して強力な衝撃力を発生させた物体も、物体と床の間にゲルなどの衝撃緩衝材料を挟むことで、衝撃力の絶対値を抑えることができます。

緩衝材について