ในด้านวิศวกรรมสมัยใหม่ตัวหน่วงเป็นอุปกรณ์สำคัญที่มีบทบาทสำคัญในการลดการสั่นสะเทือนลดเสียงรบกวนและการปรับปรุงความมั่นคงของระบบ ไม่ว่าจะเป็นอาคารสูงสะพานรถยนต์หรือเครื่องมือที่มีความแม่นยำและอุปกรณ์การบินและอวกาศพวกเขาแยกกันไม่ออกจากการใช้แดมเปอร์ บทความนี้จะให้คำแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับแนวคิดพื้นฐานหลักการทำงานประเภทประเภทแอปพลิเคชันและแนวโน้มการพัฒนาของแดมเปอร์
I. แนวคิดพื้นฐาน
แดมเปอร์เป็นอุปกรณ์เชิงกลหรือไฮดรอลิกที่สามารถกระจายพลังงานการสั่นสะเทือนและลดความกว้างของการสั่นสะเทือน มันแปลงพลังงานจลน์ของการสั่นสะเทือนเป็นพลังงานความร้อนหรือพลังงานในรูปแบบอื่น ๆ ผ่านความต้านทานความหนืดความต้านทานแรงเสียดทานหรือผลแม่เหล็กไฟฟ้าของตัวกลางหมาด ๆ (เช่นของเหลว, ก๊าซ, แม่เหล็กไฟฟ้า ฯลฯ ) จึงช่วยยับยั้งการสั่นสะเทือนของระบบ พูดง่ายๆคือแดมเปอร์เป็นเหมือน "เบรกสั่นสะเทือน" ที่สามารถหยุดวัตถุที่สั่นสะเทือนได้โดยเร็วที่สุด
ii. หลักการทำงาน
หลักการทำงานของแดมเปอร์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์การทำให้หมาด ๆ เมื่อระบบสั่นสะเทือนสื่อการทำให้หมาด ๆ ในแดมเปอร์จะสร้างแรงหน่วงที่เป็นสัดส่วนกับความเร็วของการสั่นสะเทือนและตรงข้ามกับทิศทางของการสั่นสะเทือน ตามกฎข้อที่สองของนิวตันแรงหน่วงจะทำให้เกิดผลกระทบต่อระบบการสั่นสะเทือนซึ่งจะช่วยลดความกว้างและพลังงานของการสั่นสะเทือน แดมเปอร์ประเภทต่าง ๆ มีกลไกที่แตกต่างกันสำหรับการสร้างแรงหน่วง ต่อไปนี้จะแนะนำแดมเปอร์หลายประเภทและหลักการทำงานของพวกเขา
iii. ประเภท
(i) แดมเปอร์เหลว
แดมเปอร์ของเหลวเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ความหนืดของของเหลวในการสร้างแรงหน่วง ส่วนใหญ่ประกอบด้วยกระบอกสูบลูกสูบและของเหลวหมาด ๆ เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ในกระบอกสูบของเหลวที่ทำให้หมาด ๆ จะไหลผ่านรูเล็ก ๆ หรือช่องว่างบนลูกสูบซึ่งจะสร้างความต้านทานความหนืด แดมเปอร์ของเหลวมีข้อดีของแรงหน่วงขนาดใหญ่ความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็วและโครงสร้างที่เรียบง่าย พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างสะพานเครื่องจักรและสาขาอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นในโครงสร้างอาคารตัวหน่วงของเหลวสามารถติดตั้งที่ด้านบนหรือระหว่างชั้นของอาคารสูง เมื่อเผชิญกับแผ่นดินไหวหรือลมแรงแดมเปอร์จะใช้พลังงานการสั่นสะเทือนผ่านการไหลของของเหลวลดความกว้างของการสั่นสะเทือนของอาคารและปรับปรุงแผ่นดินไหวและความต้านทานต่อลมของอาคาร
(ii) แดมเปอร์แก๊ส
แดมเปอร์แก๊สเป็นอุปกรณ์ที่ใช้การบีบอัดและความหนืดของก๊าซเพื่อสร้างแรงหน่วง ส่วนใหญ่ประกอบด้วยกระบอกสูบลูกสูบและก๊าซ เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ในกระบอกสูบก๊าซจะถูกบีบอัดหรือขยายออกไปจึงสร้างแรงหน่วง ตัวหน่วงของก๊าซมีข้อดีของแรงหน่วงที่ปรับได้ขนาดเล็กและน้ำหนักเบาและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในทุ่งรถยนต์อิเล็กทรอนิกส์การบินและอวกาศ ฯลฯ ตัวอย่างเช่นในระบบกันสะเทือนรถยนต์เครื่องหน่วงก๊าซสามารถใช้ร่วมกับน้ำพุเพื่อลดการกระแทกและการสั่นสะเทือนของรถยนต์
(iii) แดมเปอร์แม่เหล็กไฟฟ้า
แดมเปอร์แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่ใช้หลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อสร้างแรงหน่วง ส่วนใหญ่ประกอบด้วยขดลวดแม่เหล็กและตัวนำ เมื่อตัวนำเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กแรงไฟฟ้าที่เกิดขึ้นและกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะถูกสร้างขึ้นดังนั้นจึงสร้างแรงหน่วงแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวหน่วงแม่เหล็กไฟฟ้ามีข้อดีของแรงหน่วงควบคุมความเร็วการตอบสนองที่รวดเร็วและไม่มีการสึกหรอเชิงกลและใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมือที่มีความแม่นยำหุ่นยนต์การบินและอวกาศ ฯลฯ ตัวอย่างเช่นในความสมดุลที่แม่นยำตัวแดมเปอร์แม่เหล็กไฟฟ้าสามารถลดการสั่นสะเทือนของความสมดุลและปรับปรุงความแม่นยำในการวัด
(iv) แดมเปอร์แรงเสียดทาน
แดมเปอร์แรงเสียดทานเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ความต้านทานแรงเสียดทานเพื่อสร้างแรงหน่วง ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแผ่นแรงเสียดทานสปริงและอุปกรณ์แก้ไข เมื่อการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์เกิดขึ้นระหว่างแผ่นแรงเสียดทานการต้านทานแรงเสียดทานจะถูกสร้างขึ้นดังนั้นจึงใช้พลังงานการสั่นสะเทือน แดมเปอร์แรงเสียดทานมีข้อดีของโครงสร้างที่เรียบง่ายต้นทุนต่ำและแรงหน่วงที่มีเสถียรภาพและใช้กันอย่างแพร่หลายในสะพานอาคารเครื่องจักรและสาขาอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นในโครงสร้างสะพานสามารถติดตั้งแดมเปอร์แรงเสียดทานระหว่างสะพานสะพาน เมื่อสะพานพบแผ่นดินไหวหรือโหลดยานพาหนะแดมเปอร์จะใช้พลังงานการสั่นสะเทือนผ่านแรงเสียดทานลดความกว้างของสะพานการสั่นสะเทือนและปรับปรุงความปลอดภัยของสะพาน
iv. ฟิลด์แอปพลิเคชัน
(i) สนามก่อสร้าง
ในเขตข้อมูลการก่อสร้างส่วนใหญ่จะใช้เพื่อปรับปรุงแผ่นดินไหวและความต้านทานลมของอาคาร ตัวอย่างเช่นอาคารไทเป 101 ใช้แดมเปอร์มวลที่ปรับซึ่งตั้งอยู่บนชั้น 87 ถึง 92 ของอาคาร มันเป็นลูกเหล็กที่มีน้ำหนัก 660 ตัน โดยการปรับด้วยความถี่การสั่นสะเทือนของอาคารสามารถลดความกว้างของการสั่นสะเทือนของอาคารได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วงลมแรงหรือแผ่นดินไหว นอกจากนี้ยังสามารถใช้แดมเปอร์เพื่อลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนภายในอาคารและปรับปรุงความสะดวกสบายของสภาพแวดล้อมและสภาพแวดล้อมการทำงาน
(ii) Bridge Field
ในเขตสะพานส่วนใหญ่จะใช้เพื่อลดการสั่นสะเทือนของสะพานและปรับปรุงความเสถียรของสะพาน ตัวอย่างเช่นสะพาน Akashi Kaikyo ของญี่ปุ่นใช้แดมเปอร์เหลวซึ่งติดตั้งระหว่างท่าเรือและคานของสะพานซึ่งสามารถลดความกว้างของสะพานการสั่นสะเทือนได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วงลมแรงหรือแผ่นดินไหวและปรับปรุงความปลอดภัยของสะพาน นอกจากนี้ยังสามารถใช้แดมเปอร์เพื่อลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนเมื่อยานพาหนะกำลังขับรถบนสะพานและปรับปรุงอายุการใช้งานของสะพาน
(iii) สนามรถยนต์
ในสาขารถยนต์ส่วนใหญ่จะใช้ในระบบกันสะเทือนและระบบที่นั่งเพื่อลดการกระแทกและการสั่นสะเทือนเมื่อรถขับและปรับปรุงความสะดวกสบายในการขับขี่ ตัวอย่างเช่นระบบกันสะเทือนของรถยนต์มักจะใช้แดมเปอร์ก๊าซหรือแดมเปอร์ของเหลวซึ่งใช้ร่วมกับสปริงเพื่อดูดซับพลังงานกระแทกของพื้นผิวถนนได้อย่างมีประสิทธิภาพและลดแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนของร่างกายรถยนต์ นอกจากนี้ยังสามารถใช้แดมเปอร์ในเครื่องยนต์และระบบส่งกำลังของรถเพื่อลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนและปรับปรุงความน่าเชื่อถือและความทนทานของรถยนต์
(iv) การบินและอวกาศ
ในสนามการบินและอวกาศส่วนใหญ่จะใช้เพื่อลดการสั่นสะเทือนของเครื่องบินและปรับปรุงความเสถียรของเครื่องบิน ตัวอย่างเช่นระบบควบคุมทัศนคติของดาวเทียมและจรวดมักจะใช้แดมเปอร์แม่เหล็กไฟฟ้าหรือตัวหน่วงก๊าซซึ่งสามารถควบคุมทัศนคติและการสั่นสะเทือนของเครื่องบินได้อย่างมีประสิทธิภาพและให้แน่ใจว่าการทำงานปกติของเครื่องบิน นอกจากนี้ยังสามารถใช้แดมเปอร์ในเครื่องยนต์อากาศยานและโครงสร้างเครื่องบินเพื่อลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์อากาศยานและความปลอดภัยของเครื่องบิน
(v) ฟิลด์อื่น ๆ
นอกเหนือจากฟิลด์ข้างต้นแล้วแดมเปอร์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจักรอิเล็กทรอนิกส์เครื่องมือวัดทางรถไฟและสาขาอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นในการประมวลผลเชิงกลสามารถใช้แดมเปอร์เพื่อลดการสั่นสะเทือนของเครื่องมือเครื่องจักรและปรับปรุงความแม่นยำในการประมวลผล ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตัวหน่วงสามารถใช้เพื่อลดการสั่นสะเทือนของแผงวงจรพิมพ์และปรับปรุงความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ในการใช้เครื่องมือลดความร้อนสามารถใช้เพื่อลดการสั่นสะเทือนของพอยน์เตอร์และปรับปรุงความแม่นยำในการวัด ในสนามรถไฟสามารถใช้แดมเปอร์เพื่อลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนของรถไฟและปรับปรุงความสะดวกสบายในการวิ่งและความปลอดภัยของรถไฟ
V. แนวโน้มการพัฒนา
ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของสาขาวิศวกรรมความต้องการแอปพลิเคชันสำหรับแดมเปอร์เพิ่มขึ้น ในอนาคตแนวโน้มการพัฒนาของแดมเปอร์ส่วนใหญ่รวมถึงแง่มุมดังต่อไปนี้:
(i) สติปัญญา
ข่าวกรองเป็นแนวโน้มที่สำคัญในการพัฒนาตัวหน่วง ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเซ็นเซอร์คอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีการควบคุมตัวหน่วงสามารถรวมกับระบบควบคุมอัจฉริยะเพื่อให้ได้การปรับอัตโนมัติและการเพิ่มประสิทธิภาพของแรงหน่วง ตัวอย่างเช่นแดมเปอร์อัจฉริยะสามารถปรับแรงหน่วงโดยอัตโนมัติตามการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมภายนอก (เช่นแผ่นดินไหวลมแรงโหลดยานพาหนะ ฯลฯ ) เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การควบคุมการสั่นสะเทือนที่ดีที่สุด นอกจากนี้แดมเปอร์อัจฉริยะยังสามารถตระหนักถึงการวินิจฉัยความผิดพลาดและฟังก์ชั่นการซ่อมแซมตนเองเพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของแดมเปอร์
(ii) ประสิทธิภาพ
ประสิทธิภาพเป็นอีกหนึ่งแนวโน้มที่สำคัญในการพัฒนาตัวหน่วง ด้วยการปรับปรุงข้อกำหนดการควบคุมการสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องในสาขาวิศวกรรมทำให้แดมเปอร์จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพการทำให้หมาด ๆ และความสามารถในการกระจายพลังงานสูงขึ้น ในอนาคต Dampers จะใช้สื่อการหมาด ๆ และการออกแบบโครงสร้างใหม่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำให้หมาด ๆ และความสามารถในการกระจายพลังงาน ตัวอย่างเช่นการใช้สื่อการหน่วงใหม่เช่นวัสดุนาโน, ของเหลวแม่เหล็กและของเหลว electrorheological สามารถปรับแรงอย่างรวดเร็วของแรงหน่วงและการกระจายพลังงานที่มีประสิทธิภาพ
(iii) น้ำหนักเบา
น้ำหนักเบาเป็นทิศทางที่สำคัญสำหรับการพัฒนาตัวหน่วง ด้วยข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นสำหรับน้ำหนักเบาในการบินและอวกาศยานยนต์และสาขาอื่น ๆ ตัวหน่วงต้องมีปริมาณที่น้อยลงและน้ำหนักเบา ในอนาคต Dampers จะนำวัสดุและการออกแบบโครงสร้างใหม่มาใช้เพื่อให้ได้น้ำหนักเบา ตัวอย่างเช่นการใช้วัสดุที่มีน้ำหนักเบาเช่นโลหะผสมอลูมิเนียมและคาร์บอนไฟเบอร์สามารถลดน้ำหนักของแดมเปอร์ได้ การใช้การออกแบบโครงสร้างขนาดกะทัดรัดสามารถลดปริมาณของแดมเปอร์
(iv) การป้องกันสิ่งแวดล้อม
การป้องกันสิ่งแวดล้อมเป็นข้อกำหนดที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับการพัฒนาตัวหน่วง ด้วยความสนใจที่เพิ่มขึ้นทั่วโลกในการปกป้องสิ่งแวดล้อมแดมเปอร์จำเป็นต้องใช้สื่อการหมาด ๆ ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและกระบวนการผลิตเพื่อลดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม ในอนาคต Dampers จะใช้สื่อการหน่วงที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเช่นของเหลวในการทำให้หมาด ๆ น้ำและของเหลวหมาด ๆ ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเพื่อแทนที่ของเหลวที่ทำให้หมาด ๆ โดยใช้น้ำมันแบบดั้งเดิม และใช้กระบวนการผลิตสีเขียวเพื่อลดการปล่อยมลพิษในระหว่างกระบวนการผลิต
ในระยะสั้นเป็นอุปกรณ์ควบคุมการสั่นสะเทือนที่สำคัญ Damper มีโอกาสในการใช้งานที่หลากหลายในด้านวิศวกรรมสมัยใหม่ ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของสาขาวิศวกรรมแดมเปอร์จะพัฒนาไปในทิศทางของสติปัญญาประสิทธิภาพความสว่างและการปกป้องสิ่งแวดล้อมนำความสะดวกสบายและความปลอดภัยมาสู่การก่อสร้างวิศวกรรมมนุษย์และชีวิต
