เสียงรบกวน

1.9.1 นิยาม

รางนำที่ติดตั้งตลับลูกปืนกลิ้งจะสร้างทั้งเสียงในอากาศและเสียงที่ส่งผ่านโครงสร้าง เสียงในอากาศที่เกิดจากตลับลูกปืนโดยตรงนั้นเป็นส่วนรอง แหล่งเสียงหลักคือเสียงที่ส่งผ่านโครงสร้าง ซึ่งถูกกระตุ้นโดยโครงสร้างที่ติดตั้งรางนำอยู่

1.9.2 สาเหตุ

แหล่งกำเนิดเสียงรบกวนหลัก ได้แก่ การเสียรูปแบบยืดหยุ่นที่จุดสัมผัสระหว่างชิ้นส่วนกลิ้งกับรางนำ ความสม่ำเสมอของพื้นผิว และผลกระทบของสารหล่อลื่น

การเสียรูปแบบยืดหยุ่น

เนื่องจากการเกิดภาระที่มีลักษณะการกระแทก จุดสัมผัสระหว่างชิ้นส่วนกลิ้งกับชิ้นส่วนนำทางจะเกิดการเสียรูป โดยเฉพาะเมื่อชิ้นส่วนกลิ้งเข้าสู่และออกจากโซนรับภาระของแคร่เลื่อน จะเกิดการสั่นสะเทือนเป็นรอบ ซึ่งทำให้เกิดเสียงขณะทำงานที่มีความเข้มและความถี่เพิ่มขึ้นตามความเร็วที่เพิ่มขึ้น

Sound pressure p_S (%) as a function of velocity v (m/s) for ball guideway BM 25 with mineral oil lubrication

ความดันเสียง p_S (%) ในฐานะฟังก์ชันของความเร็ว v (m/s) สำหรับรางนำลูกบอล BM 25 ที่ใช้น้ำมันแร่หล่อลื่น

ผลกระทบของพื้นผิว

นอกจากการเสียรูปแบบยืดหยุ่นแล้ว เรขาคณิตของการสัมผัสกลิ้งยังมีอิทธิพลสำคัญต่อเสียงขณะทำงาน ความแตกต่างของเส้นผ่านศูนย์กลางชิ้นส่วนกลิ้ง ความเป็นคลื่น หรือความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวล้วนทำให้เกิดเสียงรบกวน การเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิตเหล่านี้ทำให้เกิดแรงที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างการสัมผัสกลิ้ง ซึ่งในทางกลับกันทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน

แรงเสียดทาน

พื้นผิวสัมผัสแรงเสียดทานระหว่างชิ้นส่วนกลิ้ง ระหว่างชิ้นส่วนกลิ้งกับชิ้นส่วนนำทางโดยรอบ และระหว่างชิ้นส่วนซีล ล้วนสร้างเสียงที่ส่งผ่านโครงสร้างผ่านแรงเสียดทานแบบเลื่อนและกลิ้ง การสัมผัสแรงเสียดทานเหล่านี้ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนความถี่สูงที่แพร่กระจายผ่านโครงสร้างรางนำ และถูกขยายโดยโครงสร้างโดยรอบ

สารหล่อลื่น

ฟิล์มหล่อลื่นในแคร่เลื่อนมีผลในการลดเสียง เนื่องจากสามารถป้องกันการสัมผัสทางกลโดยตรง ระหว่างพื้นผิวเลื่อนและพื้นผิวสัมผัส ฟิล์มหล่อลื่นก่อตัวเป็นชั้นป้องกันระหว่างพื้นผิวสัมผัส ซึ่งสามารถดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือนบางส่วน จึงลดเสียงที่เกิดจากการกระแทกโลหะกับโลหะโดยตรง ความหนาและคุณสมบัติความหนืดของฟิล์มหล่อลื่นมีอิทธิพลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการลดเสียง

1.9.3 มาตรการลดเสียงรบกวน

สารหล่อลื่น

ยิ่งฟิล์มหล่อลื่นหนาขึ้น การสัมผัสโลหะและเสียงก็ยิ่งน้อยลง ดังนั้น การใช้จาระบีพิเศษจึงเป็นวิธีที่ดีเยี่ยม สำหรับการลดเสียงรบกวน SCHNEEBERGER แนะนำให้ใช้จาระบีฐานน้ำมันแร่เกรด NLGI 2 ที่ใช้แคลเซียมสบู่หรือแบเรียมสบู่เป็นสารทำให้ข้น ซึ่งสามารถก่อตัวเป็นฟิล์มหล่อลื่นที่เสถียร บนพื้นผิวสัมผัสของชิ้นส่วนกลิ้ง

จาระบีที่เหมาะสมไม่เพียงแต่ลดเสียงขณะทำงาน แต่ยังยืดอายุการใช้งานของรางนำ และปรับปรุงความเรียบในการเดิน ความหนืดและประเภทสารทำให้ข้นของจาระบีส่งผลต่อความหนาและความเสถียร ของฟิล์มหล่อลื่น จึงส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการลดเสียง เมื่อเทียบกับการเดินแบบแห้งหรือการหล่อลื่นด้วยน้ำมันเพียงอย่างเดียว การใช้จาระบีคุณภาพสูงสามารถลดระดับเสียงได้อย่างมีนัยสำคัญ

Sound pressure p_S (%) as a function of lubrication condition for ball guideway BM 35

ความดันเสียง p_S (%) ในฐานะฟังก์ชันของสภาพการหล่อลื่นสำหรับรางนำลูกบอล BM 35

การปรับปรุงพื้นผิว

เพื่อลดเสียงขณะทำงานที่เกิดจากการสัมผัสโลหะระหว่างชิ้นส่วนกลิ้งกับชิ้นส่วนนำทางโดยรอบ ในกรณีของรางนำเชิงเส้น ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการลดความหยาบของพื้นผิวสัมผัส พื้นผิวที่เรียบขึ้นสามารถลดการกระตุ้นการสั่นสะเทือนระหว่างการสัมผัส จึงลดระดับเสียง

ดังนั้น SCHNEEBERGER จึงไม่เพียงผลิตแคร่เลื่อนแบบลูกกลิ้ง แต่ยังผลิตแคร่เลื่อนแบบลูกบอล ที่มีช่องทางลูกบอลวนกลับแบบพลาสติก ซึ่งช่วยลดเสียงรบกวน ช่องทางวนกลับแบบพลาสติกเมื่อเทียบกับช่องทางโลหะ สามารถดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือนได้มากกว่า และให้การเปลี่ยนผ่านที่นุ่มนวลกว่าเมื่อชิ้นส่วนกลิ้งเข้าสู่และออกจากโซนรับภาระ

นอกจากนี้ การออกแบบแคร่เลื่อนบางแบบยังมีช่องเก็บสารหล่อลื่นเพิ่มเติม ที่สามารถจ่ายสารหล่อลื่นต่อเนื่องให้แก่ชิ้นส่วนกลิ้ง เพื่อให้แน่ใจว่ามีความหนาของฟิล์มหล่อลื่นเพียงพอ ตลอดการทำงาน การออกแบบนี้ไม่เพียงลดเสียงรบกวน แต่ยังปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานโดยรวม

ตัวคั่น

นอกจากมาตรการลดเสียงที่มีประสิทธิภาพด้วยการใช้สารหล่อลื่นแล้ว SCHNEEBERGER ยังเสนอตัวเลือกการเพิ่มตัวคั่นระหว่างลูกบอลสำหรับรางนำลูกบอล BM นี่คือวิธีแก้ปัญหาทางกลที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อลดเสียงรบกวน

ตัวคั่นเหล่านี้ป้องกันไม่ให้ชิ้นส่วนกลิ้งเสียดสีกันหรือชนกัน จึงขจัดเสียงที่เกิดจากการสัมผัสโดยตรงระหว่างลูกบอล ต่างจากระบบโซ่ ข้อดีของตัวคั่นคือรับแรงอัดเท่านั้น เนื่องจากไม่มีแกนเชื่อมต่อหรือกลไกการเชื่อมต่อ จึงไม่เกิดความเค้นดัดหรือความเค้นดึง การออกแบบที่รับแรงอัดล้วนนี้ทำให้ตัวคั่นทนทานกว่า และไม่เกิดเสียงรบกวนเพิ่มเติมเนื่องจากความล้าระหว่างการทำงานความเร็วสูง

ข้อได้เปรียบอีกประการของระบบตัวคั่นคือโครงสร้างที่เรียบง่ายและความต้องการการบำรุงรักษาต่ำ เมื่อเทียบกับระบบโซ่ที่ต้องตรวจสอบการสึกหรอและความหลวมของแกนเชื่อมต่อเป็นระยะ ระบบตัวคั่นเพียงต้องการให้แน่ใจว่าตัวคั่นเองไม่มีความเสียหาย การออกแบบนี้ช่วยลดความซับซ้อนในการบำรุงรักษาพร้อมกับให้ประสิทธิภาพการลดเสียงที่ยอดเยี่ยม