Tlumice nárazu – najděte výrobce a dodavatele

Tlumiče nárazů tlumí nárazy, vibrace a nežádoucí pohyby ve vozidlech, strojích, zařízeních a inženýrských konstrukcích.

Část kinetické energie přeměňují na teplo a zajišťují, aby se pohybující hmoty zpomalovaly kontrolovaným způsobem nebo aby vibrace rychleji utichaly.
Na rozdíl od pružin tlumiče nárazů primárně neukládají absorbovanou energii za účelem jejího pozdějšího uvolnění. Jejich funkcí je rozptýlit kinetickou energii co nejkontrolovanějším způsobem. Pružiny a tlumiče nárazů se proto často používají v kombinaci: pružina absorbuje zatížení a umožňuje pohyb, zatímco tlumič nárazů omezuje následné kmitání.
Tlumiče nárazů se používají v široké škále aplikací, včetně silničních a železničních vozidel, motocyklů, jízdních kol, zemědělských a stavebních strojů, výrobních zařízení, robotů, dopravníkových systémů, výtahů, jeřábů a stavebních konstrukcí.

Níže najdete přehled principů fungování, konstrukcí, oblastí použití, výhod a omezení tlumičů nárazů, jakož i nejdůležitějších kritérií pro jejich výběr.

Jak fungují tlumiče nárazů

Tlumiče nárazů vytvářejí sílu, která působí proti pohybu. Tím se snižuje rychlost pohybující se hmoty nebo se tlumí vibrace. Pohlcená mechanická energie se převádí především na teplo a je odváděna do okolí prostřednictvím pouzdra nebo použitého tlumicího média.
V hydraulických tlumičích se píst pohybuje uvnitř válce naplněného olejem. Olej je tlačen přes ventily, otvory nebo jiné průtokové průřezy. Výsledný odpor proudění vytváří tlumicí sílu.
Tlumení lze pro každý směr pohybu nastavit odlišně:

• Fáze stlačení působí, když je tlumič stlačen.
• Fáze odskoku působí při roztažení tlumiče.

U automobilových tlumičů jsou tlumení stlačení a odskoku specificky přizpůsobeny hmotnosti vozidla, konstrukci podvozku, odpružení a požadovaným jízdním vlastnostem. U průmyslových tlumičů se naopak často klade hlavní důraz na plynulé a beznárazové zpomalení pohybující se hmoty až do zastavení.
V závislosti na konstrukci závisí tlumicí síla mimo jiné na rychlosti, zdvihu, poloze ventilu, viskozitě oleje a teplotě. Moderní ventilové systémy umožňují progresivní, degresivní nebo přibližně lineární charakteristické křivky. Díky tomu může tlumič reagovat odlišně na malé pohyby než na vysoké nárazové rychlosti.

Konstrukce a klíčové součásti tlumičů

Přesná konstrukce závisí na principu činnosti a použití. Hydraulický teleskopický tlumič nárazů se obvykle skládá z:

• tlakově odolného pouzdra nebo válce,
• pohyblivého pístu,
• pístní tyče,
• hydraulické tlumicí kapaliny,
• ventilů a otvorů,
• vodicí a ložiskové prvky,
• těsnění a stírací lišty,
• kompenzační komora pro vytlačený olej,
• upevňovací prvky,
• a případně vratnou pružinu nebo plynovou komoru.

Těsnění zabraňují úniku tlumicí kapaliny a vniknutí nečistot. Vodicí lišty udržují píst a pístní tyč v pohybu v zamýšleném směru. Je třeba se co nejvíce vyvarovat bočním silám, protože mohou způsobit značné namáhání vodicích lišt, těsnění a pístní tyče.
V mnoha hydraulických tlumičích slouží plynový polštář k vyrovnávání objemových změn a k natlakování oleje. Snižuje riziko pěnění a kavitace. I u takzvaných plynových tlumičů se skutečné tlumení dosahuje především prostřednictvím omezeného průtoku oleje.

Typy a varianty tlumičů

Tlumiče nárazů lze klasifikovat podle jejich principu činnosti, konstrukce, ovladatelnosti a oblasti použití. Jelikož se tyto charakteristiky překrývají, může tlumič nárazů patřit současně do několika skupin.

Hydraulické tlumiče

Hydraulické tlumiče nárazů používají jako tlumicí médium olej nebo jinou hydraulickou kapalinu. Kapalina je protlačována přes přesně definované otvory a ventily, čímž se kinetická energie přeměňuje na teplo. To umožňuje rozptýlit velké množství energie na malém prostoru.
Tlumiče nárazů s tlakovým plynem obsahují také komoru s tlakovým plynem. Ta kompenzuje změny objemu a snižuje pěnění oleje při rychlých pohybech. Výsledná síla prodloužení musí být zohledněna při návrhu systému.
Hydraulické tlumiče nárazů se používají ve vozidlech, strojích, výrobních a dopravních systémech, stejně jako v bezpečnostních zařízeních.

Jednotrubkové tlumiče nárazů

Jednotrubkové tlumiče mají jeden pracovní válec.
Olejová a plynová komora jsou obvykle odděleny dělicím pístem.
Velký povrch válce, který je přímo vystaven proudění vzduchu z vozidla nebo okolního prostředí, usnadňuje odvod tepla.
Tato konstrukce se často používá ve vozidlech s vysokými nároky na konzistentní tlumicí výkon, přesnou odezvu a tepelnou odolnost.

Dvourúrkové tlumiče

Dvourúrkové tlumiče se skládají z vnitřního pracovního válce a vnější kompenzační komory.
Olej vytlačený zpětnou pístní tyčí proudí do kompenzační komory přes spodní ventil.
Tato konstrukce často umožňuje krátkou montážní délku a nákladově efektivní výrobu.
Dvoutrubkové tlumiče se proto široce používají v osobních a užitkových vozidlech a v mnoha dalších aplikacích.

Teleskopické tlumiče

Teleskopické tlumiče provádějí lineární zdvihový pohyb.
Pístní tyč a válec se pohybují jeden uvnitř druhého.
Tato kompaktní a univerzální konstrukce se používá v odpružení vozidel, strojích a průmyslových aplikacích s omezením zdvihu.

Pákové tlumiče

U pákových tlumičů se vnější kyvný pohyb přenáší prostřednictvím páky a hřídele na vnitřní píst nebo lopatku.
Používaly se především ve starších konstrukcích vozidel a dnes se s nimi setkáváme hlavně ve specializovaných nebo historických aplikacích.

Pneumatické tlumiče nárazů

Pneumatické tlumiče nárazů používají jako pracovní médium vzduch nebo jiný plyn.
Tlumení je dosaženo řízeným omezováním průtoku plynu.
Vzhledem k tomu, že stlačený vzduch akumuluje energii a může způsobit odskok, musí být čistě pneumatický tlumicí systém navržen odpovídajícím způsobem.
V pneumatických válcích je výstupní vzduch v koncové poloze často škrcen. To zpomaluje píst ještě předtím, než dosáhne mechanického dorazu.

Hydropneumatické tlumiče nárazů

Hydropneumatické konstrukce kombinují kapalinu pro řízené tlumení se stlačitelným plynem, který slouží jako pružina nebo kompenzační prvek.
Umožňují vysokou hustotu energie a progresivní charakteristiku síly.
Mezi příklady použití patří odpružení vozidel, podvozky zemědělských a stavebních strojů, přistávací podvozky letadel a silně zatížené inženýrské konstrukce.

Třecí tlumiče nárazů

Třecí tlumiče energie rozptylují kinetickou energii prostřednictvím mechanického tření mezi povrchy, které jsou k sobě přitlačeny.
Mají jednoduchou konstrukci a nevyžadují kapalné tlumicí médium.
Tlumicí síla však může být výrazně ovlivněna opotřebením, stavem povrchu, kontaktní silou a teplotou.
Třecí tlumiče se používají mimo jiné ve speciálních vozidlech, strojích a konstrukcích vystavených vibracím.

Elastomerové, gumové a plastové tlumiče

Tyto tlumiče energie pohlcují energii prostřednictvím deformace elastických nebo viskoelastických materiálů.
Mezi používané materiály patří guma, polyuretan, technické elastomery a speciální plasty.
Jsou kompaktní, cenově výhodné a často bezúdržbové. Zároveň mají obvykle efekt zpětného pružení. Tlumicí chování a životnost závisí do značné míry na materiálu, teplotě, stupni deformace, frekvenci zatížení a stárnutí.

Viskoelastické tlumiče

Viskoelastické tlumiče kombinují pružnou deformaci s vnitřním třením.
Dokážou tlumit nárazy a vibrace v širokém frekvenčním rozsahu.
Používají se mimo jiné ve strojích, elektronických skříních, budovách, mostech a citlivých technických zařízeních.

Magnetoreologické tlumiče nárazů

Magnetoreologické tlumiče obsahují kapalinu, jejíž tokové chování se mění pod vlivem magnetického pole.
Elektronický řídicí systém dokáže rychle přizpůsobit tlumicí sílu aktuálním provozním podmínkám.
Tato technologie se používá především v adaptivních odpruženích vozidel, stejně jako ve specializovaných strojích a systémech tlumení vibrací.

Pasivní tlumiče nárazů

Pasivní tlumiče mají pevnou nebo mechanicky nastavitelnou charakteristickou křivku.
Nevyžadují žádný externí zdroj napájení a jsou robustní, spolehlivé a relativně snadno integrovatelné.

Nastavitelné tlumiče

U nastavitelných tlumičů lze nastavit fázi stlačení, fázi odskoku nebo oba směry tlumení.
Nastavení lze provádět mechanicky, hydraulicky nebo pomocí vyměnitelných škrticích prvků.
V průmyslových aplikacích umožňuje toto nastavení přizpůsobení různým hmotnostem a rychlostem. U vozidel lze toto nastavení využít k optimalizaci komfortu, ovladatelnosti a nosnosti.

Adaptivní a poloaktivní tlumiče

Adaptivní nebo poloaktivní tlumiče nárazů přizpůsobují svou tlumicí sílu během provozu. Senzory snímají faktory, jako je pohyb, zrychlení, zatížení nebo jízdní podmínky. Řídicí systém upravuje ventily nebo chování tlumicí kapaliny.
Semiaktivní systémy upravují tlumení, ale na rozdíl od plně aktivních systémů obvykle nevnášejí do odpružení dodatečnou kinetickou energii.

Průmyslové tlumiče

Průmyslové tlumiče řídí zpomalování pohybujících se hmot ve strojích a automatizovaných systémech.
Mezi typické aplikace patří lineární jednotky, roboty, obráběcí stroje, portálové jeřáby, dopravníkové systémy, balicí stroje a manipulační systémy.
Existují samonastavitelné, nastavitelné a pevně konstruované varianty. U pravidelně se opakujících pohybů je třeba zohlednit jak energii na zdvih, tak celkové množství tepla vygenerovaného za hodinu.

Miniaturní tlumiče nárazů

Miniaturní tlumiče nárazů jsou určeny pro malé pohybující se hmoty a omezené montážní prostory.
Používají se mimo jiné v přesných mechanických zařízeních, malých chapadlech, elektronice, lékařské technice a kompaktních automatizačních systémech.

Tlumiče nárazů pro vysoké zatížení

Tlumiče nárazů pro vysoké zatížení pohlcují obzvláště velké množství energie.
Používají se například v jeřábech, na mostech, v plavebních komorách, v ocelárnách, v systémech pro manipulaci s materiálem, v přístavních zařízeních a ve velkých strojích.
Dlouhé zdvihy a robustní pouzdra umožňují relativně nízké zpomalení těžkých hmot.

Bezpečnostní tlumiče nárazů

Bezpečnostní tlumiče jsou primárně navrženy tak, aby poskytovaly ochranu v případě poruch, nouzových odstávek nebo neúmyslného překročení koncové polohy.
Na rozdíl od průmyslových tlumičů, které pracují cyklicky, jsou často konstruovány pro zřídka se vyskytující, ale obzvláště energeticky náročná zatížení.

Tlumiče konce zdvihu a nárazové tlumiče

Tlumiče konce dráhy zpomalují pohybující se části stroje předtím, než dosáhnou pevné zarážky.
Mezi ně patří hydraulické nárazníky, tlumiče konce dráhy a tlumiče pro lineární nebo rotační pohyby.
Může být zapotřebí samostatný pevný doraz, který zabrání přetížení tlumiče nad jeho přípustný zdvih.

Tlumiče nárazů pro vozidla

Tlumiče nárazů pro vozidla se používají v osobních automobilech, užitkových vozidlech, autobusech, motocyklech, jízdních kolech, kolejových vozidlech, zemědělských strojích, stavebních strojích a dalších mobilních aplikacích.
Tlumí vibrace odpružených i neodpružených hmot a přispívají k jízdnímu komfortu, jízdní stabilitě a bezpečnému kontaktu kol s povrchem vozovky.

Speciální tlumiče

K dispozici jsou speciální provedení mimo jiné pro velmi vysoké nebo nízké teploty, korozivní prostředí, silné znečištění, podvodní aplikace, čisté prostory, výrobu potravin, potenciálně výbušná prostředí nebo obzvláště vysoké počty cyklů.
To může vyžadovat použití nerezové oceli, speciálních povlaků, tepelně odolných těsnění, speciálních hydraulických kapalin, stíracích lišt, ochranných vlnovců a schválení specifických pro danou aplikaci.

Použití tlumičů

Silniční vozidla

Tlumiče nárazů omezují vibrace karoserie, náprav a kol.
Ovlivňují jízdní komfort, odezvu řízení, stabilitu při brzdění, chování v zatáčkách a trakci.
Konstrukce musí být přesně přizpůsobena vozidlu, zatížení náprav, odpružení a zamýšlenému použití.

Motocykly a jízdní kola

U motocyklů a jízdních kol jsou tlumiče často kombinovány s pružinou a tvoří tak kompaktní jednotku.
Možnosti nastavení předpětí, tlumení odskoku a tlumení stlačení umožňují přizpůsobení hmotnosti jezdce, zatížení, stylu jízdy a povrchu vozovky.

Užitkové, zemědělské a stavební stroje

Vysoká hmotnost vozidel, proměnlivé zatížení a nerovný povrch kladou zvláštní nároky na nosnost, těsnění a odvod tepla.
V těchto případech se tlumiče používají na podvozcích, kabinách, sedadlech, nápravách, přídavných zařízeních a pohyblivých částech strojů.

Železniční vozidla

V kolejových vozidlech tlumiče omezují vertikální, boční a rotační pohyby.
V závislosti na místě instalace se používají mimo jiné primární, sekundární, boční, vertikální a vyvažovací tlumiče.

Strojírenství a výstavba zařízení

Ve strojích tlumiče nárazů snižují nárazové síly, hluk a namáhání materiálu.
Umožňují zkrátit doby cyklu a zabraňují nekontrolovanému nárazu pohyblivých součástí do mechanických dorazů.

Automatizace a robotika

Tlumiče nárazů zpomalují osy, chapadla, saně, nosiče obrobků a manipulační jednotky.
Plynulé zpomalení chrání mechanické součásti, obrobky a senzory.

Dopravní, skladovací a balicí technika

V dopravníkových systémech, skladovacích a vyhledávacích strojích, třídicích systémech a balicích strojích tlumiče nárazů tlumí pohybující se náklady a omezují síly v bodech předání a v koncových polohách.

Stavební konstrukce a infrastruktura

Viskózní, viskoelastické nebo hydraulické tlumiče mohou omezovat pohyby budov, mostů a dalších konstrukcí způsobené větrem, dopravou nebo vibracemi.

Letecký a kosmický průmysl

Hydropneumatické tlumiče a speciální tlumiče energie se používají mimo jiné v podvozcích, sedadlech, klapkách a bezpečnostních systémech.
Zde jsou obzvláště důležité hmotnost, spolehlivost a definované výkonové charakteristiky za extrémních podmínek prostředí.

Výhody tlumičů

• Řízené zpomalení: Pohybující se hmoty jsou zpomalovány na definované vzdálenosti.
• Nižší špičkové síly: Snižuje se namáhání strojů, vozidel, součástí a nákladu.
• Méně vibrací: Nežádoucí zbytkové vibrace utichají rychleji.
• Vyšší provozní bezpečnost: Mechanické dorazy a bezpečnostně kritické součásti jsou zbaveny namáhání.
• Delší životnost: Ložiska, vedení, rámy a upevňovací prvky jsou vystaveny menšímu namáhání.
• Nižší hlučnost: Lze snížit tvrdé nárazy a nárazem vyvolaný hluk přenášený konstrukcí.
• Zlepšená kvalita procesu: Obrobky a citlivé výrobky lze přepravovat šetrněji.
• Vyšší jízdní stabilita: Tlumiče nárazů vozidel pomáhají udržovat kontakt mezi koly a povrchem vozovky.
• Nastavitelné tlumení: Různé konstrukce a charakteristické křivky umožňují přesné přizpůsobení dané aplikaci.

Omezení tlumičů nárazů

• Absorpce energie na jeden zdvih a za jednotku času je omezená. Pokud je frekvence cyklů příliš vysoká, může dojít k přehřátí tlumiče.
• Nesprávná konstrukce může vést k prudkému zpomalení, dosednutí na doraz, odskoku nebo nedostatečnému tlumení.
• U hydraulických tlumičů může v důsledku opotřebení těsnění docházet k únikům.
• Vysoké a nízké teploty ovlivňují viskozitu oleje a materiály těsnění.
• Boční síly nebo šikmé proudění mohou poškodit pístní tyč, vedení a těsnění.
• Elastomery a plasty mohou měnit své vlastnosti v důsledku teploty, kontaktu s médii, UV záření a stárnutí.
• Nastavitelné a elektronicky řízené systémy vyžadují větší úsilí při integraci a ladění.
• Tlumiče nárazů nenahrazují povinný mechanický koncový doraz ani ochranné zařízení vyšší úrovně.

Klíčová kritéria pro výběr tlumičů

Úkol tlumení a použití

Nejprve je třeba určit, zda má být tlumeno jednorázové nárazové zatížení, zda má být zpomalována pravidelně se pohybující hmota, nebo zda mají být potlačeny trvalé vibrace. Stejně důležité je rozlišovat mezi běžným provozem, cyklickým tlumení na konci zdvihu a výjimečnými nouzovými situacemi.

Hmotnost a rychlost

Hmotnost, která má být pohybována nebo zpomalována, a její maximální nárazová rychlost určují významnou část kinetické energie, která má být absorbována. U rotujících systémů je třeba zohlednit moment setrvačnosti, rychlost otáčení a převodový poměr.

Další hnací síly

Motory, pneumatické nebo hydraulické válce, gravitace a pružiny mohou během zpomalování nadále působit silou na pohybující se hmotu. Tuto dodatečnou hnací energii je třeba přičíst ke kinetické energii.

Energie na zdvih a za hodinu

U cyklických aplikací jsou rozhodující dvě hodnoty:

• maximální energie absorbovaná za jeden tlumicí cyklus,
• celková energie nebo tepelné zatížení za hodinu.

Tlumič nárazů může být dimenzován pro jeden náraz, ale při vysokých frekvencích cyklů může přesto dojít k jeho tepelnému přetížení.

Zdvih a přípustné zpomalení

Delší tlumicí zdvih obvykle vede k nižšímu zpomalení a nižší špičkové síle při stejném množství energie. Dostupný montážní prostor je proto nutné zvážit s ohledem na přípustné zatížení stroje, vozidla, obrobku nebo osoby.

Křivka tlumicí charakteristiky

Požadovaná charakteristická křivka síla-posuv nebo síla-rychlost závisí na konkrétním použití. Je třeba určit, zda je požadováno lineární, progresivní, degresivní, pevné, samonastavitelné nebo nastavitelné tlumení.
U vozidel musí být fáze stlačení a odskoku přizpůsobeny odpružení, konstrukci nápravy, hmotnosti vozidla a požadovanému nastavení.

Montážní prostor a upevnění

Je třeba zohlednit montážní délku, zdvih, vnější průměr, upevňovací body a směr pohybu. Šrouby, oka, vidlice, závity a další spojovací prvky musí odpovídat stávajícím upevňovacím bodům.
Přenos síly by měl být pokud možno axiální. Pokud jsou úhlové odchylky nevyhnutelné, mohou být zapotřebí vhodná sférická ložiska nebo nárazové hlavice.

Podmínky prostředí

Teplota, vlhkost, prach, nečistoty, stříkající voda, čisticí prostředky, chemikálie a koroze ovlivňují výběr materiálů a těsnění. Pro venkovní použití nebo agresivní prostředí může být nutná nerezová ocel, povrchové úpravy, ochranné vlnovce nebo speciální stírací lišty.

Řízení a monitorování

Při proměnlivém zatížení nebo otáčkách může být vhodné použít nastavitelný, adaptivní nebo elektronicky řízený tlumič nárazů. U monitorovaných systémů mohou být zapotřebí snímače pro měření polohy, teploty, frekvence zdvihu nebo stavu opotřebení.

Bezpečnost a koncové dorazy

U aplikací kritických z hlediska bezpečnosti je nezbytné určit důsledky poruchy. Mohou být nutné bezpečnostní faktory, redundantní tlumiče, mechanické koncové dorazy a pravidelné kontroly.
Tlumič nesmí být za žádných okolností zatížen nad rámec svého přípustného zdvihu. V mnoha průmyslových aplikacích je nutné použít vhodný pevný doraz k omezení koncové polohy.

Zkoušky, normy a požadavky na kvalitu

Vzhledem k široké škále aplikací neexistuje jediná norma, která by pokrývala všechny tlumiče. Rozhodující jsou požadavky příslušného vozidla, stroje, odvětví a země použití.
Výrobci by měli poskytovat spolehlivé údaje o charakteristické křivce tlumení, absorpci energie, teplotním rozsahu, životnosti a přípustných silách. V závislosti na použití mohou být vyžadovány zkoušky odolnosti, zkoušky těsnosti, zkoušky odolnosti proti korozi, teplotní zkoušky, měření síly a rychlosti a zdokumentovatelná sledovatelnost.

Údržba, náhradní díly a náklady na životní cyklus

Při provádění ekonomického hodnocení je třeba kromě pořizovací ceny zohlednit také faktory, jako jsou náklady na montáž, seřízení, kontrolu, případnou generální opravu, náhradní díly a prostoje.
U průmyslových tlumičů, které lze opravovat, mohou být výhodou vyměnitelné těsnění, dostupné opravné sady a dlouhodobá dostupnost výrobku. U vozidel by měly být tlumiče kontrolovány po jednotlivých nápravách a vyměňovány v souladu se specifikacemi výrobce vozidla nebo součásti.

Shrnutí

Tlumiče nárazů řízeným způsobem rozptylují kinetickou energii a snižují nárazy, vibrace a špičková zatížení. Ve vozidlech přispívají k jízdnímu komfortu a jízdní stabilitě, zatímco ve strojích, systémech a technických konstrukcích chrání součásti, obrobky a osoby.
Hydraulické, pneumatické, hydropneumatické, mechanické, elastomerové a viskoelastické principy fungování umožňují přizpůsobení široké škále aplikací. Kromě toho existují pasivní, nastavitelné a adaptivní provedení, stejně jako specializované tlumiče pro vozidla, průmyslová zařízení, bezpečnostní aplikace a extrémní podmínky prostředí.
Aby byl zajištěn spolehlivý provoz, musí být tlumiče nárazů pečlivě přizpůsobeny hmotnosti, rychlosti, energii, zdvihu, frekvenci cyklů, tlumicí charakteristice, konfiguraci instalace a podmínkám prostředí. V cyklických průmyslových aplikacích je třeba kromě energie na zdvih zohlednit také celkové tepelné zatížení za hodinu.

Tlumiče nárazů lze zakoupit od různých výrobců a dodavatelů. Komplexní informace o výrobcích a dodavatelích tlumičů nárazů z celého světa najdete na Exportpages.