Het veersysteem als trillingsdempend element

De Nederlandse onderneming Tevema is binnen Europa toonaangevend producent en ontwikkelaar van technische veren op maat. We haalden er voor Metaalvak productiemanager en verenspecialist Dave Hemelrijk bij voor een verhelderende, technische uitleg over trillingsdempende veersystemen.

“Sommige trillingen ontstaan binnen een technische installatie als bijkomend fenomeen, terwijl er ook toepassingen bestaan waar de trilling mee de functionaliteit van de installatie of machine uitmaakt”, legt Hemelrijk uit. Goede voorbeelden zijn onder meer tril- en sorteerzeven, als ook de op trilling gebaseerde transportbandsystemen. Hemelrijk: “Het is in het geval van onbedoelde trillingen steeds zaak om deze te gaan dempen, terwijl in op trilling gebaseerde systemen de vibraties dan weer geïsoleerd dienen te blijven van de rest van de installatie.”

Trillingsbronnen uiten zich met name als ongewenste bewegingen en wrijvingseffecten, die tot versnelde slijtage kunnen leiden. Een andere boosdoener is dan weer de natuurlijke frequentie, of eigenfrequentie van zowel delen van een installatie als van het geheel. De algehele stijfheid als ook de massa van het systeem bepalen de uiteindelijke waarde van deze trillingsfrequentie. Hemelrijk: “Wanneer deze wordt bereikt, begint het systeem uit sympathie mee te trillen en te resoneren, en die bijkomende cyclische belasting leidt in ongeveer alle gevallen tot zware schade en /of breuk.”

En dat is meer dan voldoende argumentatie om proactief aan trillingsdemping te doen. Hemelrijk: “Klassieke dempingselementen omvatten vaak rubberen buffers die de trillingen uitvlakken dank zij de elasticiteit van het materiaal. Veren hebben ten opzichte van rubberen buffers evenwel het voordeel dat hun dynamische karakteristiek in de tijd veel stabieler is.” Rubber heeft bijvoorbeeld de kwade eigenschap om in de tijd harder te worden, met een directe schadelijke impact op de dempende eigenschappen. Door de toegenomen stijfheid worden zo meer en meer hogere frequenties uitgevlakt, terwijl de lagere net beter worden doorgegeven. “Bovendien zijn veren door hun veelzijdigheid en gecontroleerd productieproces veel adequater af te stemmen op de toepassing“, stelt Hemelrijk.

Elke drukveer werkt intrinsiek steeds als trillingsdemper, ook al werd ze er niet per se voor ontwikkeld. Hemelrijk: “Het is echt belangrijk om hier de juiste uitvoering toe te passen; de veren moeten immers niet alleen een bepaalde slag aankunnen of een vooraf berekende kracht kunnen opvangen. Wanneer het gaat over dempende eigenschappen is de dynamische karakteristiek van de veer doorslaggevend, niet de statische. Een doorgedreven veerstudie mag daarom nooit ontbreken”, aldus Hemelrijk. “Niet zelden wordt in het belang van een optimale werking beslist om de totale demping te verdelen over meerdere veersystemen. Of er wordt in functie van de toepassing voor een afwijkende veergeometrie en dimensionering gekozen.”

Goede voorbeelden zijn stempelveren, die in staat zijn ook zwaardere trillingen op te vangen. Dank zij hun geometrie zijn ze uitermate geschikt om constante vibraties bij zwaardere belasting te neutraliseren. Dit soort situaties komt meer voor dan men zou denken. Hemelrijk: “De bewegingsstabilisatie in grotere landbouwmachines als maaiers en ploegen is bijvoorbeeld een belangrijke vorm van trillingsdemping, omdat hier vervelende navibraties moeten onderdrukt of ‘doodgemaakt’ worden. Het betreft vaak zeer lage trillingsfrequenties, die echter in het belang van de goede werking moeten worden onderdrukt.”

Naast toepassingen in de machinebouw, waar trillings­dempende druk­veren regel­matig ook als afstands­houder fungeren, worden dempings­veren vrijwel on­begrensd ingezet. Hemelrijk: “Trillings­dempende veer­systemen vinden al geruime tijd hun weg naar een aantal speciaalmarkten, zoals de medische wereld. Ziekenhuisbedden zijn met name dankbare afnemers van antivibratie drukveren.“