Redukcia hluku čerpadla 3D tlačiarne: tiché modifikácie, ktoré vydržia

Redukcia hluku čerpadla 3D tlačiarne sa zvyčajne začína od čerpadla: držiak, hadičky a nastavenie pohonu prenášajú väčšinu zvuku. Najprv upevnite montážnu dráhu, posuňte pásmo PWM na 20-25 kHz a ako tretiu chráňte časť podliehajúcu opotrebovaniu. Zverejnená hodnota 60 dB je skôr testovacou podmienkou než prísľubom pre váš stroj, preto merajte na 30 cm pred a po každej zmene.

Kde začína redukcia hluku čerpadla 3D tlačiarne

Čerpadlo vydáva hluk na troch samostatných miestach a každé potrebuje inú opravu: dráha tekutiny, motor a jeho pohon a konštrukcia, ku ktorej je čerpadlo priskrutkované.

Zoznam chýb výrobcu uvádza päť príčin a tri sú problémy s údržbou: voľnobeh, vodný kameň a zablokovaný prívod, ktorý sa chveje pod negatívnym tlakom. Ďalšie dva sú nesúlad pohonu, ktorý pridáva slabý vysokofrekvenčný tón a toleranciu rotora a hriadeľa, ktorá je označená ako najväčší zdroj zo všetkých – konštrukčná premenná, ktorú žiadna konzola nedokáže vyliečiť.

Motory kief pridávajú druhý znak: opotrebovanie uhlíkovej kefky vytvára iskry a hluk a kvapalina, ktorá sa dostane do medzery medzi statorom a rotorom, môže poškodiť motor.

Ako oddeliť kňučanie PWM od mechanického hluku

Tri testy oddeľujú zdroje predtým, ako si niečo kúpite. Udržujte prevádzkovú konštantu a zmeňte iba frekvenciu PWM: ak sa tón pohybuje, šum je elektrický. Počas chodu čerpadla zatlačte na držiak: ak sa zmení hlasitosť, rám vyžaruje. Porovnajte studený štart s tridsaťminútovým chodom: rachot, ktorý narastá v priebehu týždňov, ukazuje na mierku, zatiaľ čo hluk, ktorý sa spustí v momente, keď sa nádrž vyprázdni, ukazuje na voľnobeh.

Tabuľka 1. Zdroje hluku čerpadla, zverejnený podpis každého z nich a test, ktorý ich identifikuje.

Zdroje: poznámka výrobcu na riešenie problémov so šumom a zhrnutie špecifikácií; riadok nesúci štruktúru je inžinierska prax, nie publikované meranie.

Prečítajte si ďalej:Riešenie hluku vodného čerpadla Micro DC.

Pred úpravou pumpy zmerajte hluk

Základná línia získaná rovnakým spôsobom dvakrát prevyšuje akúkoľvek inzerovanú hodnotu. Zaznamenajte hladinu vo vzdialenosti 30 cm a 1 m pri prevádzke, ktorú vykonávate, so zloženým strojom a zakaždým si poznačte vzdialenosť a upevnenie.

Tieto dva zverejnené údaje nie sú porovnateľné. 3 V čerpadlo je pod 60 dB na 30 cm, merané pri 5 V DC na 5 cm špongii; 24 V čerpadlo je publikované na 60 dB pri 50 cm bez uvedenia podmienok montáže. Akustický tlak klesne približne o 6 dB zakaždým, keď sa vzdialenosť zdvojnásobí, takže 60 dB na 50 cm je zhruba 64 dB na 30 cm vo voľnom poli. Na základe rovnakého princípu nie sú obe čerpadlá pod 60 dB.

Na porovnanie pred a po použite jednu telefónnu aplikáciu, ale pri zverejnení čísla použite meter podľa IEC 61672-1, pretože telefón nemá uvedenú váhu. Posúďte úroveň na dĺžku paže, kde sedí poslucháč.

Prečítajte si ďalej:Peristaltické vs zubové čerpadlo pre 3D tlačiarne.

Inštalácia absorbujúca otrasy na zníženie hluku čerpadla 3D tlačiarne

Izolátor je pružina a tlmič spolu a chová sa ako mechanický dolnopriepustný filter: nad svoju vlastnú frekvenciu znižuje prenos, pri rezonancii ho zosilňuje. To je dôvod, prečo tá istá gumená podložka môže spôsobiť, že jedna tlačiareň bude tichšia a druhá hlasnejšia.

Inštalácia čerpadla 3D tlačiarne tlmiaceho nárazy

Zaťaženie a geometria sú dôležitejšie ako materiál. Udržujte pracovnú kompresiu v rámci elastického rozsahu izolátora, pretože stlačená podložka je pevným článkom, a udržiavajte prirodzenú frekvenciu izolátora hlboko pod frekvenciou, ktorú budí čerpadlo.

Tabuľka 2. Vlastnosti elastoméru pre držiaky čerpadla, s montážou použitou v publikovanom teste hluku.

Zdroje: Tabuľky vlastností EPDM a silikónu z citovaných polymérnych odkazov; montážny rad zo stránky produktu 3 V čerpadlo. „Neuvedené“ znamená, že uvedený zdroj hodnotu nezverejňuje.

Päť spôsobov, ako retrofit tlmiaci náraz zlyhá

Premostenie izolátora.Skrutka cez podložku, káblovú sponu alebo pevný držiak vytvorí paralelnú dráhu a elastomér potom nerobí nič.

Pevné potrubie.Zdokumentované skúšobné podmienky používajú silikón 45 Shore A s 2,5 mm otvorom a 350 mm vstupným a 250 mm výstupným vedením. Krátka tuhá trubica prenáša vibrácie: príliš tvrdá nemusí tesniť na ostne, príliš mäkká sa môže pod nasávaním zrútiť.

Montáž na nesprávnu frekvenciu.Mäkká podložka pod držiakom svetla môže umiestniť prirodzenú frekvenciu držiaka do rozsahu budenia čerpadla, kde sa zosilňuje namiesto izolácie; väčšia hmotnosť konzoly alebo tlmič splošťuje tento vrchol.

Obídenie izolátora elektroinštaláciou.Každý kábel alebo trubica, ktorá prekročí medzeru, je vibračným skratom; ponechajte v každom servisnú slučku.

Prílišné utiahnutie upevňovacích prvkov.Stlačenie cez elastický rozsah zmení izolátor na pevnú rozperu.

Obrázok 1. Modelovaná prenosnosť držiaka čerpadla: vibrácie sú zosilnené pri rezonancii a zoslabené iba nad bodom kríženia a väčšie tlmenie znižuje vrchol.

Zdroj: autorský model využívajúci štandardný vzťah priepustnosti jedného stupňa voľnosti T=1 / sqrt((1 - r^2)^2 + (2 zeta r)^2) pre r=f/fn v kombinácii s publikovaným zistením, že pasívny izolátor je mechanický dolnopriepustný filter. Model, nie meranie.

Prečítajte si ďalej:Špecifikácia čerpadla SC2301CPW 24 V.

Tichá modifikácia s peristaltickým čerpadlom s reguláciou otáčok PWM

PWM nastavuje rýchlosť podľa výkonu a zvuk prepínaním frekvencie. Publikované východiskové body sú 20 kHz, 20-25 kHz pásmo pre tichú prevádzku a varovanie, že nad približne 30-40 kHz malý vodič spotrebúva skutočnú energiu len prepínaním.

Pri nízkej záťaži sa čerpadlo dostane do mŕtvej zóny, kde trenie a záťažový krútiaci moment zabránia jeho spusteniu: hučí, zahrieva vinutie a nič nehýbe. Nastavte minimálny príkaz nad spoľahlivý počiatočný bod a uprednostňujte ovládač, ktorý už zvláda komutáciu, obmedzenie prúdu a mäkký štart.

Tichá modifikácia: výber frekvenčného pásma

Obrázok 2 uvádza odporúčanie oproti počuteľnému pásmu. Ľudský sluch má rozsah približne 20 Hz až 20 kHz, takže prepínanie pri 20-25 kHz odstraňuje elektrické kňučanie, zatiaľ čo straty pri prepínaní nad 30-40 kHz začínajú stáť skutočnú energiu a teplo.

Obrázok 2. Publikované prepínacie pásma PWM proti počuteľnému rozsahu ľudského sluchu.

Zdroje: PWM aplikačná príručka výrobcu (počiatočný bod 20 kHz, tiché pásmo 20-25 kHz, spínacie straty nad zhruba 30-40 kHz); rozsah sluchu od 20 Hz do 20 kHz z citovanej akustiky.

Zapojenie: zabráňte prenikaniu elektrického šumu do tlačiarne

Hluk komutácie zmazaného motora nezostáva v kabeláži čerpadla: v tlačiarni sa môže spojiť so signálmi termistora alebo referenčnými napätiami krokového ovládača a spôsobiť chybné údaje. Vedenie čerpadla udržujte mimo dosahu termistorov a koncových dorazov, udržiavajte krátku spätnú cestu a cloňte dlhé chody.

MCU tlačiarne dodávajú približne 25-40 mA na kolík a 150-200 mA naprieč svojimi napájacími kolíkmi, zatiaľ čo malé čerpadlá odoberajú 100-500 mA, takže port ventilátora potrebuje najprv potvrdiť svoj MOSFET, poistku a výšku koľajnice. Použite nízkostranný MOSFET na logickej úrovni dimenzovaný na blokovací prúd s odbočkovou poistkou a spätnou diódou a dimenzujte napájanie pre nábeh: prevodník mení napätie, ale nikdy nevytvára prúd.

Prečítajte si ďalej:Ako PWM ovplyvňuje mikro čerpadlá.

Úpravy predĺženia životnosti

Životnosť sa míňa teplom, chodom na sucho a hodinami pod záťažou, takže úpravy, ktoré ju predlžujú, sú skôr tepelné, hydraulické a prevádzkové ako akustické.

Životnosť peristaltického čerpadla: chráňte rúrku

Rúrka rozhoduje o životnosti peristaltického čerpadla a publikovaný návod na doplnenie tlačiarne je niekoľko mesiacov až rok. Uvoľnite oklúziu, keď je stroj nečinný, pretože trubica, ktorá je stlačená, stále prijíma kompresnú súpravu - mechanizmus, na ktorý sa vzťahuje štandardné testovanie kompresnej sady - a zachovajte zdokumentovanú geometriu: silikón 45 Shore A, 2,5 mm otvor a 350 mm vstup s 250 mm výstupnými dráhami.

Hodnotenia cyklov si zaslúžia rovnakú skepsu ako hodnoty hluku. Stránka produktu uvádza viac ako 300 000 cyklov pri 5-sekundovom zapnutí a 3-sekundovom vypnutí plus samostatný test dosahujúci 600 000 cyklov dodávky, zatiaľ čo článok o aplikácii uvádza testovanú životnosť 480 000 cyklov. S každým zaobchádzajte ako s popisom testu a plánujte výmenu hadičky na hodiny, nie na nadpis cyklu.

Údržba zubového čerpadla: vôle a plnenie

Údržba zubového čerpadla začína kvapalinou, ktorá je súčasne mazivom a ložiskom. Publikovaná špecifikácia zakazuje chod nasucho dlhší ako 20 sekúnd, pretože ozubené kolesá sa opotrebovávajú o kryt a permanentne otvárajú vôle a zablokovaný výstup nezastaví čerpadlo: zvyšuje vnútorné netesnosti, teplo a opotrebovanie. Prefiltrujte vstup, naplňte pred každým spustením a udržujte okolitý rozsah 5-45 C s prúdením vzduchu okolo koncového uzáveru motora.

Tabuľka 3. Dodatočné úpravy, mechanizmus za nimi a sila dôkazov.

Zdroje: návod na použitie PWM od výrobcu, návod na údržbu kvapalinového systému, zhrnutie 24 V špecifikácie a 3 V produktová stránka; kompresný mechanizmus podľa ASTM D395.

Prečítajte si ďalej:SC2201RPW pumpa na náplň živice.

Riešenie problémov so zubovým čerpadlom a údržba na základe stavu

Najrýchlejšia cesta na riešenie problémov so zubovým čerpadlom je skôr aritmetická ako dohady: porovnajte dnešný prietok, prúd a tlak s číslami zaznamenanými pri uvedení do prevádzky. Väčšina porúch kvapalinového systému súvisí s piatimi premennými – výtlakom na otáčku, pracovným tlakom, viskozitou, sacím stavom a pracovným cyklom – takže zistenie, ktorá z nich sa pohla, je väčšina diagnózy.

Kritériá poskytuje zverejnený plán údržby zubového čerpadla. Každých 40 hodín pumpy vykonajte časovanú kontrolu dávky a odčítanie prúdu: dávka do 5 % predpísaného objemu, prúd do 20 %. Týždenne skontrolujte rúrku na valčekovej dráhe, či neobsahuje ploché miesta, opuchnuté a vlhké krúžky a vyčistite vstupné sitko. Každý mesiac znovu overte kalibráciu po akejkoľvek výmene kvapaliny. Štvrťročne vymeňte sitko, overte minimálny príkaz na spustenie a skontrolujte spätnú diódu.

Tabuľka 4. Matica na odstraňovanie problémov pre pumpy tlačiarne zostavená z publikovaných zoznamov porúch a údržby.

Zdroje: poznámka výrobcu na riešenie problémov so šumom; usmernenie údržby kvapalinového systému (40-hodinový interval, 5 % dávka a 20 % aktuálne kritériá).

Prečítajte si ďalej:Riešenie upchávok, bublín a netesností.

Renovačná sekvencia na jeden víkend

Najprv urobte lacné, vratné kroky a po každom zmerajte, aby ste vedeli, ktorá zmena skutočne fungovala.

Základná línia.Zaznamenajte hladinu vo vzdialenosti 30 cm a 1 m pri prevádzke, plus časovanú dávku, prúd motora, dodávací tlak a teplotu okolia.

Mount.Nasaďte elastoméry vložené do ich elastického rozsahu, odstráňte všetko, čo premosťuje podložku, a ponechajte servisnú slučku v každej hadici a kábli.

Cesta kvapaliny a pohon.Udržujte zdokumentovanú tvrdosť a vŕtanie trubice, naplňte vstup so zaplaveným vstupom, nastavte pásmo PWM na 20-25 kHz nad mŕtvou zónou a potvrďte MOSFET, poistku a diódu spätného chodu, ak je čerpadlo pripojené k portu ventilátora.

Premerajte a zapíšte.Presne zopakujte základnú líniu a potom ju zopakujte po 24 hodinách od tlače: zmena, ktorá neprežije deň horúčav, nie je opravou.

Prečítajte si ďalej:Tiché, ale výkonné: 24 V čerpadlo tlačiarne.

Čo sa nedá opraviť retrofitom

Najväčším publikovaným zdrojom hluku v tejto rodine je tolerancia rotora a hriadeľa, o ktorej sa rozhoduje pri návrhu a výrobe. Čerpadlo, ktoré je hlučné pri každej rýchlosti, zaplavené alebo suché, nebude tiché kvôli držiaku alebo nastaveniu PWM: špecifikujte toleranciu a skontrolujte ju na vzorke.

Problémy s údržbou nie sú ani akustické problémy. Zablokovaný prívod, vodný kameň a opotrebovaná trubica zvyšujú hluk a spotrebúvajú životnosť, takže najlacnejšie zníženie hluku je často služba, ktorú už stroj dlhuje.

Päť zverejnených nárokov je tiež v konflikte a každý by mal byť písomne ​​urovnaný predtým, ako toto usmernenie dosiahne špecifikáciu. Rovnaké čísla modelov sú na niektorých stranách opísané ako zubové čerpadlá a na iných peristaltické čerpadlá. Jeden pracovný vzor nesie tri čísla cyklov: viac ako 300 000, testovaný 480 000 a až 600 000. Súprava napätia je uvedená ako 3/5/8 V a ako 3/6/12 V. Na jednej strane sa uvádza, že v hadičkách nie je žiadny spotrebný materiál, zatiaľ čo stránka produktu popisuje dráhu tekutiny zo silikónovej hadičky. Rovnaké čerpadlo má tlak viac ako 30 kPa a tlak nie menej ako 6 psi, teda asi 41 kPa.

Prečítajte si ďalej:3,0 V alebo 24 V? Zhoda základnej dosky.

Kľúčové veci

Pred nákupom čohokoľvek oddeľte tri zvukové cesty: dráhu tekutiny, pohon motora a konštrukciu, ku ktorej je čerpadlo priskrutkované.

Izolátor je dolnopriepustný filter, nie špongia: pri rezonancii sa zosilňuje a nad týmto bodom zoslabuje, takže zaťaženie, hmotnosť držiaka a geometria sú dôležitejšie ako materiál.

Nikdy nepremosťujte izolátor: skrutka cez podložku, káblová spona alebo tuhá rúrka vráti vibrácie priamo späť do rámu.

20-25 kHz je publikované tiché PWM pásmo; pod spoľahlivým štartovacím režimom čerpadlo iba bzučí a ohrieva vinutie.

Kolíky MCU dodávajú 25-40 mA, zatiaľ čo malé čerpadlá odoberajú 100-500 mA: použite MOSFET dimenzovaný na blokovací prúd s poistkou a spätnou diódou, dimenzovaný na nábeh.

Životnosť sa riadi rovnakými opravami: pri nečinnosti uvoľnite oklúziu trubice, vymeňte trubicu po 500 hodinách alebo dvoch tretinách životnosti a nikdy nespúšťajte zubové čerpadlo nasucho dlhšie ako 20 sekúnd.

Často kladené otázky

Koľko môže dosiahnuť zníženie hluku čerpadla 3D tlačiarne?

Záleží na tom, ktorá z troch ciest nesie najhlasnejší zvuk, preto merajte pred a po. Publikované hodnoty v tejto skupine sú na úrovni 60 dB alebo menej, ale boli urobené v rôznych vzdialenostiach a upevneniach a najväčšie zisky zvyčajne pochádzajú z odstránenia spojenia prenášaného štruktúrou, a nie z vnútra čerpadla.

Prečo je moje čerpadlo 3D tlačiarne hlasnejšie ako predtým?

Najprv skontrolujte príčiny údržby: vodný kameň pridáva progresívne dunenie, čiastočne zablokovaný prívod spôsobuje chvenie, vzduch v sacom potrubí spôsobuje hlučné štartovanie a trubica s plochými bodmi alebo opuchom mení prietok a zvuk. Pred obviňovaním čerpadla porovnajte dávku a prúd s hodnotami uvedenými v prevádzke.

Dokáže regulácia otáčok peristaltického čerpadla PWM sama o sebe znížiť hluk?

Odstraňuje elektrické kňučanie a nič iné. Posuňte spínacie pásmo na 20-25 kHz a ponechajte minimálny príkaz nad mŕtvou zónou; ak stlačenie konzoly zmení hlasitosť, problém je skôr v štruktúre ako v elektrickom.

Ako zastavím, aby vibrácie čerpadla dosahovali rám tlačiarne?

Pumpu namontujte na elastomérový izolátor zaťažený v rámci jeho elastického rozsahu, odstráňte paralelné cesty, ako je skrutka cez podložku alebo pevnú rúrku, ponechajte servisnú slučku v každej rúrke a kábli a pridajte hmotnosť, ak je konzola ľahká. Potom znova zmerajte v rovnakej vzdialenosti.

Ako dlho vydrží trubica peristaltického čerpadla v 3D tlačiarni?

Publikovaný návod na doplnenie tlačiarne je niekoľko mesiacov až rok a plán údržby vyžaduje výmenu po 500 hodinách alebo po dvoch tretinách vypočítanej životnosti trubice. Týždenne ho kontrolujte, či neobsahuje ploché škvrny, opuchy a vlhké krúžky.

Čo by som mal skontrolovať ako prvé, keď zubové čerpadlo prestane dodávať?

Skontrolujte zverejnené poradie porúch: chod nasucho po 20 sekundách, čím sa permanentne otvoria vôle; zablokovaný výstup, ktorý zvyšuje únik a teplo namiesto zastavenia čerpadla; zablokované vstupné sitko; a príliš studená alebo príliš hustá tekutina. Prietok a prúd proti základnej čiare oddeľujú opotrebovanie od zablokovania.