Зменшення шуму насоса 3D-принтера: безшумні моди, які тривають

Зменшення шуму насоса 3D-принтера зазвичай починається далеко від насоса: кріплення, трубки та налаштування приводу несуть більшу частину звуку. Спочатку виправте монтажний шлях, по-друге перемістіть діапазон ШІМ на 20-25 кГц, а по-третє, захистіть частину, що зношується. Опублікована цифра 60 дБ є умовою тестування, а не обіцянкою для вашої машини, тому вимірюйте на відстані 30 см до та після кожної зміни.

Де починається шумозаглушення насоса 3D-принтера

Насос створює шум у трьох окремих місцях, і кожне з них має різні параметри: шлях рідини, двигун і його привід, а також конструкція, до якої насос прикріплений болтами.

У списку несправностей виробника названо п’ять причин, а три – це проблеми з техобслуговуванням: холостий хід, накип і заблокований впускний отвір, який тремтить під негативним тиском. Інші два – це невідповідність приводу, яка додає слабкий високочастотний тон і допуск ротора та вала, названий найбільшим джерелом з усіх – конструктивна змінна, яку не може вилікувати жоден кронштейн.

Щіткові двигуни додають другу ознаку: знос вугільних щіток створює іскри та шум, а рідина, що досягає зазору статор-ротор, може пошкодити двигун.

Як відрізнити шум ШІМ від механічного шуму

Три тести розділяють джерела, перш ніж щось купити. Утримуйте навантаження постійним і змінюйте лише частоту ШІМ: якщо тон рухається, шум є електричним. Натисніть на кронштейн під час роботи насоса: якщо гучність змінюється, рамка випромінює. Порівняйте холодний запуск із тридцятихвилинною роботою: гуркіт, який посилюється тижнями, вказує на масштаб, тоді як шум, який починається в момент, коли резервуар спустошується, вказує на холостий хід.

Таблиця 1. Джерела шуму насоса, опублікована характеристика кожного з них і тест, який його ідентифікує.

Джерела: примітка виробника щодо усунення несправностей щодо шуму та короткий опис специфікацій; рядок, пов’язаний із структурою, є інженерною практикою, а не опублікованими вимірюваннями.

Читати далі:Рішення щодо шуму водяного насоса Micro DC.

Виміряйте рівень шуму, перш ніж модифікувати насос

Базова лінія, взята таким же чином, двічі перевершує будь-яку рекламовану цифру. Запишіть рівень на 30 см і 1 м під час роботи, коли машина зібрана, і щоразу відзначайте відстань і кріплення.

Дві опубліковані цифри не порівнюються. Насос 3 В нижче 60 дБ на відстані 30 см, виміряний при 5 В постійного струму на 5 см губці; насос 24 В опубліковано при 60 дБ на відстані 50 см, умови монтажу не вказуються. Звуковий тиск падає приблизно на 6 дБ кожного разу, коли відстань подвоюється, тому 60 дБ на 50 см дорівнює приблизно 64 дБ на 30 см у вільному полі. На аналогічній основі обидва насоси не менше 60 дБ.

Використовуйте одну програму для телефону для порівняння до і після, але лічильник відповідно до IEC 61672-1, коли номер буде опубліковано, оскільки телефон не має зазначеної ваги. Рівень оцінюйте на відстані витягнутої руки, де сидить слухач.

Читати далі:Перистальтичний насос проти шестеренного насоса для 3D-принтерів.

Амортизуюча установка для зниження шуму насоса 3D принтера

Ізолятор — це разом пружина та демпфер, і він поводиться як механічний фільтр низьких частот: вище своєї власної частоти він зменшує передачу, а при резонансі — підсилює її. Тому одна і та ж гумова накладка може зробити один принтер тихіше, а інший — голосніше.

Амортизуюча установка насоса 3D принтера

Навантаження та геометрія важливіші, ніж матеріал. Тримайте робоче стиснення в межах пружного діапазону ізолятора, тому що здавлена ​​прокладка є жорсткою ланкою, і тримайте власну частоту ізолятора значно нижче частоти, яку збуджує насос.

Таблиця 2. Властивості еластомерів для кріплень насоса з кріпленням, використаним в опублікованому тесті на шум.

Джерела: таблиці властивостей EPDM і силікону з цитованих посилань на полімери; монтажний ряд зі сторінки продукту насоса 3 В. «Не зазначено» означає, що цитоване джерело не публікує значення.

П’ять способів виходу з ладу модернізованого амортизатора

Перекриття ізолятора.Гвинт через колодку, кабельну стяжку або жорсткий кронштейн створює паралельний шлях, а еластомер тоді нічого не робить.

Жорстка трубка.У задокументованих умовах випробування використовується силікон 45 Shore A з отвором 2,5 мм і 350 мм вхідним і 250 мм вихідним отворами. Коротка жорстка трубка передає вібрацію: занадто жорстка може не ущільнити зубець, надто м’яка може зруйнуватися під час всмоктування.

Монтаж на неправильній частоті.М’яка прокладка під світловим кронштейном може помістити власну частоту кріплення всередину діапазону збудження насоса, де вона підсилюється замість ізоляції; більша маса кронштейна або демпфер вирівнює цей пік.

Обхід ізолятора з проводкою.Кожен кабель або трубка, яка перетинає розрив, є вібраційним коротким замиканням; залиште службову петлю в кожному.

Надмірне затягування кріплень.Стиснення за межі пружного діапазону перетворює ізолятор на жорстку прокладку.

Малюнок 1. Змодельована передача кріплення насоса: вібрація посилюється при резонансі та послаблюється лише над точкою перетину, а більше демпфування знижує пік.

Джерело: авторська модель із використанням стандартного співвідношення пропускання з одним ступенем свободи T=1 / sqrt((1 - r^2)^2 + (2 дзета r)^2) для r=f/fn у поєднанні з опублікованою інформацією про те, що пасивний ізолятор є механічним фільтром низьких частот. Модель, а не вимірювання.

Читати далі:Специфікація насоса SC2301CPW 24 В.

Безшумна модифікація з ШІМ-регулюванням обертів перистальтичного насоса

ШІМ встановлює швидкість за робочим режимом, а звук – за частотою перемикання. Опубліковані початкові точки: 20 кГц, діапазон 20-25 кГц для безшумного режиму роботи та попередження, що понад 30-40 кГц маленький драйвер витрачає реальну потужність просто на перемикання.

При низькій навантаженні насос потрапляє в мертву зону, де тертя та крутний момент навантаження перешкоджають його запуску: він гуде, нагріває обмотку і нічого не рухається. Встановіть мінімальну команду вище надійної початкової точки та віддайте перевагу драйверу, який уже обробляє комутацію, обмеження струму та плавний пуск.

Тиха модифікація: вибір діапазону частот

Рисунок 2 розміщує рекомендацію проти звукового діапазону. Людський слух охоплює діапазон приблизно від 20 Гц до 20 кГц, тому перемикання на частоті 20-25 кГц усуває електричний шум, тоді як втрати при перемиканні вище 30-40 кГц починають коштувати реальної енергії та тепла.

Малюнок 2. Опубліковані діапазони перемикання ШІМ проти діапазону чутності людського слуху.

Джерела: посібник із застосування ШІМ від виробника (20 кГц початкова точка, 20-25 кГц тиха смуга, втрати на перемикання вище приблизно 30-40 кГц); діапазон слуху від 20 Гц до 20 кГц згідно з цитованим акустичним довідником.

Електропроводка: не допускайте потрапляння електричних шумів на принтер

Комутаційний шум щіткового двигуна не зберігається в проводці насоса: у принтері він може поєднуватися з сигналами термістора або опорною напругою крокового драйвера та спричиняти непостійні показання. Тримайте проводку насоса подалі від термисторів і кінцевих упорів, тримайте зворотний шлях коротким, а екрануйте довгими.

MCU принтера подають приблизно 25-40 мА на контакт і 150-200 мА через свої штифти живлення, тоді як невеликі насоси споживають 100-500 мА, тому для порту вентилятора спочатку потрібно перевірити MOSFET, запобіжник і запас шини. Використовуйте МОП-транзистор з низьким логічним рівнем, розрахований на струм зупинки, із запобіжником у розгалуженні та зворотним діодом і підберіть джерело живлення для пускового напруги: перетворювач змінює напругу, але ніколи не створює струм.

Читати далі:Як ШІМ впливає на мікронасоси.

Модифікації продовження терміну служби

Термін служби витрачається на нагрівання, роботу всуху та години під навантаженням, тому модифікації, які продовжують його, є термічними, гідравлічними та робочими, а не акустичними.

Термін служби перистальтичного насоса: захистіть трубку

Трубка визначає термін служби перистальтичного насоса, а опубліковані вказівки щодо заправки принтера становлять від кількох місяців до року. Звільніть оклюзію, коли машина неактивна, тому що трубка, яка утримується під тиском, продовжує працювати під тиском - механізм, що підлягає стандартному тестуванню під тиском - і зберігайте задокументовану геометрію: силікон 45 Shore A, отвір 2,5 мм, вхідний отвір 350 мм і вихідний отвір 250 мм.

Оцінки циклів заслуговують на такий же скептицизм, як і показники шуму. На сторінці продукту вказано понад 300 000 циклів із 5-секундним увімкненням і 3-секундним вимкненням, а також окремий тест, що досягає 600 000 циклів доставки, тоді як у статті про застосування цитується перевірений термін служби 480 000 циклів. Розглядайте кожен як опис тесту та плануйте заміну трубки за годинами, а не за заголовком циклу.

Технічне обслуговування шестеренного насоса: зазори та заливка

Технічне обслуговування шестеренного насоса починається з рідини, яка одночасно є мастилом і підшипником. Опублікована специфікація забороняє роботу насухо довше 20 секунд, оскільки шестерні постійно зношуються в корпусі та мають відкриті зазори, а заблокований вихід не зупиняє насос: це збільшує внутрішній витік, нагрів і знос. Відфільтруйте вхідний отвір, заправляйте перед кожним запуском і підтримуйте температуру навколишнього середовища 5-45 C з потоком повітря навколо торцевої кришки двигуна.

Таблиця 3. Модифікації модернізації, механізм, що стоїть за кожною з них, і сила доказів.

Джерела: посібник із застосування ШІМ від виробника, інструкції з обслуговування рідинної системи, короткий опис специфікацій на 24 В і сторінка продукту на 3 В; механізм компресії згідно ASTM D395.

Читати далі:SC2201RPW насос для заправки смоли.

Усунення несправностей шестеренного насоса та технічне обслуговування за станом

Найшвидший спосіб усунення несправностей шестеренного насоса — це арифметика, а не припущення: порівняйте сьогоднішню витрату, струм і тиск із числами, записаними під час введення в експлуатацію. Більшість несправностей рідинної системи пов’язані з п’ятьма змінними – робочим об’ємом за оберт, робочим тиском, в’язкістю, умовою всмоктування та робочим циклом – тому визначення того, яка з них рухалася, є більшою частиною діагностики.

Опублікований план технічного обслуговування шестеренного насоса містить критерії. Кожні 40 годин роботи насоса виконуйте перевірку дози за часом і вимірювання струму: доза в межах 5% від заданого об’єму, поточна в межах 20%. Щотижня перевіряйте трубку на роликовій доріжці на наявність плоских плям, здуття та вологих кілець і очищайте вхідний фільтр. Щомісяця повторно перевіряйте калібрування після будь-якої зміни рідини. Щоквартально замінюйте сітчастий фільтр, перевіряйте команду мінімального пуску та перевіряйте зворотний діод.

Таблиця 4. Матриця усунення несправностей для насосів принтера, складена на основі опублікованих списків несправностей і технічного обслуговування.

Джерела: примітка щодо усунення несправностей щодо шуму виробника; інструкції з технічного обслуговування рідинної системи (40-годинний інтервал, 5% дози та 20% поточних критеріїв).

Читати далі:Усунення засмічень, бульбашок і витоків.

Послідовність модернізації на один вихідний

Спочатку виконайте дешеві оборотні кроки, а після кожного вимірюйте, щоб знати, яка зміна справді спрацювала.

Базовий рівень.Запишіть рівень на 30 см і 1 м під час робочого режиму, а також зафіксовану дозу, струм двигуна, тиск подачі та температуру навколишнього середовища.

кріплення.Вставте еластомери всередину їх еластичного діапазону, видаліть усе, що перекриває прокладку, і залиште службову петлю в кожній трубці та кабелі.

Шлях і привід рідини.Зберігайте задокументовану твердість труби та діаметр отвору, заповніть із затопленим входом, встановіть діапазон ШІМ на 20-25 кГц вище мертвої зони та перевірте МОП-транзистор, запобіжник і зворотний діод, якщо насос підключено до порту вентилятора.

Повторно виміряйте та зареєструйте.Точно повторіть базову лінію, а потім повторіть її через 24 години після друку: зміна, яка не пережила день спеки, не є виправленням.

Читати далі:Безшумний, але потужний: насос принтера 24 В.

Що неможливо виправити модернізацією

Найбільшим опублікованим джерелом шуму в цьому сімействі є допуск ротора та вала, визначений під час проектування та виробництва. Насос, який гучний на кожній швидкості, залитий або сухий, не стане тихим через кронштейн або налаштування ШІМ: вкажіть допуск і перевірте його на зразку.

Проблеми з обслуговуванням також не є проблемами з акустикою. Заблокований впускний отвір, накип і зношена трубка — усе це створює шум і скорочує термін служби, тому найдешевше зниження рівня шуму часто є послугою, яку машина вже зобов’язана.

П’ять опублікованих претензій також суперечать, і кожна з них має бути врегульована в письмовій формі, перш ніж ця інструкція досягне специфікації. На одних сторінках однакові номери моделей описані як зубчасті насоси, а на інших – як перистальтичні насоси. Один робочий режим містить три цифри циклу: понад 300 000, перевірений 480 000 і до 600 000. Набір напруги вказано як 3/5/8 В і 3/6/12 В. На одній сторінці зазначено, що витратні матеріали для трубок відсутні, тоді як на сторінці продукту описано шлях рідини для силіконової трубки. Той самий насос зазначений при тиску понад 30 кПа і не менше 6 фунтів на квадратний дюйм, приблизно 41 кПа.

Читати далі:3,0 В чи 24 В? Відповідність материнської плати.

Ключові висновки

Перш ніж купувати щось, розділіть три шляхи шуму: шлях рідини, привід двигуна та конструкцію, до якої кріпиться насос.

Ізолятор — це фільтр низьких частот, а не губка: він посилюється в резонансі та послаблюється вище цієї точки, тому навантаження, маса кронштейна та геометрія важливіші, ніж матеріал.

Ніколи не перемикайте ізолятор: гвинт через прокладку, кабельну стяжку або жорстку трубку повертає вібрацію прямо в раму.

20-25 кГц - опублікований тихий діапазон ШІМ; нижче надійного пуску насос тільки гуде і нагріває обмотку.

Виводи MCU подають 25-40 мА, тоді як невеликі насоси споживають 100-500 мА: використовуйте МОП-транзистор, розрахований на струм зупинки, із запобіжником і діодом зворотного ходу, розрахованим на кидок.

Термін служби відповідає тим самим виправленням: звільніть оклюзію трубки під час простою, замініть трубку через 500 годин або дві третини терміну служби та ніколи не запускайте зубчастий насос насухо понад 20 секунд.

Часті запитання

Наскільки може зменшити шум насоса 3D-принтера?

Це залежить від того, який із трьох шляхів передає найгучніший звук, тому вимірюйте до та після. Опубліковані цифри в цьому сімействі становлять 60 дБ або нижче, але вони були взяті на різних відстанях і кріпленнях, і найбільші переваги зазвичай отримують від усунення структурного з’єднання, а не зсередини насоса.

Чому насос мого 3D-принтера гучніший, ніж був раніше?

Спершу перевірте причини технічного обслуговування: накип додає прогресивний гуркіт, частково заблокований впускний отвір викликає тремтіння, повітря у всмоктувальній лінії створює шум при запуску, а трубка з плоскими плямами або здуттям змінює потік і звук. Перш ніж звинувачувати насос, порівняйте дозу та струм із заданими значеннями.

Чи може ШІМ-регулювання швидкості перистальтичного насоса самостійно зменшити шум?

Це усуває електричний шум і нічого більше. Перемістіть смугу перемикання на 20-25 кГц і тримайте мінімальну команду вище мертвої зони; якщо натискання на кронштейн змінює гучність, проблема структурна, а не електрична.

Як зупинити вібрацію насоса, щоб вона не досягала рами принтера?

Встановіть насос на еластомерний ізолятор, завантажений всередину його пружного діапазону, видаліть паралельні шляхи, такі як болт через прокладку або жорстку трубу, залиште сервісну петлю в кожній трубі та кабелі та додайте масу, якщо кронштейн легкий. Потім виміряйте ще раз на тій же відстані.

Скільки служить трубка перистальтичного насоса в 3D-принтері?

Опубліковані рекомендації щодо заправки принтера становлять від кількох місяців до року, а план технічного обслуговування передбачає заміну через 500 годин або дві третини розрахункового терміну служби трубки. Щотижня перевіряйте його на наявність плоских плям, набряків і вологих кілець.

Що слід перевірити в першу чергу, коли шестеренчастий насос перестає подавати?

Перевірте в опублікованому порядку несправностей: сухий хід понад 20 секунд, що постійно відкриває зазори; заблокований випускний отвір, що підвищує витік і тепло замість того, щоб зупинити насос; забитий вхідний фільтр; занадто холодна або густа рідина. Потік і струм проти базової лінії відокремлюють знос від закупорки.