Was ist viskose Dämpfung?

Wenn dicke Flüssigkeiten plötzlich gegossen oder verschoben werden, bewegen sie sich aufgrund der Trägheit, die der Widerstand gegen plötzliche Bewegungen ist, langsam. Wird die gleiche Flüssigkeit zwischen zwei Platten gegeben, die schnell in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden, widersteht die Flüssigkeit der Drehbewegung aufgrund ihrer Scherkraft oder des Widerstands gegen das Auseinanderziehen. Beide Effekte können in viskosen Dämpfungsgeräten genutzt werden, die für Stoßdämpfer und Schwingungsdämpfung verwendet werden.

Da eine viskose Flüssigkeit Scherkräften ausgesetzt ist, versucht sie an Ort und Stelle zu bleiben und bewegt sich nur, wenn die Scherkraft den Widerstand überwindet. Die Bewegung der Flüssigkeit erzeugt Wärme, die schließlich abgeführt werden muss, um Geräteschäden zu vermeiden. Große Dämpfer enthalten oft Kühlkörper oder Kühlerlamellen, damit Luft sie kühlen kann.

Viskositätseffekte sind geschwindigkeitsabhängig, d. h. sie zeigen bei größeren Bewegungskräften einen größeren Widerstand. Sehr kleine Schwingungen können mit viskosen Dämpfungssystemen allein nicht gut beseitigt werden. Viele Systeme verwenden eine Kombination aus Federn und viskosen Flüssigkeiten, um einen besseren Bereich der Schwingungsreduktion zu bieten. Dämpfung wird häufig in Teilen der Welt verwendet, in denen Erdbeben häufig sind, und Gebäude können mit großen Dämpfern gebaut werden, die sie vom Boden isolieren. Wenn ein Erdbeben auftritt, begrenzt der Bewegungswiderstand die Menge der auf die Gebäudestruktur übertragenen Vibrationen.

Beim Bau von Erdbebensystemen wird häufig ein lineares viskoses Dämpfungssystem verwendet. Der Dämpfer enthält typischerweise einen Kolben in einem mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Zylinder. Kleine Öffnungen oder Löcher ermöglichen, dass sich Flüssigkeit im Zylinder hin und her bewegt, aber der Großteil der Flüssigkeit widersteht jeder Bewegung des Kolbens. Der Zylinder kann mit dem Baustahl verbunden werden und der Kolbenschaft wird mit einem im Boden eingebauten Fundamentblock verbunden.

Schereffekte können in sogenannten Rotationsdämpfern genutzt werden, die eine Flüssigkeit zwischen zwei parallelen Platten verwenden. Rotationsdämpfer können verwendet werden, um Vibrationen in Maschinen zu reduzieren und wirken als Geschwindigkeitsbremse für sich langsam bewegende Geräte. Sie können in horizontaler Position unter der Ausrüstung platziert werden, um Vibrationen in mehrere Richtungen zu dämpfen.

Viskose Dämpfung verwendet klare Flüssigkeiten wie Silikone, Wasser oder Kohlenwasserstofföle. Mischungen aus Flüssigkeiten und Feststoffen können dämpfende Wirkungen haben, aber die Wirkungen sind unterschiedlich. Das Hinzufügen von Feststoffen kann einen plastischen Bingham-Effekt erzeugen, bei dem es sich um einen geringen Fließwiderstand handelt, nachdem eine anfängliche Scherspannung überwunden wurde. Ein Beispiel ist eine Mischung aus Maisstärke und Wasser, die leicht gießt, aber beim Schütteln oder Schlagen wie ein Feststoff wirkt. Tomatenketchup ist ein weiterer Bingham-Kunststoff, weshalb er beim Umdrehen in der Flasche bleibt, aber durch Schütteln oder Klopfen auf den Behälter leicht fließt.