Rotatorische Feder designen

[Paul H. (powl)]

Hi,

um meinen USB-Ventilator noch etwas leiser zu machen möchte ich den 
Motor entkoppeln, so dass er seine Schwingungen nicht auf das Gehäuse 
überträgt.

Da die Vibrationen wohl hauptsächlich durch die ruckartige elektronische 
Kommutierung entstehen brauche ich eine Art Federmechanismus der um die 
Drehachse herum eine Federwirkung aufweißt aber in allen restlichen 
Freiheitsgraden möglichst steif ist.

Ich habe mir da schon mal zwei Designs überlegt aber diese weisen im 
Vergleich zur Nachgiebigkeit der Feder in rotatorischer Richtung immer 
noch eine erhebliche Nachgiebigkeit in axiale oder radiale Richtung.

Gibt es hier noch bessere Designs?

lg Paul

[Jim Beam (Gast)]

Der Körperschall der Vibrationen wird sich auch durch deine "Federn" 
ausbreiten, egal wie die konstruiert sind.

Du benötigst eine dämpfende Zwischenschicht, möglichst elastisch, die 
Störquelle und Aufhängung isoliert.

Wenn Du -als simple Lösung- den Lüfter mit z.B. weichem Silikon auf die 
mechanische Halterung klebst erreichst Du mehr als mit Deinem Ansatz.

[Paul H. (powl)]

Hm da bin ich nicht ganz bei dir. Immerhin habe ich z.B. schon etliche 
Festplatten und alles mögliche andere, was vibrieren kann, einfach über 
Federn erfolgreich entkoppelt.

Macht ja auch Sinn, denn ein ein vibrierender Körper kann seine 
Vibrationsbewegung dann nur über den Federweg übertragen. Und in diesem 
Bereich folgt die Feder dem Hookeschen Gesetz F = D * dL. dL ist in 
diesem Fall die Vibration und D die Federkonstante. Der vibrierende 
Körper "zerrt" also über die Federn nur ein bisschen am Grundkörper 
herum. Je weicher die Federn sind, desto besser entkoppeln sie auch. 
Allerdings sind sie auch ggü. statischen Kräften nachgiebiger, d.h. 
durch die Gewichtskraft hängt der Ventilatormotor dann etwas runter. 
Daher suche ich ein Federelement, das in umlaufender Richtung möglichst 
weich federt aber in allen anderen Richtungen möglichst steif ist, um 
einen möglichst hohen Entkopplungsgrad zu erziehlen ohne, dass der Motor 
samt Rotor zu sehr im Gehäuse rumwackelt und am Ende noch das 
Ventilatorgitter berührt.

Ein reines Dämpfungselement wandelt Vibration in Wärme um, gibt aber 
dabei auch wiederum einen Teil davon vom Motor ans Gehäuse weiter. Das 
wiederum möchte ich nicht. Die Vibration darf im Motor ruhig weiterhin 
bestehen, muss nicht gedämpft werden, soll jedoch lediglich nicht ans 
Gehäuse übertragen werden.

Btw: Hatte im Eingangsposting ganz vergessen das zweite Design mit 
anzuhängen.

[Der Andere (Gast)]

Die Designs sind nicht symmetrisch in beide Richtungen.

Federn ist das eine, Dämpfen das andere. Man braucht beides zum 
Entkoppeln

Wenn das System nicht stark bedämpft ist, musst du sicherstellen, daß 
die
Eigenresonanzen höher als die Arbeitsfrequenz und nicht gleich 
Vielfachen der Arbeitsfrequenz ist.

Paul H. schrieb:
> Ein reines Dämpfungselement wandelt Vibration in Wärme um, gibt aber
> dabei auch wiederum einen Teil davon vom Motor ans Gehäuse weiter.

Überlege dir mal, warum z.B. Motoren in KFZ über Silentblöcke im Rahmen 
aufgehängt werden und nicht über Stahlfedern.

[Konstrukteur (Gast)]

Das richtige Wort heisst "Entwerfen" :)

Die radiale und axiale Steifigkeit kannst du recht leicht ueber einen 
starren Ring realisieren, in dem die innere Achse drehbar gelagert ist.

Ich befuerchte aber, dass du fuer die akustische Entkopplung eben nicht 
nur die Rotation benoetigst. Im Gegenteil sehe ich die Axial- und 
Radialrichtung als die wichtigeren.

[ths (Gast)]

Fein. Um einen 2 € USB Ventilator zu entkoppeln, reicht es völlig, einen 
Verpackungschip zu lochen und das Ganze mit einem selbstklebenden 
Kabelhalter meinetswegen an den Monitor zu pappen. Macht 10 Cent.

Alternative Methoden für gelangweilte Ingenieure mögen eleganter sein.

[Jim Beam (Gast)]

Doppelseitige, gepolsterte Klebepads bringen auch viel.
Allerdings geht es hier wohl eher darum mit maximalem Aufwand zu 
operieren, auch wenn das Ergebnis höchstwahrscheinlich anderen Lösungen 
unterlegen ist.

[W.S. (Gast)]

Paul H. schrieb:
> um meinen USB-Ventilator noch etwas leiser zu machen möchte ich den
> Motor entkoppeln, so dass er seine Schwingungen nicht auf das Gehäuse
> überträgt.

Ich schätze, das wird ein unangenehmer Aufwand, der zum Schluß nichts 
bringt. Wenn überhaupt, dann versuche folgendes:
1. nimm nen anderen Motor, z.B. einen Antriebsmotor für die CD aus einem 
alten CD/DVD-Laufwerk. Die laufen zumeist recht leise.
2. bastle dir einen dickwandigen schweren "Topf" um den Motor, also z.B. 
ein Drehteil aus Kupfer oder gieß dir eins aus Lötzinn. Dort klebst du 
dann den Motor hinein.

W.S.

[Paul H. (powl)]

Konstrukteur schrieb:
> Ich befuerchte aber, dass du fuer die akustische Entkopplung eben nicht
> nur die Rotation benoetigst. Im Gegenteil sehe ich die Axial- und
> Radialrichtung als die wichtigeren.

Ich könnte mir vorstellen, dass hier noch Momente in Axial- und 
Radialrichtung dazukommen, ja. Also ganz so steif in diese Richtungen 
sollte die Federung dann doch nicht sein.



Der Andere schrieb:
> Überlege dir mal, warum z.B. Motoren in KFZ über Silentblöcke im Rahmen
> aufgehängt werden und nicht über Stahlfedern.

Überzeugender Punkt! Mangels exaktem Wissen kann ich den nun auch nicht 
so perfekt erklären aber meinem Verständnis nach wird die Schwingung 
durch Federn vom Grundkörper hauptsächlich entkoppelt aber halt nicht 
bedämpft. Das führt dazu, dass der Schwingkörper stärker oszilliert (da 
er ja nun keine Gegenkraft mehr erfährt) und die Schwingung nicht an den 
Grundkörper übertragen wird. Einen sich zu tode schüttelnden Motor will 
man im KFZ ja sicher auch nicht haben. Ein zusätzliches Dämpfungselement 
würde wieder mehr Schwingungsenergie an den Grundkörper übertragen aber 
auch einen Teil davon in Wärme umsetzen. D.h. die Vibration wäre 
insgesamt im gesamtsystem Grundkörper+Schwingkörper geringer, aber im 
Grundkörper dennoch höher als mit der reinen Feder-Lösung. Wo ist der 
Denkfehler?

Wie gesagt hat das bisher bei allen möglichen Lüftern und Festplatten, 
die ich einfach auf Federn aufgehängt habe, hervorragend funktioniert 
und auch mein 3D-Drucker ist superleise, seitdem ich ihn auf Federn 
aufgebockt habe. Superfalsch kann die ganze Geschichte also nicht sein.



Jim Beam schrieb:
> Doppelseitige, gepolsterte Klebepads bringen auch viel.

Wäre auch ein Versuch wert! Ich glaube ich habe noch ein paar davon 
rumfliegen.

> Allerdings geht es hier wohl eher darum mit maximalem Aufwand zu
> operieren, auch wenn das Ergebnis höchstwahrscheinlich anderen Lösungen
> unterlegen ist.

Naja, überleg dir mal in welchem Forum du bist. Hier wird in großem Maße 
an Problemlösungen herumgebastelt, die ineffizient und teuer und 
manchmal nicht mal optimal sind. Trotzdem macht's halt Spaß ;-)

[2 Cent (Gast)]

Paul H. schrieb:
> Da die Vibrationen wohl hauptsächlich durch die ruckartige elektronische
> Kommutierung entstehen
Dann nimm dem Antrieb etwas seines Drehmomentes. Vorwiderstand. Was 
passiert denn an einem 1m (5m) Verlaegerungskabel?

Ich denke aber eher an Unwucht als erreger der Krachs.

Paul H. schrieb:
> Wie gesagt hat das bisher bei allen möglichen Lüftern und Festplatten,
> die ich einfach auf Federn aufgehängt habe, hervorragend funktioniert
Klar funzt das. Vorher (hart verschraubt) gabs Resonanzen durch das 
Zusammenspiel der Festplatten(masse) und der Blechflaechen(masse) im 
Befestigungkaefig. Durch deine Federn nimmst du dem Gesamtsystem die 
Guete, und erhaeltst zwei (hoehere) verschiedene Resonanzfrequenzen. Und 
schon ist Ruhe. Aufhaengen an S-foermig gebogenem Kupferdraht, oder 
auflegen auf einen (Kuechen-)Schwamm (drei Schwammfuesse) funzt auch.

Mit Pech haste jetzt einen neuen Sound (Frequenzvielfache), aber 
insgesamt wirds leiser. "Verstimmen" durch Aenderung der Masse des 
Ventilators (Stahlkugeln ankleben) kann weitere Verbesserung bringen.

Paul H. schrieb:
> Naja, überleg dir mal in welchem Forum du bist. Hier wird in großem Maße
> an Problemlösungen herumgebastelt, die ineffizient und teuer und
> manchmal nicht mal optimal sind. Trotzdem macht's halt Spaß
Nach genug "optimiererei" (Schwarmwissen) sind die Loesungen am Ende 
oftmals sehr effizient, billig, und oberoptimal :D
Viel Spass beim frickeln!

[2 Cent (Gast)]

EDIT: Zitat vergessen:

Paul H. schrieb:
> Mangels exaktem Wissen kann ich den nun auch nicht
> so perfekt erklären aber meinem Verständnis nach wird die Schwingung
> durch Federn vom Grundkörper hauptsächlich entkoppelt aber halt nicht
> bedämpft. Das führt dazu, dass der Schwingkörper stärker oszilliert (da
> er ja nun keine Gegenkraft mehr erfährt) und die Schwingung nicht an den
> Grundkörper übertragen wird

"Das führt dazu, dass der Schwingkörper stärker oszilliert": das 
passiert auch eigentlich, aber jetzt mit hoeherer Resonanzfrequenz (du 
hast Masse weggenommen), und kleinerer Amplitude. Am Ende hoffentlich 
Resonanzfrei ---> Zweck erfuellt.

[F. F. (foldi)]

Du brauchst eher so was.
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Hardyscheibe