Reducerea zgomotului pompei de imprimantă 3D: Moduri silențioase care durează

Reducerea zgomotului pompei imprimantei 3D începe de obicei departe de pompă: suportul, tubulatura și setarea de antrenare transportă cea mai mare parte a sunetului. Fixați mai întâi calea de montare, mutați banda PWM la 20-25 kHz secunde și protejați partea de uzură a treia. O cifră publicată de 60 dB este o condiție de testare mai degrabă decât o promisiune pentru mașina dvs., așa că măsurați la 30 cm înainte și după fiecare schimbare.

Unde începe reducerea zgomotului pompei imprimantei 3D

O pompă face zgomot în trei locuri separate și fiecare are o soluție diferită: calea fluidului, motorul și antrenarea acestuia și structura la care este fixată pompa.

Lista de defecțiuni a producătorului numește cinci cauze și trei sunt probleme de întreținere: mersul în gol, scară și o admisie blocată care tremură la presiune negativă. Celelalte două sunt o nepotrivire a acționării care adaugă un ton slab de înaltă frecvență și toleranță la rotor și arbore, numită drept cea mai mare sursă dintre toate - o variabilă de design pe care niciun bracket nu o poate vindeca.

Motoarele cu perii adaugă o a doua semnătură: uzura periilor de cărbune produce scântei și zgomot, iar fluidul care ajunge la distanța stator-rotor poate deteriora motorul.

Cum să separați zgomotul PWM de zgomotul mecanic

Trei teste separă sursele înainte de a cumpăra ceva. Țineți constantă sarcina și modificați doar frecvența PWM: dacă tonul se mișcă, zgomotul este electric. Apăsați pe suport în timp ce pompa funcționează: dacă volumul se modifică, cadrul radiază. Comparați o pornire la rece cu o alergare de treizeci de minute: un zgomot care crește pe parcursul săptămânilor indică o scară, în timp ce zgomotul care începe în momentul în care rezervorul se golește indică ralanti.

Tabelul 1. Sursele de zgomot ale pompei, semnătura publicată a fiecăreia și testul care o identifică.

Surse: nota de depanare a zgomotului producătorului și rezumatul specificațiilor; rândul susținut de structură este o practică inginerească, nu o măsurătoare publicată.

Citește în continuare:Soluții de zgomot pentru pompa de apă micro DC.

Măsurați zgomotul înainte de a modifica pompa

O linie de bază luată în același mod de două ori bate orice cifră publicată. Înregistrați nivelul la 30 cm și 1 m la serviciul pe care îl conduceți, cu mașina asamblată și notați distanța și montarea de fiecare dată.

Cele două cifre publicate nu sunt comparabile. Pompa de 3 V este sub 60 dB la 30 cm, măsurată la 5 V DC pe un burete de 5 cm; pompa de 24 V este publicată la 60 dB la 50 cm fără nicio condiție de montare specificată. Presiunea sonoră scade cu aproximativ 6 dB de fiecare dată când distanța se dublează, astfel încât 60 dB la 50 cm este aproximativ 64 dB la 30 cm în câmp liber. Pe o bază similară, ambele pompe nu sunt sub 60 dB.

Folosiți o aplicație de telefon pentru comparație înainte și după, dar un contor conform IEC 61672-1 când numărul va fi publicat, deoarece un telefon nu are o pondere declarată. Judecă nivelul la distanță de braț, unde stă ascultătorul.

Citește în continuare:Pompă peristaltică vs cu angrenaje pentru imprimante 3D.

Instalare de absorbție a șocurilor pentru reducerea zgomotului pompei imprimantei 3D

Un izolator este un arc și un amortizor împreună și se comportă ca un filtru trece-jos mecanic: peste frecvența sa naturală reduce transmisia, la rezonanță o amplifică. De aceea, același tampon de cauciuc poate face o imprimantă mai silențioasă și alta mai tare.

Instalare de absorbție a șocurilor cu pompă de imprimantă 3D

Sarcina și geometria contează mai mult decât materialul. Mențineți compresia de lucru în intervalul elastic al izolatorului, deoarece un tampon strivit este o legătură rigidă și mențineți frecvența naturală a izolatorului cu mult sub frecvența pe care o excită pompa.

Tabel 2. Proprietățile elastomerului pentru suporturile de pompă, cu montajul utilizat în testul de zgomot publicat.

Surse: EPDM și tabele de proprietăți ale siliconului din referințele de polimeri citate; rând de montaj de pe pagina produsului pompei de 3 V. „Nedeclarat” înseamnă că sursa citată nu publică valoarea.

Cele cinci moduri în care o modernizare cu absorbție a șocurilor eșuează

Punerea izolatorului.Un șurub prin plăcuță, o legătură de cablu sau un suport rigid creează o cale paralelă, iar elastomerul nu face nimic.

Tuburi rigide.Condițiile de testare documentate folosesc silicon 45 Shore A cu un orificiu de 2,5 mm și tragii de intrare de 350 mm și ieșire de 250 mm. Un tub scurt și rigid transmite vibrațiile: prea tare poate să nu se etanșeze la barb, prea moale se poate prăbuși sub aspirație.

Montare pe o frecvență greșită.Un tampon moale sub un suport de lumină poate pune frecvența naturală a monturii în intervalul de excitație al pompei, unde se amplifică în loc să se izoleze; mai multă masă de suport sau un amortizor aplatizează acel vârf.

Ocolirea izolatorului cu cabluri.Fiecare cablu sau tub care traversează golul este un scurtcircuit de vibrații; lăsați o buclă de service în fiecare.

Strângerea excesivă a elementelor de fixare.Compresia peste intervalul elastic transformă izolatorul într-un distanțier rigid.

Figura 1. Transmisibilitatea modelată a unui suport de pompă: vibrația este amplificată la rezonanță și atenuată doar deasupra punctului de trecere, iar o amortizare mai mare coboară vârful.

Sursa: modelul autorului care utilizează relația standard de transmisibilitate cu un singur grad de libertate T=1 / sqrt((1 - r^2)^2 + (2 zeta r)^2) pentru r=f/fn, combinată cu constatarea publicată că un izolator pasiv este un filtru mecanic trece-jos. Un model, nu o măsurătoare.

Citește în continuare:Specificații pompe SC2301CPW 24 V.

Modificare silențioasă cu controlul vitezei PWM a pompei peristaltice

PWM stabilește viteza în funcție de sarcină și sunetul prin frecvența de comutare. Punctele de pornire publicate sunt 20 kHz, o bandă de 20-25 kHz pentru serviciu silențios și un avertisment că, dincolo de aproximativ 30-40 kHz, un șofer mic cheltuie putere reală doar comutând.

La sarcină scăzută, pompa intră într-o zonă moartă unde frecarea și cuplul de sarcină opresc pornirea: bâzâie, încălzește înfășurarea și nu mișcă nimic. Setați comanda minimă deasupra punctului de pornire fiabil și preferați un driver care se ocupă deja de comutație, limitarea curentului și pornirea soft.

Modificare silențioasă: alegerea benzii de frecvență

Figura 2 plasează recomandarea împotriva benzii sonore. Auzul uman se întinde pe aproximativ 20 Hz până la 20 kHz, astfel încât comutarea la 20-25 kHz elimină zgomotul electric, în timp ce pierderile de comutare peste 30-40 kHz încep să coste energie și căldură reale.

Figura 2. Benzile de comutare PWM publicate în raport cu domeniul audibil al auzului uman.

Surse: ghid de aplicații PWM a producătorului (punct de pornire 20 kHz, bandă silentioasă 20-25 kHz, pierderi de comutare peste aproximativ 30-40 kHz); interval de auz de la 20 Hz la 20 kHz de la referința acustică citată.

Cablaj: ține zgomotul electric în afara imprimantei

Zgomotul de comutație al unui motor periat nu rămâne în cablajul pompei: într-o imprimantă se poate cupla la semnalele termistorului sau la tensiunile de referință ale driverului pas cu pas și poate provoca citiri neregulate. Țineți cablurile pompei departe de termistor și opritori, mențineți calea de întoarcere scurtă și ecranați cursele lungi.

MCU-urile pentru imprimantă furnizează aproximativ 25-40 mA per pin și 150-200 mA pe pinii lor de alimentare, în timp ce pompele mici consumă 100-500 mA, așa că un port de ventilator are nevoie de MOSFET-ul, siguranța și spațiul de șină confirmat mai întâi. Utilizați un MOSFET de nivel logic de nivel scăzut, evaluat pentru curent de blocare, cu o siguranță de ramură și o diodă de tip flyback și dimensionați sursa de alimentare pentru pornire: un convertor schimbă tensiunea, dar nu creează niciodată curent.

Citește în continuare:Cum afectează PWM micropompele.

Modificări de extindere a duratei de viață

Viața se petrece prin căldură, funcționare uscată și ore sub sarcină, așa că modificările care o prelungesc sunt mai degrabă termice, hidraulice și operaționale decât acustice.

Durata de viață a pompei peristaltice: protejați tubul

Tubul decide durata de viață a pompei peristaltice, iar ghidurile publicate pentru sarcina de reumplere a imprimantei este de la câteva luni până la un an. Eliberați ocluzia când mașina este inactivă, deoarece un tub ținut comprimat continuă să ia un set de compresie - mecanismul acoperit de testarea setului de compresie standard - și păstrați geometria documentată: silicon 45 Shore A, un orificiu de 2,5 mm și intrare de 350 mm cu curele de ieșire de 250 mm.

Evaluările ciclului merită același scepticism ca și cifrele de zgomot. Pagina produsului precizează mai mult de 300.000 de cicluri la un model de 5 secunde pornit, 3 secunde oprit, plus un test separat care atinge 600.000 de cicluri de livrare, în timp ce un articol de aplicație citează o viață testată de 480.000 de cicluri. Tratați fiecare ca pe o descriere a testului și planificați înlocuirea tubului pe ore, nu pe titlul unui ciclu.

Întreținerea pompei cu angrenaje: degajări și amorsare

Întreținerea pompei cu angrenaje începe cu fluidul, care este atât lubrifiant, cât și rulment. Specificația publicată interzice funcționarea uscată peste 20 de secunde, deoarece angrenajele se uzează pe carcasă și deschid în permanență, iar o ieșire blocată nu oprește pompa: crește scurgerile interne, căldura și uzura. Filtrați orificiul de admisie, amorsați înainte de fiecare pornire și mențineți intervalul ambiental de 5-45 C cu flux de aer în jurul capacului motorului.

Tabelul 3. Modificări de modernizare, mecanismul din spatele fiecăreia și puterea dovezilor.

Surse: ghidul de aplicare a producătorului PWM, ghidul de întreținere a sistemului de fluide, rezumatul specificațiilor de 24 V și pagina produsului de 3 V; mecanism de fixare prin compresie conform ASTM D395.

Citește în continuare:Pompă SC2201RPW pentru reumplere cu rășină.

Depanarea pompei cu angrenaje și întreținerea în funcție de stare

Cea mai rapidă cale de depanare a pompei cu angrenaje este mai degrabă aritmetică decât presupuneri: comparați debitul, curentul și presiunea de astăzi cu cifrele înregistrate la punerea în funcțiune. Cele mai multe defecțiuni ale sistemului de fluide se regăsesc la cinci variabile - deplasarea pe rotație, presiunea de lucru, vâscozitatea, starea de aspirație și ciclul de funcționare - așa că găsirea celui care a fost mișcat este cea mai mare parte a diagnosticului.

Planul de întreținere publicat al pompei cu angrenaje furnizează criteriile. La fiecare 40 de ore de timp de pompare, efectuați o verificare temporizată a dozei și o citire curentă: doza în intervalul de 5% din volumul pornit, curentul în limita a 20%. Săptămânal, inspectați tubul de la șina rolei pentru puncte plate, umflături și inele umede și curățați sita de admisie. Lunar, verificați din nou calibrarea după orice schimbare de lichid. Trimestrial, înlocuiți sita, verificați comanda minimă de pornire și verificați dioda flyback.

Tabel 4. Matrice de depanare pentru pompele imprimantei, construită din listele de defecțiuni și de întreținere publicate.

Surse: notă de depanare a zgomotului producătorului; ghid de întreținere a sistemului de fluide (interval de 40 de ore, doză de 5% și criterii curente de 20%).

Citește în continuare:Rezolvarea saboților, bulelor și scurgerilor.

O secvență de modernizare pentru un weekend

Faceți mai întâi pașii ieftini, reversivi și măsurați după fiecare, astfel încât să știți care schimbare a funcționat de fapt.

Linia de bază.Înregistrați nivelul la 30 cm și 1 m la serviciu, plus o doză temporizată, curentul motorului, presiunea de livrare și temperatura ambiantă.

Munte.Se potrivește elastomerii încărcați în intervalul lor elastic, se îndepărtează tot ce unește placa și se lasă o buclă de serviciu în fiecare tub și cablu.

Calea fluidelor și acționarea.Păstrați duritatea și orificiul tubului documentat, amorsați cu admisia inundată, setați banda PWM la 20-25 kHz deasupra zonei moarte și confirmați MOSFET-ul, siguranța și dioda flyback dacă pompa este conectată la un port de ventilator.

Măsurați din nou și înregistrați.Repetați exact linia de bază, apoi repetați-o după 24 de ore de imprimare: o schimbare care nu supraviețuiește unei zile de căldură nu este o soluție.

Citește în continuare:Silențioasă, dar puternică: pompă pentru imprimantă de 24 V.

Ceea ce o modernizare nu poate repara

Cea mai mare sursă de zgomot publicată din această familie este toleranța rotorului și a arborelui, decisă la proiectare și producție. O pompă care este puternică la orice viteză, inundată sau uscată, nu va deveni silențioasă din cauza unui suport sau a unei setări PWM: specificați toleranța și verificați-o pe eșantion.

Problemele de întreținere nu sunt nici probleme acustice. O admisie blocată, scara și un tub uzat ridică zgomot și consumă toată viața, astfel încât cea mai ieftină reducere a zgomotului este adesea serviciul pe care îl datorează deja mașina.

Cinci revendicări publicate sunt, de asemenea, în conflict și fiecare ar trebui să fie soluționată în scris înainte ca acest ghid să ajungă la o specificație. Aceleași numere de model sunt descrise ca pompe cu angrenaje pe unele pagini și pompe peristaltice pe altele. Un model de serviciu conține trei cifre de ciclu: mai mult de 300.000, un testat 480.000 și până la 600.000. Setul de tensiune este listat ca 3/5/8 V și ca 3/6/12 V. O pagină afirmă că nu există consumabile de tuburi, în timp ce pagina produsului descrie o cale de fluid din tub din silicon. Aceeași pompă este cotată la mai mult de 30 kPa și la nu mai puțin de 6 psi, aproximativ 41 kPa.

Citește în continuare:3,0 V sau 24 V? Potrivirea plăcii de bază.

Recomandări cheie

Separați cele trei căi de zgomot înainte de a cumpăra orice: calea fluidului, acționarea motorului și structura la care este fixată pompa.

Un izolator este un filtru trece-jos, nu un burete: se amplifică la rezonanță și se atenuează deasupra acestui punct, astfel încât sarcina, masa bracket-ului și geometria contează mai mult decât materialul.

Nu conectați niciodată izolatorul: un șurub prin plăcuță, o legătură de cablu sau un tub rigid plasează vibrația direct înapoi în cadru.

20-25 kHz este banda PWM silențioasă publicată; sub sarcina de pornire fiabilă, pompa doar bâzâie și încălzește înfășurarea.

Pinii MCU furnizează 25-40 mA în timp ce pompele mici consumă 100-500 mA: utilizați un MOSFET nominal pentru curent de blocare cu o siguranță și o diodă flyback, dimensionată pentru pornire.

Durata de viață urmează aceleași soluții: eliberați ocluzia tubului atunci când este inactiv, înlocuiți tubul la 500 de ore sau două treimi din viață și nu utilizați niciodată o pompă cu roți cu viteze peste 20 de secunde.

Întrebări frecvente

Cât de mult poate obține reducerea zgomotului pompei imprimantei 3D?

Depinde care dintre cele trei căi poartă cel mai puternic sunet, așa că măsurați înainte și după. Cifrele publicate în această familie se află la 60 dB sau mai jos, dar au fost luate la diferite distanțe și montaje, iar cele mai mari câștiguri provin de obicei din îndepărtarea cuplajului susținut de structură, mai degrabă decât din interiorul pompei.

De ce pompa imprimantei mele 3D este mai tare decât înainte?

Verificați mai întâi cauzele de întreținere: scara adaugă un zgomot progresiv, o admisie parțial blocată produce frisoane, aerul din conducta de aspirație face pornirea zgomotoasă, iar un tub cu puncte plate sau umflături modifică fluxul și sunetul. Comparați doza și curentul cu valorile puse în funcțiune înainte de a da vina pe pompa.

Controlul vitezei PWM al pompei peristaltice poate reduce zgomotul singur?

Îndepărtează scâncetul electric și nimic altceva. Mutați banda de comutare la 20-25 kHz și păstrați comanda minimă deasupra zonei moarte; dacă apăsarea pe suport schimbă volumul, problema este mai degrabă structurală decât electrică.

Cum opresc vibrația pompei să ajungă la cadrul imprimantei?

Montați pompa pe un izolator elastomer încărcat în intervalul său elastic, îndepărtați căi paralele, cum ar fi un șurub prin plăcuță sau un tub rigid, lăsați o buclă de serviciu în fiecare tub și cablu și adăugați masă dacă suportul este ușor. Apoi măsurați din nou la aceeași distanță.

Cât durează un tub de pompă peristaltică într-o imprimantă 3D?

Îndrumările publicate pentru taxa de reumplere a imprimantei este de la câteva luni până la un an, iar planul de întreținere prevede înlocuirea la 500 de ore sau două treimi din durata de viață calculată a tubului. Inspectați-l săptămânal pentru puncte plate, umflături și inele umede.

Ce ar trebui să verific mai întâi când o pompă cu viteze nu mai funcționează?

Verificați ordinea de defecțiune publicată: funcționare uscată după 20 de secunde, care deschide spațiile libere definitiv; o ieșire blocată, care crește scurgerile și căldura în loc să oprească pompa; o sită de admisie blocată; și lichid prea rece sau prea gros. Fluxul și curentul față de linia de bază separă uzura de blocaj.