Constrained-layer damping eli CLD

sihvis

Hallituksen jäsen
Hifiharrastaja
Liittynyt
16.8.2006
Viestejä
12 337
Kaupunki
Kouvola
Tätä aihetta on hieman sivuttu parissa ketjussa, mutta mielestäni kyseessä on kuitenkin sen verran mielenkiintoinen/hyödyllinen asia että ihan nimetty ketju tuli tehtyä.

Tämähän olisi hifin puolella kaiutinkotelon rakentamisessa nyt sitä koulukuntaa jossa kotelon resonansseja ei koiteta hyödyntää lopputuloksessa vaan vaimentaa pois ja pyrkiä elottomaan koteloon. Peruskeinothan ovat olleet materiaalivahvuuden/massan kasvattaminen ja/tai erillisen vaimennusaineen kiinnitys materiaaliin, esim. bitumimatto yms. vaimennusmatot joita autojen hiljentämiseessä käytetään.

Tässä vaimennusmetodissa kahden materiaalin väliin tulee ohut joustava liimakerros. Materiaalit voivat olla samaa tai eri ainetta. Netistä löytämässäni pdf:ssä mittauksissa oli käytetty kokoonpanoa jossa vaimentava ainespuoli on samaa ainetta kuin vaimennettava, mutta paksuudeltaan puolet vaimennettavasta. Tällä "kaavalla" vaimentavuus pysyi tasaisena vaimennettavan materiaalin paksuudesta riippumatta.

Eräs hieno selitys, jonka luin jossain päivän aikana, oli että kun värähtely siirtyy tuon liiman läpi toiseen jäykkään kerrokseen sen taajuus nousee, kun se ei siitä toisesta kerroksesta pääse kuitenkaan muualle kuin takaisin päin palaa se liimaan mutta on taajuusmuutoksen takia paremmin vaimennettavissa.
Lopputulos on, mikäli nyt oikein ymmärsin, että vaimenettava värähtely muuttuu lopulta lämmöksi tuossa elastisessa liimakerroksessa. Samassa oli todettu
että tätä toimintaa varten tulisi kerrosten määrässä pysyä kahdessa.

Kuitenkaan mitään erityisen paksuja liimakerroksia ei tässä suosita ja nämä kovat materiaalit eivät saisi koskettaa toisiaan muuten kuin tuon liiman kautta eli esim. kaiutin tulisi ruuvata kiinni siihen ulompaan materiaaliin, ei molempien materiaalien läpi, jottei tuo vaimennus oikosulkeudu ruuvien kautta.

Toinen pdf taasen kertoo että koko levypintaa ei ole välttämättä tarve vaimentaa, 50% vaimennus antaa lopputulokseksi 3dB heikomman vaimennuksen kuin 100% peitto.

Tässäkö siis helppo ja kotelon tai baffelin kokoluokan siedettävänä pitävä (ei siis tarvetta 5cm mdf-kerroksiin) rakenneratkaisu, onko kokemuksia?

PS. Tietoisesti tai tietämättään TapsaS on tätä käyttänyt baffeleissaan, innerin haastattelussa on maininta:
"Nyt oli ongelmana mäntybaffelin lievä eloisuus. Sen vaimentamiseksi olen huomannut hyväksi keinoksi liimata joustavalla massalla, esimerkiksi silikonilla pieniä painavia keraami- tai kivilaattoja sopiviin kohtiin. Muutamalla pienellä laatalla liiallinen elävyys asettui."
 
sihvis sanoi:
Tätä aihetta on hieman sivuttu parissa ketjussa, mutta mielestäni kyseessä on kuitenkin sen verran mielenkiintoinen/hyödyllinen asia että ihan nimetty ketju tuli tehtyä.

Tämähän olisi hifin puolella kaiutinkotelon rakentamisessa nyt sitä koulukuntaa jossa kotelon resonansseja ei koiteta hyödyntää lopputuloksessa vaan vaimentaa pois ja pyrkiä elottomaan koteloon. Peruskeinothan ovat olleet materiaalivahvuuden/massan kasvattaminen ja/tai erillisen vaimennusaineen kiinnitys materiaaliin, esim. bitumimatto yms. vaimennusmatot joita autojen hiljentämiseessä käytetään.

Tässä vaimennusmetodissa kahden materiaalin väliin tulee ohut joustava liimakerros. Materiaalit voivat olla samaa tai eri ainetta. Netistä löytämässäni pdf:ssä mittauksissa oli käytetty kokoonpanoa jossa vaimentava ainespuoli on samaa ainetta kuin vaimennettava, mutta paksuudeltaan puolet vaimennettavasta. Tällä "kaavalla" vaimentavuus pysyi tasaisena vaimennettavan materiaalin paksuudesta riippumatta.

Eräs hieno selitys, jonka luin jossain päivän aikana, oli että kun värähtely siirtyy tuon liiman läpi toiseen jäykkään kerrokseen sen taajuus nousee, kun se ei siitä toisesta kerroksesta pääse kuitenkaan muualle kuin takaisin päin palaa se liimaan mutta on taajuusmuutoksen takia paremmin vaimennettavissa.
Lopputulos on, mikäli nyt oikein ymmärsin, että vaimenettava värähtely muuttuu lopulta lämmöksi tuossa elastisessa liimakerroksessa. Samassa oli todettu
että tätä toimintaa varten tulisi kerrosten määrässä pysyä kahdessa.

Kuitenkaan mitään erityisen paksuja liimakerroksia ei tässä suosita ja nämä kovat materiaalit eivät saisi koskettaa toisiaan muuten kuin tuon liiman kautta eli esim. kaiutin tulisi ruuvata kiinni siihen ulompaan materiaaliin, ei molempien materiaalien läpi, jottei tuo vaimennus oikosulkeudu ruuvien kautta.

Toinen pdf taasen kertoo että koko levypintaa ei ole välttämättä tarve vaimentaa, 50% vaimennus antaa lopputulokseksi 3dB heikomman vaimennuksen kuin 100% peitto.

Tässäkö siis helppo ja kotelon tai baffelin kokoluokan siedettävänä pitävä (ei siis tarvetta 5cm mdf-kerroksiin) rakenneratkaisu, onko kokemuksia?

PS. Tietoisesti tai tietämättään TapsaS on tätä käyttänyt baffeleissaan, innerin haastattelussa on maininta:
"Nyt oli ongelmana mäntybaffelin lievä eloisuus. Sen vaimentamiseksi olen huomannut hyväksi keinoksi liimata joustavalla massalla, esimerkiksi silikonilla pieniä painavia keraami- tai kivilaattoja sopiviin kohtiin. Muutamalla pienellä laatalla liiallinen elävyys asettui."

Constrained-layer damping -periaate on kyllä tuttu jo useamman vuoden takaa. Olen siitä myös kirjoitellut muutaman kerran vuosien mittaan. Tuo käyttämäni joustavalla materiaalilla tapahtuva pienten kivilaattojen (klinkkereiden tms) kiinnitys on hyvä tapa vaimentaa värähtelyjä. Olen huomannut, että jos värähtelyt tappaa etulevystä mahdollisimman tehokkaasti, saattaa lopputulos olla elottoman kuuloinen. Olenkin poistanut baffeleista häiritseviä värähtelyitä asteittain lisäten esim. pieniä kivilaattoja sopiviin kohtiin ja kuunnellen välillä. Näin on helppo päästä haluttuun vaimennukseen. Stetoskooppi on hyvä apuväline kuunneltaessa kaiuttimen värähtelyjä.

Mainitsit tuossa, että voisi käyttää samaa materiaalia liimauksen kummallakin puolella. Tehokkaampaa kuitenkin on, jos materiaalit ovat tiheydeltään erilaisia. Tällöin värähtelyn siirtyminen vaikeutuu eli vaimennus on parempi.

t. Tapsa
 
Kun noiden esimerkkitekstien tekijä valmistaa materiaaleja esim. lentokoneita varten niin sama materiaali molemmin puolin liimausta on tod. näk. pakko jotta voidaan taata lopputuloksen työstettävyys ja käyttäytyminen eri tilanteissa.
Toisaalta materiaalien välillä ei saisi olla liian suurta eroa että värähtely siirtyisi materiaalista toiseeen. Toki tuo elastinen liimakerros toimii tuossa "välittäjänä" ja loiventaa värähtelyn "hyppyä" materiaalista toiseen.

Tuo vaimennuskerroksen paksuuden puolittaminenhan taas johtaa siihen että se ei ole yhtä jäykkä kuin vaimennettava, mikä, tuota
Reducing the stiffness of a panel lowers it's resonant frequency and raises it's critical frequency, basically increasing the region for which the mass law applies.

Vieläkin näen päiväunia siitä että teettäisin nykyiset bassolaatikot joskus metallista, tarkoitus ei kuitenkaan ole tehdä soivaa kelloa, ja tämä näyttäisi hyvälle keinolle estää kotelon soimista.
---
Teen pienen päättelyhypyn. Jossain määrin tämä tapahtuu peruskaiutinkotelossakin, esim. kolmikerroksinen kotelo jossa on käytetty jäykkää limaa jolloin keskimmäinen materiaali toimii tuon elastisen liiman korvikkeena. Tämä voisi selittää sen miksi eräässäkin kaiuttimessa väitettiin pianolakkauksen parantavan äänenlaatua. Jos kyseessä oli kolmikerroksinen materiaali, tämähän saadaan jo mdf-viilu-lakka kerroksilla, niin tuo muuttaisi värähtelyn vaimentumista. Ei nyt ihan oppikirjamainen cld, mutta _mahdollisesti_ eräs sen muoto.
 
Back
Ylös