کتاب رهیافتی بر فنرهای پنیوماتیک اثر محمدحسین قائدشرف نشر آریا دانش

ارتعاش پدیده‌ای است که طی آن انرژی‌های جنبشی و پتاسیل در یک سیستم متناوباً به یکدیگر تبدیل می‌شوند، بنابراین تمام سیستم‌ها وماشین‌آلاتی که دارای حرکت و چرخش هستند مستعد ایجاد ارتعاش خواهند بود؛ لذا در طراحی اغلب ماشین‌آلات و سازه‌های صنعتی بایستی رفتارنوسانی مدنظر باشد. ارتعاشات به وجود آمده در ماشین آلات اغلب بر ۲ گونه‌اند: آنهایی که جهت مقاصد خاصی ایجاد می‌شوند مانند سرندها، ماشین‌آلات بوجاری، ویبراتورها وکانوایوهای رزنانسی و آنهایی که به صورت نا‌خواسته در حین کارکرد ماشین ایجاد می‌شوند، مانند ارتعاشات ایجاد شده در فن‌ها، میکسرها، درایرها و دستگاه های سانتریفیوژ. هر دو نوع ارتعاشات نامبرده شده در صورت انتقال ارتعاش به نقاط حساس ممکن است سبب خسارت به قسمت های مختلف دستگاه و یا فونداسیون شود. تاکنون روشهای مختلفی برای کاهش ارتعاش بکار برده شده‌اند مانند اضافه کردن بلوک‌های اینرسی، فنرهای فلزی‌، الاستومرها، فنرهای بادی و... در این میان فنرهای بادی دارای مزایای بسیار هستند؛ از قبیل کاهش هزینه‌ها، عمر طولانی‌تر و مزیت قابل توجه آنان فرکانس طبیعی پایین است که باعث کاهش قابل ملاحظه‌ی ارتعاشات می‌‌گردد، همچنین این فنر دارای خاصیت جذب ارتعاش در محدوده‌ای از نیرو نیز می‌باشند بدون آنکه فرکانس طبیعی آن تغییر چندانی داشته باشد در حالیکه فنرهای فلزی تنها برای یک‌ شرایط بارگذاری خاص طراحی شده‌اند. از فنرهای بادی می‌توان به عنوان محرک نیز استفاده نمود. به صورت یک قاعده کلی، فرکانس طبیعی یک سیستم لرزه‌‌گیر به همراه جسم باید به طور اساسی پائین تر از فرکانس تحریک باشد. میزان تغییر فرم‌لرزه گیر تحت وزن جسم‌ نگهداری شده نسبت عکس با مربع فرکانس طبیعی دارد. بنابراین تغییر فرم استاتیکی زمانیکه فرکانس طبیعی پایین باشد، زیاد است. ترکیب این دو نیازمندی، یکی تغییر فرم استاتیکی بزرگ و دیگری ظرفیت تحمل بار‌گذاری بالا نیاز به ذخیره مقدار زیادی از انرژی پتاسیل درلرزه گیر دارد. موادی که برای ساختن فنرهای مکانیکی به کار برده می‌شود دارای محدودیت ظرفیت ذخیره انرژی بر واحد حجم ماده هستند. بنابراین فنرهایی که باید نیروهای بالایی را تحمل کنند و همچنین میزان تغییر فرم استاتیکی بالایی داشته باشند بسیار حجیم هستند. یک فنر پنوماتیکی فنری می‌باشد که گاز را به عنوان عنصر ارتجاعی به کار می‌برد. از آنجائیکه که گاز کاربردی معمولا هوا می‌باشد اینگونه فنرها معمولا فنرهای هوایی نامیده می شوند. آن‌ها نیاز به تغییر فرم استاتیکی بالایی ندارند به این دلیل که گاز می‌تواند تا فشارلازم برای تحمل نیرو فشرده شود و با این حال باعث حفظ سختی پایین می‌گردد که برای ارتعاشگیری لازم می‌باشد. میزان ذخیره انرژی پتانسیل در این نوع از فنرها، کاربرد آنها در سیستم ‌های ارتعاشی با فرکانس طبیعی پایین که تقریباً ۱۰ برابر کمتر از فرکانس طبیعی سیستم‌هایی است که فنرهای مکانیکی از جنس فولاد و لاستیک را به کار می‌برند، مقدور می‌باشد. فایرستون فنرهای هوایی را در سال ۱۹۳۰ به صورت فنر با بازده بالا (به عنوان جذب‌کننده ارتعاش) برای کاربرد در سیستم ‌تعلیق خودرو گسترش داد. فنرهای Airide، در سیستم تعلیق خودرو باعث کاهش مقدار شاکهای جاده و انتقال به خودرو می‌شود. Airstrok®actuators, Airmount®isolators, Airide®springs، نشان‌های بازرگانی فایرستون برای یک محصول به نام Airspring (فنرهای بادی) می‌باشند. کاربرد فنرهای بادی (به عنوان محرک یا جذب کننده ارتعاش وارده به خودرو) مشخص می‌کند که چه نامی به آن اطلاق شود. فنرهای بادی از نوعTriple convoluted و Reversible نباید به عنوان ارتعاشگیرهای بادی بدون مشورت سازنده آنها به کار برده شوند. محرکها و ارتعاشگیر‌های بادی قادر به ایجاد یا تحمل نیروی تا میزان ۰۰۰/۱۰۰ پوند و کورس تا ۱۴ اینچ می‌باشند. در منوآلهای مهندسی جزئیات و خصوصیات عملکردی برای بسیاری ازفنرهای بادی استاندارد همراه با جزئیات و روش انتخاب و استفاده از این محصولات آورده شده است.