Намаляване на шума от помпата на 3D принтер: тихи модификации, които продължават

Намаляването на шума от помпата на 3D принтера обикновено започва далече от помпата: стойката, тръбите и настройката на устройството носят по-голямата част от звука. Първо фиксирайте монтажната пътека, второ преместете PWM лентата на 20-25 kHz и на трето място защитете износващата се част. Публикуваната цифра от 60 dB е по-скоро тестово условие, отколкото обещание за вашата машина, така че измервайте на 30 см преди и след всяка промяна.

Където започва намаляването на шума от помпата на 3D принтера

Помпата издава шум на три отделни места и всяко от тях има различна корекция: пътят на течността, моторът и неговото задвижване и конструкцията, към която е завинтена помпата.

Списъкът с грешки на производителя посочва пет причини, а три са проблеми с поддръжката: празен ход, котлен камък и блокиран вход, който трепери под отрицателно налягане. Другите две са несъответствие на задвижването, което добавя слаб високочестотен тон и толеранс на ротор и вал, посочени като най-големия източник от всички - дизайнерска променлива, която нито една скоба не може да излекува.

Двигателите с четки добавят втора характеристика: износването на въглеродните четки предизвиква искри и шум, а течността, достигаща междината статор-ротор, може да повреди двигателя.

Как да отделим шума на ШИМ от механичния шум

Три теста разделят източниците, преди да купите нещо. Поддържайте постоянното натоварване и променяйте само честотата на ШИМ: ако тонът се движи, шумът е електрически. Натиснете скобата, докато помпата работи: ако силата на звука се промени, рамката излъчва. Сравнете студен старт с тридесет минути работа: тътенът, който нараства със седмици, сочи мащаба, докато шумът, който започва в момента, в който резервоарът се изпразни, сочи празен ход.

Таблица 1. Източници на шум от помпата, публикувана сигнатура на всеки и тестът, който го идентифицира.

Източници: бележка от производителя за отстраняване на проблеми с шума и резюме на спецификацията; структурният ред е инженерна практика, а не публикувано измерване.

Прочетете следното:Решения за шум на микро постоянна водна помпа.

Измерете шума, преди да промените помпата

Базовата линия, взета по същия начин два пъти, бие всяка рекламирана цифра. Запишете нивото на 30 cm и 1 m при работата, която изпълнявате, със сглобена машина, и отбелязвайте разстоянието и монтажа всеки път.

Двете публикувани цифри не са сравними. Помпата от 3 V е под 60 dB на 30 cm, измерена при 5 V DC върху 5 cm гъба; помпата от 24 V е публикувана при 60 dB на 50 cm без посочени условия за монтаж. Звуковото налягане пада с около 6 dB всеки път, когато разстоянието се удвои, така че 60 dB на 50 cm е приблизително 64 dB на 30 cm в свободно поле. На съпоставима база и двете помпи не са под 60 dB.

Използвайте едно телефонно приложение за сравнение преди и след, но метър към IEC 61672-1, когато номерът ще бъде публикуван, тъй като телефонът няма заявено тегло. Преценете нивото на една ръка разстояние, където седи слушателят.

Прочетете следното:Перисталтична срещу зъбна помпа за 3D принтери.

Ударопоглъщаща инсталация за намаляване на шума от помпата на 3D принтера

Изолаторът е пружина и амортисьор заедно и се държи като механичен нискочестотен филтър: над естествената си честота той намалява предаването, при резонанс го усилва. Ето защо една и съща гумена подложка може да направи един принтер по-тих, а друг по-силен.

Амортисьорна инсталация на помпа за 3D принтер

Натоварването и геометрията са по-важни от материала. Поддържайте работната компресия в рамките на еластичния диапазон на изолатора, тъй като смачканата подложка е твърда връзка, и поддържайте естествената честота на изолатора доста под честотата, възбуждана от помпата.

Таблица 2. Свойства на еластомер за стойки на помпата, с монтирането, използвано в публикувания тест за шум.

Източници: таблици със свойства на EPDM и силикон от цитираните референции на полимери; ред за монтаж от продуктовата страница на 3 V помпа. „Не е посочено“ означава, че цитираният източник не публикува стойността.

Петте начина, по които модернизацията на амортисьорите се проваля

Преодоляване на изолатора.Болт през подложката, кабелна връзка или твърда скоба създава паралелен път и след това еластомерът не прави нищо.

Твърда тръба.Документираните условия на изпитване използват силикон 45 Shore A с отвор 2,5 mm и 350 mm вход и 250 mm изход. Късата твърда тръба предава вибрации: твърде твърдата може да не уплътни ръба, твърде меката може да се свие при засмукване.

Монтиране на грешна честота.Мека подложка под скоба за светлина може да постави естествената честота на монтажа в обхвата на възбуждане на помпата, където тя се усилва, вместо да се изолира; повече маса на скобата или амортисьор изравнява този връх.

Заобикаляне на изолатора с окабеляване.Всеки кабел или тръба, която пресича празнината, е вибрационно късо съединение; оставете обслужващ цикъл във всеки един.

Прекомерно затягане на крепежните елементи.Компресията над еластичния диапазон превръща изолатора в твърд дистанционер.

Фигура 1. Моделирана предаваемост на монтаж на помпа: вибрациите се усилват при резонанс и се отслабват само над точката на пресичане, а по-голямото затихване понижава пика.

Източник: модел на автора, използващ стандартната релация на предаване с една степен на свобода T=1 / sqrt((1 - r^2)^2 + (2 zeta r)^2) за r=f/fn, комбиниран с публикуваното откритие, че пасивният изолатор е механичен нискочестотен филтър. Модел, не измерване.

Прочетете следното:Спецификация на помпата SC2301CPW 24 V.

Тиха модификация с перисталтична помпа PWM контрол на скоростта

PWM задава скоростта според функцията и звука чрез честотата на превключване. Публикуваните начални точки са 20 kHz, лента от 20-25 kHz за безшумна работа и предупреждение, че над приблизително 30-40 kHz малък драйвер изразходва реална мощност само при превключване.

При ниско натоварване помпата навлиза в мъртва зона, където триенето и въртящият момент на натоварването я спират да стартира: тя бръмчи, загрява намотката и не се движи нищо. Задайте минималната команда над надеждната начална точка и предпочитайте драйвер, който вече обработва комутация, ограничаване на тока и плавен старт.

Тиха модификация: избор на честотна лента

Фигура 2 поставя препоръката срещу звуковата лента. Човешкият слух обхваща приблизително 20 Hz до 20 kHz, така че превключването на 20-25 kHz премахва електрическия хленч, докато над 30-40 kHz загубите при превключване започват да струват реална енергия и топлина.

Фигура 2. Публикувани ленти за превключване на ШИМ спрямо звуковия диапазон на човешкия слух.

Източници: ръководство за прилагане на PWM на производителя (20 kHz начална точка, 20-25 kHz тиха лента, загуби при превключване над приблизително 30-40 kHz); диапазон на слуха от 20 Hz до 20 kHz от цитираната акустична справка.

Окабеляване: пазете електрическия шум от принтера

Комутационният шум на мотора с четка не остава в окабеляването на помпата: в принтер той може да се свърже с термисторни сигнали или референтни напрежения на стъпков драйвер и да причини нестабилни показания. Дръжте окабеляването на помпата далеч от термистора и крайния ограничител, дръжте обратния път кратък и екранирайте дългите канали.

MCU на принтера доставят приблизително 25-40 mA на щифт и 150-200 mA през техните захранващи щифтове, докато малките помпи черпят 100-500 mA, така че вентилаторният порт се нуждае първо от потвърждение на своя MOSFET, предпазител и височина на релсата. Използвайте MOSFET с ниско логическо ниво, номинален за ток на спиране, с разклонителен предпазител и диод за обратно движение и оразмерете захранването за пусков удар: преобразувателят променя напрежението, но никога не създава ток.

Прочетете следното:Как PWM влияе на микро помпите.

Модификации за удължаване на живота

Животът се изразходва от топлина, работа на сухо и часове под натоварване, така че модификациите, които го удължават, са термични, хидравлични и работни, а не акустични.

Живот на перисталтичната помпа: защита на тръбата

Тръбата определя живота на перисталтичната помпа, а публикуваните насоки за презареждане на принтера са от няколко месеца до една година. Освободете оклузията, когато машината не работи, тъй като тръба, държана компресирана, продължава да приема компресионен комплект - механизмът, обхванат от стандартното тестване на компресионен комплект - и запазете документираната геометрия: 45 Shore A силикон, 2,5 mm отвор и 350 mm вход с 250 mm изход.

Оценките на цикъла заслужават същия скептицизъм като стойностите на шума. Страницата на продукта посочва повече от 300 000 цикъла при модел на 5 секунди включване, 3 секунди изключване, плюс отделен тест, достигащ 600 000 цикъла на доставка, докато статия за приложение цитира тестван живот от 480 000 цикъла. Отнасяйте се към всеки като към описание на теста и планирайте смяната на тръбата в часове, а не в заглавие на цикъл.

Поддръжка на зъбна помпа: хлабини и зареждане

Поддръжката на зъбната помпа започва с течността, която е едновременно смазка и лагер. Публикуваната спецификация забранява работа на сухо за повече от 20 секунди, тъй като зъбните колела се износват срещу корпуса и отворените хлабини за постоянно, а блокиран изход не спира помпата: той повишава вътрешните течове, топлина и износване. Филтрирайте входа, зареждайте преди всяко стартиране и поддържайте околния диапазон 5-45 C с въздушен поток около крайната капачка на двигателя.

Таблица 3. Модернизирани модификации, механизмът зад всяка и силата на доказателствата.

Източници: Ръководство за прилагане на PWM на производителя, ръководство за поддръжка на флуидна система, обобщение на спецификацията за 24 V и продуктова страница за 3 V; механизъм за компресиране съгласно ASTM D395.

Прочетете следното:SC2201RPW помпа за пълнене на смола.

Отстраняване на неизправности на зъбни помпи и поддръжка в зависимост от състоянието

Най-бързият начин за отстраняване на неизправности в зъбната помпа е аритметика, а не предположения: сравнете днешния поток, ток и налягане с числата, записани при пускане в експлоатация. Повечето повреди на флуидната система се дължат на пет променливи - работен обем на оборот, работно налягане, вискозитет, състояние на засмукване и работен цикъл - така че намирането коя се е движила е по-голямата част от диагнозата.

Публикуваният план за поддръжка на зъбна помпа предоставя критериите. На всеки 40 часа работа на помпата, изпълнявайте проверка на дозата по време и текущо отчитане: дозата в рамките на 5% от зададения обем, текущата в рамките на 20%. Ежеседмично проверявайте тръбата на ролковия път за плоски петна, подуване и влажни пръстени и почиствайте входната цедка. Ежемесечно проверявайте отново калибрирането след всяка смяна на течността. На всяко тримесечие сменете филтъра, проверете командата за минимален старт и проверете диода за обратно движение.

Таблица 4. Матрица за отстраняване на неизправности за помпи на принтер, изградена от публикуваните списъци с неизправности и поддръжка.

Източници: бележка на производителя за отстраняване на неизправности с шум; насоки за поддръжка на флуидна система (40-часов интервал, 5% доза и 20% текущи критерии).

Прочетете следното:Отстраняване на запушвания, мехурчета и течове.

Поредица от преоборудвания за един уикенд

Първо направете евтините, обратими стъпки и измервайте след всяка от тях, за да знаете коя промяна действително е работила.

Базово ниво.Запишете нивото на 30 cm и 1 m при работно време, плюс измерена доза, ток на двигателя, налягане на подаване и температура на околната среда.

Монтирайте.Поставете еластомерите, заредени в еластичния им диапазон, отстранете всичко, което свързва подложката, и оставете обслужващ контур във всяка тръба и кабел.

Път на течността и задвижване.Поддържайте документираната твърдост на тръбата и отвора, запълнете с наводнен вход, задайте PWM лентата на 20-25 kHz над мъртвата зона и потвърдете MOSFET, предпазителя и диода за обратно движение, ако помпата е свързана към вентилаторен порт.

Измерете отново и регистрирайте.Повторете точно базовата линия, след което я повторете след 24 часа отпечатване: промяна, която не преживее ден на топлина, не е поправка.

Прочетете следното:Безшумен, но мощен: 24 V принтерна помпа.

Какво не може да се поправи с модернизация

Най-големият публикуван източник на шум в това семейство е толерансът на ротора и вала, решен при проектирането и производството. Помпа, която е шумна при всяка скорост, наводнена или суха, няма да стане тиха поради скоба или настройка на ШИМ: посочете толеранса и го проверете на пробата.

Проблемите с поддръжката не са и акустични проблеми. Блокиран вход, котлен камък и износена тръба - всичко това повишава шума и отнема живота, така че най-евтиното намаляване на шума често е услугата, която машината вече дължи.

Пет публикувани претенции също са в конфликт и всяка трябва да бъде уредена в писмен вид, преди това ръководство да достигне до спецификация. Същите номера на моделите са описани като зъбни помпи на някои страници и перисталтични помпи на други. Един режим на работа носи три стойности на цикъла: повече от 300 000, тестван 480 000 и до 600 000. Комплектът напрежение е посочен като 3/5/8 V и като 3/6/12 V. На една страница се посочва, че няма консуматив за тръби, докато страницата на продукта описва път на флуида от силиконова тръба. Същата помпа се цитира при повече от 30 kPa и при не по-малко от 6 psi, около 41 kPa.

Прочетете следното:3,0 V или 24 V? Съвпадение на дънната платка.

Ключови изводи

Разделете трите пътя на шума, преди да купите каквото и да било: пътя на течността, задвижването на двигателя и структурата, към която е завинтена помпата.

Изолаторът е нискочестотен филтър, а не гъба: той се усилва при резонанс и отслабва над тази точка, така че натоварването, масата на скобата и геометрията са по-важни от материала.

Никога не преодолявайте изолатора: болт през подложката, кабелна връзка или твърд тръбен канал връща вибрациите обратно в рамката.

20-25 kHz е публикуваната тиха PWM лента; под надеждния старт помпата само бръмчи и загрява намотката.

Щифтовете на MCU доставят 25-40 mA, докато малките помпи черпят 100-500 mA: използвайте MOSFET с номинален ток на спиране с предпазител и диод за обратно движение, оразмерен за пусков удар.

Продължителността на живота следва същите корекции: освободете оклузията на тръбата, когато не работи, сменете тръбата на 500 часа или две трети от живота и никога не оставяйте зъбна помпа на сухо след 20 секунди.

Често задавани въпроси

Колко може да постигне намаляването на шума от помпата на 3D принтера?

Зависи кой от трите пътя носи най-силен звук, така че измервайте преди и след. Публикуваните стойности в това семейство са 60 dB или по-ниски, но те са взети на различни разстояния и монтажи, а най-големите печалби обикновено идват от премахването на съединителя, свързан със структурата, а не от вътрешността на помпата.

Защо помпата на моя 3D принтер е по-шумна от преди?

Първо проверете причините за поддръжката: котлен камък добавя прогресивно бучене, частично запушен вход предизвиква треперене, въздухът в смукателния тръбопровод прави стартирането шумно, а тръба с плоски петна или подуване променя потока и звука. Сравнете дозата и тока с зададените стойности, преди да обвините помпата.

Може ли PWM контролът на скоростта на перисталтичната помпа да намали шума сам?

Премахва електрическия хленч и нищо друго. Преместете превключващата лента на 20-25 kHz и задръжте минималната команда над мъртвата зона; ако натискането на скобата промени силата на звука, проблемът е структурен, а не електрически.

Как да спра вибрациите на помпата да достигнат до рамката на принтера?

Монтирайте помпата върху еластомерен изолатор, зареден в нейния еластичен диапазон, отстранете паралелни пътища като болт през подложката или твърда тръба, оставете обслужващ контур във всяка тръба и кабел и добавете маса, ако скобата е лека. След това измерете отново на същото разстояние.

Колко дълго издържа тръбата на перисталтичната помпа в 3D принтер?

Публикуваните насоки за презареждане на принтера са от няколко месеца до една година, а планът за поддръжка изисква подмяна на 500 часа или две трети от изчисления живот на тръбата. Проверявайте го всяка седмица за плоски петна, подуване и влажни пръстени.

Какво трябва да проверя първо, когато зъбна помпа спре да доставя?

Проверете в публикувания ред на повреда: работа на сухо след 20 секунди, което отваря постоянно хлабините; блокиран изход, който повишава теча и топлината, вместо да спира помпата; блокиран входен филтър; и течност, която е твърде студена или твърде гъста. Потокът и токът спрямо базовата линия разделят износването от запушването.