Úvod
Mechanické VibraceMechanický proces kmitání se nazývá vibrace. Vibrace je mechanický jev, při kterém dochází ke kmitání kolem rovnovážného bodu. V mnoha případech jsou vibrace nežádoucí, plýtvají energií a vytvářejí nežádoucí zvuk. Nežádoucí jsou například vibrační pohyby motorů, elektromotorů nebo jakéhokoli mechanického zařízení v provozu. Takové vibrace mohou být způsobeny nerovnováhou rotujících částí, nerovnoměrným třením nebo zasekáváním zubů ozubených kol. Pečlivé konstrukce obvykle minimalizují nežádoucí vibrace.vibrace vznikají přirozeně např. při zemětřesení a vyskytují se téměř ve všech technických a automobilových systémech. Významně ovlivňují odolnost technických konstrukcí, mohou poškodit stroje umístěné v jejich blízkosti a často jsou doprovázeny rušivým hlukem. Aby se těmto poruchám zabránilo, používají se gumokovové nárazníky, které oddělují hlavní konstrukci od země.
V reálných aplikacích jsou technické elastomerové výrobky zpravidla vystaveny jak: statickému, tak dynamickému mechanickému zatížení. V závislosti na aplikaci se statické a dynamické zatížení může pohybovat v širokém rozmezí. Statické zatížení poměrně často souvisí s vlastní hmotností výrobku a může se měnit v čase (např. osobní automobil s 1 až 4 cestujícími, palivová nádrž: prázdná nebo plná). VibraceMechanický proces kmitání se nazývá vibrace. Vibrace je mechanický jev, při kterém dochází ke kmitání kolem rovnovážného bodu. V mnoha případech jsou vibrace nežádoucí, plýtvají energií a vytvářejí nežádoucí zvuk. Nežádoucí jsou například vibrační pohyby motorů, elektromotorů nebo jakéhokoli mechanického zařízení v provozu. Takové vibrace mohou být způsobeny nerovnováhou rotujících částí, nerovnoměrným třením nebo zasekáváním zubů ozubených kol. Pečlivé konstrukce obvykle minimalizují nežádoucí vibrace.Vibrace způsobené běžícím motorem vozidla a jízdními procesy překrývají kmitavé dynamické mechanické zatížení. Mohou probíhat všechny režimy statického zatížení, jako je tlak, tah a smyk.
Přenesení takových reálných provozních podmínek z praxe do laboratoře lze snadno provést pomocí systému High-Force DMA Gabo Eplexor®. Pro některé aplikace, jako jsou pryžové dopravníkové pásy, hnací řemeny nebo pryžokovové nárazníky, je však při běžném použití charakteristické statické předpětí menší než skutečné dynamické zatížení. Takové profily zatížení způsobují komplikace při analýze mechanických vlastností zkoumané součásti, protože dochází k dočasné ztrátě kontaktu mezi vzorkem a držákem vzorku v kompresním režimu. Správné zkoušení bez artefaktů není v tomto případě obvykle snadno možné.
Díky vhodným držákům vzorků lze pomocí přístroje High-Force DMA Gabo Eplexor® toto technické omezení překonat. Ukažme si to na reálné aplikaci.
Gumokovové nárazníky se používají k izolaci nárazů a izolaci vibrací. Vyrábějí se z různých pryžových materiálů a jsou k dispozici v mnoha tvarech a velikostech. Obrázek 1 ukazuje dva různé typy válcových pryžokovových tlumičů. Pryžokovový nárazník se dvěma šrouby je dlouhý 25 mm a má průměr 20 mm. Gumokovový nárazník s jedním šroubem a jedním otvorem se závitem je dlouhý 40 mm a má průměr 40 mm.
K montáži pryžokovového nárazníku na přístroj High-Force se používají vhodné držáky vzorků s nástavci DMA Gabo Eplexor®. Obrázek 2 ukazuje namontovaný válcový pryžokovový nárazník s jedním šroubem a jedním otvorem se závitem na přístroji High-Force DMA Gabo Eplexor®.
Časové měření bylo provedeno při pokojové teplotě a frekvenci 10 Hz. Statické zatížení bylo zvyšováno v časových intervalech 120 s v různých krocích od 0 N do 140 N a poté sníženo na 7 N. Dynamické zatížení bylo po celou dobu měření udržováno na konstantní hodnotě 200 N. Na obr. 3 je znázorněn časový profil statického a dynamického zatížení během měření, Fstat, resp.
Existující mechanické deformace v pryžokovovém nárazníku lze odvodit s ohledem na geometrické faktory. Na obrázku 4 je modře znázorněna statická deformace εstat a červeně dynamická deformace εdyn.
Je vidět, že statická deformace zůstává téměř po celou dobu měření menší než dynamická deformace. Použití vhodných držáků vzorku zabraňuje dočasné ztrátě kontaktu mezi vzorkem a držákem vzorku. Tato měřicí sestava proto umožňuje spolehlivě přenést skutečné provozní podmínky pryžokovového nárazníku z praxe do laboratoře. Nyní je možné vyvodit spolehlivé závěry (bez artefaktů) o skutečném mechanickém chování pryžokovového nárazníku během aplikace.
Obrázek 5 ukazuje časový profil modulu pružnosti |E*| a ztrátového činitele tanδ pro pryžokovový nárazník při pokojové teplotě a frekvenci 10 Hz. Modul pružnostiKomplexní modul pružnosti (pružná složka), modul skladování nebo G' je "reálná" část vzorků celkového komplexního modulu pružnosti. Tato pružná složka udává pevnou nebo fázovou odezvu měřeného vzorku. Modul pružnosti |E*| v čase klesá. V závislosti na době měření dynamického napětí dochází k časově závislé deformaci ε(t) pryžokovového nárazníku. Toto chování připomíná zkoušky tečení. CreepCreep popisuje plastickou deformaci závislou na čase a teplotě při působení konstantní síly. Při působení konstantní síly na pryžovou směs není počáteční deformace vzniklá působením síly pevně daná. Deformace se s časem zvětšuje.Creep je spojen s nárůstem deformace při konstantním zatížení (viz obrázek 4). Protože dynamické zatížení je v čase konstantní, musí podle Hookova zákona Modul pružnostiKomplexní modul pružnosti (pružná složka), modul skladování nebo G' je "reálná" část vzorků celkového komplexního modulu pružnosti. Tato pružná složka udává pevnou nebo fázovou odezvu měřeného vzorku. modul pružnosti |E*| klesat. Různá přenášená zatížení, simulovaná různými statickými zatíženími, téměř neovlivňují Modul pružnostiKomplexní modul pružnosti (pružná složka), modul skladování nebo G' je "reálná" část vzorků celkového komplexního modulu pružnosti. Tato pružná složka udává pevnou nebo fázovou odezvu měřeného vzorku. modul pružnosti |E*|, protože jsou menší než dynamické zatížení.
Ztrátový činitel tanδ se v průběhu času snižuje, protože se snižuje vnitřní tření. Vzorek relaxuje.
Závěr
Bylo prokázáno, že reálné zatěžovací situace u aplikací, jako jsou pryžokovové nárazníky - kde je běžné použití charakterizováno statickým předběžným zatížením menším než skutečné dynamické zatížení - lze snadno testovat pomocí přístroje High-Force DMA Gabo Eplexor®. Přístroj High-Force DMA Gabo Eplexor® poskytuje díky své univerzálnosti a vhodnosti použitých držáků vzorků přesné výsledky bez artefaktů.
High-Force DMA Gabo Eplexor® nabízí jedinečnou výhodu správného testování nejen jednoduchých a základních materiálů, ale i hotových výrobků za provozu.