Εισαγωγή
Οι μηχανικές δονήσεις προκύπτουν φυσικά από σεισμικές διεγέρσεις, π.χ., και εμφανίζονται σε όλα σχεδόν τα τεχνικά συστήματα και τα συστήματα αυτοκινήτων. Επηρεάζουν σημαντικά την επιβιωσιμότητα των τεχνικών κατασκευών, μπορεί να προκαλέσουν βλάβες στα μηχανήματα που είναι τοποθετημένα κοντά και συχνά συνοδεύονται από ενοχλητικό θόρυβο. Για την αποφυγή αυτών των διαταραχών, χρησιμοποιούνται προφυλακτήρες από ελαστικό μέταλλο για την αποσύνδεση της κύριας κατασκευής από το έδαφος.
Στις πραγματικές εφαρμογές, τα τεχνικά ελαστομερή προϊόντα υπόκεινται γενικά σε: στατικά και δυναμικά μηχανικά φορτία. Ανάλογα με την εφαρμογή, το στατικό και το δυναμικό φορτίο μπορεί να ποικίλλει σε μεγάλο εύρος. Το στατικό φορτίο σχετίζεται αρκετά συχνά με το ίδιο το βάρος ενός προϊόντος και μπορεί να μεταβάλλεται με το χρόνο (π.χ. επιβατικό αυτοκίνητο με 1 έως 4 επιβάτες, δεξαμενή καυσίμου: άδεια ή γεμάτη). Οι δονήσεις που οφείλονται στον κινητήρα του οχήματος και στις διαδικασίες οδήγησης επιθέτουν ένα ταλαντευόμενο δυναμικό μηχανικό φορτίο. Μπορούν να λάβουν χώρα όλοι οι στατικοί τρόποι φόρτισης, όπως συμπίεση, εφελκυσμός και διάτμηση.
Η μεταφορά τέτοιων πραγματικών συνθηκών λειτουργίας από την πράξη στο εργαστήριο μπορεί εύκολα να πραγματοποιηθεί με το σύστημα High-Force DMA GABO Eplexor®. Ωστόσο, για ορισμένες εφαρμογές, όπως οι ελαστικοί ιμάντες μεταφοράς, οι ιμάντες κίνησης ή οι ελαστικοί-μεταλλικοί προφυλακτήρες, η κανονική χρήση χαρακτηρίζεται από ένα στατικό προφορτίο smaller από το πραγματικό δυναμικό φορτίο. Τέτοια προφίλ φορτίου προκαλούν επιπλοκές για την ανάλυση των μηχανικών ιδιοτήτων του εξεταζόμενου εξαρτήματος, επειδή συμβαίνει προσωρινή απώλεια επαφής μεταξύ του δείγματος και της υποδοχής δείγματος στη λειτουργία συμπίεσης. Ο σωστός έλεγχος χωρίς τεχνουργήματα δεν είναι συνήθως εύκολα εφικτός σε αυτή την περίπτωση.
Χάρη στις κατάλληλες υποδοχές δειγμάτων, το High-Force DMA GABO Eplexor® μπορεί να ξεπεράσει αυτόν τον τεχνικό περιορισμό. Ας το δείξουμε αυτό με μια πραγματική εφαρμογή.
Οι προφυλακτήρες από καουτσούκ-μέταλλο χρησιμοποιούνται για τη μόνωση των κραδασμών και την απομόνωση των δονήσεων. Κατασκευάζονται από διάφορα υλικά από καουτσούκ και διατίθενται σε πολλά σχήματα και μεγέθη. Στο Σχήμα 1 παρουσιάζονται δύο διαφορετικοί κυλινδρικοί τύποι ρυθμιστών καουτσούκ-μετάλλου. Ένα ρυθμιστικό από καουτσούκ-μέταλλο με δύο μπουλόνια με καρφιά έχει μήκος 25 mm και διάμετρο 20 mm. Ένα ρυθμιστικό από καουτσούκ-μέταλλο με ένα μπουλόνι με καρφιά και μία οπή με σπείρωμα έχει μήκος 40 mm και διάμετρο 40 mm.
Για την τοποθέτηση του ελαστικομεταλλικού ρυθμιστή στο High-Force DMA GABO Eplexor® χρησιμοποιούνται κατάλληλες υποδοχές δειγμάτων με τεμάχια προέκτασης. Το σχήμα 2 δείχνει ένα τοποθετημένο κυλινδρικό ελαστικό-μεταλλικό ρυθμιστικό με ένα μπουλόνι και μια οπή με σπείρωμα στο High-Force DMA GABO Eplexor®.
Η χρονική σάρωση πραγματοποιήθηκε σε θερμοκρασία δωματίου και συχνότητα 10 Hz. Το στατικό φορτίο αυξήθηκε σε χρονικά διαστήματα των 120 δευτερολέπτων σε διάφορα βήματα από 0 N έως 140 N και στη συνέχεια μειώθηκε στα 7 N. Το δυναμικό φορτίο διατηρήθηκε σταθερό καθ' όλη τη διάρκεια της μέτρησης στα 200 N. Στο Σχήμα 3 παρουσιάζεται το χρονικό προφίλ των στατικών και δυναμικών φορτίων κατά τη διάρκεια της μέτρησης, Fstat και Fdyn αντίστοιχα.
Οι υφιστάμενες μηχανικές τάσεις εντός του ρυθμιστικού διάκενου ελαστικού-μετάλλου μπορούν να προκύψουν λαμβάνοντας υπόψη τους γεωμετρικούς παράγοντες. Στο σχήμα 4 παρουσιάζεται η στατική παραμόρφωση εstat με μπλε χρώμα και η δυναμική παραμόρφωση εdyn με κόκκινο χρώμα.
Μπορεί να διαπιστωθεί ότι η στατική παραμόρφωση παραμένει smaller σχεδόν καθ' όλη τη διάρκεια της μέτρησης σε σχέση με τη δυναμική παραμόρφωση. Η χρήση κατάλληλων υποδοχέων δείγματος αποτρέπει την προσωρινή απώλεια επαφής μεταξύ του δείγματος και του υποδοχέα δείγματος. Συνεπώς, η εν λόγω διάταξη μέτρησης επιτρέπει τη μεταφορά των πραγματικών συνθηκών λειτουργίας του ρυθμιστή ελαστικού-μετάλλου από την πράξη στο εργαστήριο με αξιόπιστο τρόπο. Είναι πλέον δυνατή η εξαγωγή αξιόπιστων συμπερασμάτων (απαλλαγμένων από τεχνουργήματα) σχετικά με την πραγματική μηχανική συμπεριφορά του ρυθμιστικού διαφράγματος καουτσούκ-μετάλλου κατά την εφαρμογή.
Στο Σχήμα 5 παρουσιάζεται το χρονικό προφίλ του μέτρου ελαστικότητας |E*| και του συντελεστή απωλειών tanδ για το ρυθμιστικό διάλυμα καουτσούκ-μετάλλου σε θερμοκρασία δωματίου και συχνότητα 10 Hz. Το μέτρο ελαστικότητας |E*| μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Ως συνάρτηση του χρόνου μέτρησης της δυναμικής τάσης, εμφανίζεται μια χρονικά εξαρτώμενη παραμόρφωση ε(t) του ρυθμιστικού διάμεσου ελαστικού-μετάλλου. Η συμπεριφορά αυτή θυμίζει δοκιμές ερπυσμού. Ο ερπυσμός συνδέεται με αύξηση της παραμόρφωσης υπό σταθερό φορτίο (βλέπε σχήμα 4). Δεδομένου ότι το δυναμικό φορτίο είναι σταθερό με την πάροδο του χρόνου, σύμφωνα με το νόμο του Hooke, το μέτρο ελαστικότητας |E*| πρέπει να μειώνεται. Τα διαφορετικά βάρη που μεταφέρονται, τα οποία προσομοιώνονται μέσω διαφορετικών στατικών φορτίων, επηρεάζουν ελάχιστα το μέτρο ελαστικότητας |E*| επειδή είναι smaller από το δυναμικό φορτίο.
Ο συντελεστής απωλειών tanδ μειώνεται με την πάροδο του χρόνου επειδή μειώνεται η εσωτερική τριβή. Το δείγμα χαλαρώνει.
Συμπέρασμα
Αποδείχθηκε ότι οι πραγματικές καταστάσεις φόρτισης για εφαρμογές όπως οι ρυθμιστές ελαστικού-μετάλλου - όπου η κανονική χρήση χαρακτηρίζεται από στατικό προφορτίο smaller από το πραγματικό δυναμικό φορτίο - μπορούν εύκολα να δοκιμαστούν με το High-Force DMA GABO Eplexor®. Το High-Force DMA GABO Eplexor® παρέχει αποτελέσματα που είναι ακριβή και απαλλαγμένα από τεχνουργήματα λόγω της ευελιξίας του και της καταλληλότητας των χρησιμοποιούμενων υποδοχέων δειγμάτων.
Το High-Force DMA GABO Eplexor® προσφέρει το μοναδικό πλεονέκτημα της σωστής δοκιμής όχι μόνο απλών και βασικών υλικών, αλλά και τελικών προϊόντων κατά τη λειτουργία.