Introduzione
Le VibrazioniUn processo meccanico di oscillazione è chiamato vibrazione. La vibrazione è un fenomeno meccanico in cui si verificano oscillazioni intorno a un punto di equilibrio. In molti casi, le vibrazioni sono indesiderate, perché sprecano energia e creano suoni indesiderati. Ad esempio, i movimenti vibratori dei motori, dei motori elettrici o di qualsiasi dispositivo meccanico in funzione sono tipicamente indesiderati. Tali vibrazioni possono essere causate da squilibri nelle parti rotanti, da attriti non uniformi o dall'ingranamento dei denti degli ingranaggi. In genere, una progettazione accurata riduce al minimo le vibrazioni indesiderate.vibrazioni meccaniche derivano naturalmente da eccitazioni sismiche, ad esempio, e sono presenti in quasi tutti i sistemi tecnici e automobilistici. Esse incidono notevolmente sulla sopravvivenza delle strutture ingegneristiche, possono danneggiare le macchine poste nelle vicinanze e sono spesso accompagnate da rumori fastidiosi. Per evitare queste interruzioni, si utilizzano tamponi in gomma per disaccoppiare la struttura principale dal terreno.
Nelle applicazioni reali, i prodotti tecnici in elastomero sono generalmente soggetti a carichi meccanici statici e dinamici. A seconda dell'applicazione, il carico statico e dinamico può variare in un ampio intervallo. Il carico statico è spesso legato al peso proprio del prodotto e può variare nel tempo (ad esempio, autovettura con 1-4 passeggeri, serbatoio del carburante vuoto o pieno). Le VibrazioniUn processo meccanico di oscillazione è chiamato vibrazione. La vibrazione è un fenomeno meccanico in cui si verificano oscillazioni intorno a un punto di equilibrio. In molti casi, le vibrazioni sono indesiderate, perché sprecano energia e creano suoni indesiderati. Ad esempio, i movimenti vibratori dei motori, dei motori elettrici o di qualsiasi dispositivo meccanico in funzione sono tipicamente indesiderati. Tali vibrazioni possono essere causate da squilibri nelle parti rotanti, da attriti non uniformi o dall'ingranamento dei denti degli ingranaggi. In genere, una progettazione accurata riduce al minimo le vibrazioni indesiderate.vibrazioni dovute al motore acceso del veicolo e ai processi di guida sovrappongono un carico meccanico dinamico oscillante. Possono verificarsi tutte le modalità di carico statico, come compressione, trazione e taglio.
Il trasferimento di queste condizioni operative reali dalla pratica al laboratorio può essere facilmente eseguito con il sistema DMA GABO ad alta forza Eplexor®. Tuttavia, per alcune applicazioni come i nastri trasportatori in gomma, le cinghie di trasmissione o i tamponi gomma-metallo, il normale utilizzo è caratterizzato da un pre-carico statico smallsuperiore al carico dinamico effettivo. Tali profili di carico causano complicazioni per l'analisi delle proprietà meccaniche del componente esaminato, poiché si verifica una temporanea perdita di contatto tra il campione e il portacampioni in modalità di compressione. In questo caso, di solito non è possibile eseguire test corretti e privi di artefatti.
Grazie ad appositi portacampioni, il DMA GABO ad alta forza Eplexor® può superare questa limitazione tecnica. Ne diamo una dimostrazione con un'applicazione reale.
I tamponi gomma-metallo sono utilizzati per isolare gli urti e le VibrazioniUn processo meccanico di oscillazione è chiamato vibrazione. La vibrazione è un fenomeno meccanico in cui si verificano oscillazioni intorno a un punto di equilibrio. In molti casi, le vibrazioni sono indesiderate, perché sprecano energia e creano suoni indesiderati. Ad esempio, i movimenti vibratori dei motori, dei motori elettrici o di qualsiasi dispositivo meccanico in funzione sono tipicamente indesiderati. Tali vibrazioni possono essere causate da squilibri nelle parti rotanti, da attriti non uniformi o dall'ingranamento dei denti degli ingranaggi. In genere, una progettazione accurata riduce al minimo le vibrazioni indesiderate.vibrazioni. Sono realizzati in diversi materiali di gomma e sono disponibili in molte forme e dimensioni. La Figura 1 mostra due diversi tipi di tamponi cilindrici in gomma-metallo. Un tampone in gomma-metallo con due prigionieri è lungo 25 mm e ha un diametro di 20 mm. Un tampone in gomma-metallo con un perno e un foro filettato è lungo 40 mm e ha un diametro di 40 mm.
Per montare il tampone in gomma-metallo sul DMA GABO ad alta forza Eplexor® si utilizzano appositi portacampioni con prolunghe. La Figura 2 mostra un tampone cilindrico in gomma-metallo montato con un perno e un foro filettato sul DMA GABO High-Force Eplexor®.
Il time sweep è stato eseguito a temperatura ambiente e a una frequenza di 10 Hz. Il carico statico è stato aumentato a intervalli di tempo di 120 secondi in diversi step da 0 N a 140 N e poi diminuito a 7 N. Il carico dinamico è stato mantenuto costante durante l'intera misurazione a 200 N. La Figura 3 mostra il profilo temporale dei carichi statici e dinamici durante la misurazione, rispettivamente Fstat e Fdyn.
Le deformazioni meccaniche esistenti all'interno del tampone gomma-metallo possono essere ricavate tenendo conto dei fattori geometrici. La Figura 4 mostra la deformazione statica εstat in blu e la deformazione dinamica εdyn in rosso.
Si può notare che la deformazione statica rimane smaller quasi tutta la durata della misurazione rispetto alla deformazione dinamica. L'uso di adeguati portacampioni impedisce una temporanea perdita di contatto tra il campione e il portacampioni. Pertanto, questa configurazione di misura consente di trasferire in modo affidabile le reali condizioni operative del tampone gomma-metallo dalla pratica al laboratorio. È ora possibile trarre conclusioni affidabili (prive di artefatti) sul reale comportamento meccanico del tampone gomma-metallo durante l'applicazione.
La Figura 5 mostra il profilo temporale del modulo di elasticità |E*| e del fattore di perdita tanδ per il tampone gomma-metallo a temperatura ambiente e a una frequenza di 10 Hz. Il modulo di elasticità |E*| diminuisce nel tempo. In funzione del tempo di misurazione della sollecitazione dinamica, si verifica una deformazione ε(t) del tampone gomma-metallo dipendente dal tempo. Questo comportamento ricorda i test di creep. Il creep è associato a un aumento della deformazione sotto un carico costante (vedi figura 4). Poiché il carico dinamico è costante nel tempo, secondo la legge di Hooke, il modulo di elasticità |E*| deve diminuire. I diversi pesi trasportati, simulati attraverso diversi carichi statici, influenzano appena il modulo di elasticità |E*| perché sono smaller rispetto al carico dinamico.
Il fattore di perdita tanδ diminuisce nel tempo perché l'attrito interno si riduce. Il campione si rilassa.
Conclusione
È stato dimostrato che le situazioni di carico reali per applicazioni come i tamponi gomma-metallo - in cui l'uso normale è caratterizzato da un pre-carico statico smallsuperiore al carico dinamico effettivo - possono essere facilmente testate per mezzo del DMA GABO High-Force Eplexor®. Il DMA GABO High-Force Eplexor® fornisce risultati accurati e privi di artefatti grazie alla sua versatilità e all'idoneità dei portacampioni utilizzati.
Il DMA GABO High-Force Eplexor® offre il vantaggio unico di testare correttamente non solo i materiali semplici e di base, ma anche i prodotti finiti durante il funzionamento.