Inledning
Mekaniska VibrationerEn mekanisk process av svängning kallas vibration. Vibration är ett mekaniskt fenomen som innebär att svängningar uppstår kring en jämviktspunkt. I många fall är vibrationer oönskade, slösar energi och skapar oönskat ljud. Till exempel är vibrationsrörelserna hos motorer, elmotorer eller andra mekaniska anordningar som är i drift vanligtvis oönskade. Sådana vibrationer kan orsakas av obalanser i de roterande delarna, ojämn friktion eller att kugghjulen griper in i varandra. Noggrann design minimerar vanligtvis oönskade vibrationer.vibrationer uppstår naturligt, t.ex. vid jordbävningar, och förekommer i nästan alla tekniska system och fordonssystem. De påverkar avsevärt konstruktionernas överlevnadsförmåga, kan skada maskiner som är placerade i närheten och åtföljs ofta av störande buller. För att undvika dessa störningar används buffertar av gummimetaller för att frikoppla huvudstrukturen från marken.
I verkliga tillämpningar utsätts tekniska elastomerprodukter i allmänhet för både statiska och dynamiska mekaniska belastningar. Beroende på applikationen kan den statiska och dynamiska belastningen variera över ett brett område. Den statiska belastningen är ofta relaterad till produktens egen vikt och kan förändras med tiden (t.ex. personbil med 1 till 4 passagerare, bränsletank: tom eller full). VibrationerEn mekanisk process av svängning kallas vibration. Vibration är ett mekaniskt fenomen som innebär att svängningar uppstår kring en jämviktspunkt. I många fall är vibrationer oönskade, slösar energi och skapar oönskat ljud. Till exempel är vibrationsrörelserna hos motorer, elmotorer eller andra mekaniska anordningar som är i drift vanligtvis oönskade. Sådana vibrationer kan orsakas av obalanser i de roterande delarna, ojämn friktion eller att kugghjulen griper in i varandra. Noggrann design minimerar vanligtvis oönskade vibrationer.Vibrationer på grund av att fordonets motor går och körprocesser överlagrar en oscillerande dynamisk mekanisk belastning. Alla statiska belastningsformer såsom kompression, drag och skjuvning kan förekomma.
Att överföra sådana verkliga driftsförhållanden från praktiken till laboratoriet kan enkelt utföras med High-Force DMA Gabo Eplexor® -systemet. För vissa applikationer, t.ex. transportband av gummi, drivremmar eller buffertar av gummi och metall, kännetecknas dock normal användning av en statisk förbelastning som är mindre än den faktiska dynamiska belastningen. Sådana lastprofiler orsakar komplikationer vid analys av de mekaniska egenskaperna hos den undersökta komponenten eftersom det uppstår en tillfällig förlust av kontakten mellan provet och provhållaren i kompressionsläget. Korrekt provning utan artefakter är vanligtvis inte möjlig i det här fallet.
Tack vare lämpliga provhållare kan High-Force DMA Gabo Eplexor® övervinna denna tekniska begränsning. Låt oss demonstrera detta med en verklig applikation.
Gummimetallbuffertar används för att isolera stötar och dämpa VibrationerEn mekanisk process av svängning kallas vibration. Vibration är ett mekaniskt fenomen som innebär att svängningar uppstår kring en jämviktspunkt. I många fall är vibrationer oönskade, slösar energi och skapar oönskat ljud. Till exempel är vibrationsrörelserna hos motorer, elmotorer eller andra mekaniska anordningar som är i drift vanligtvis oönskade. Sådana vibrationer kan orsakas av obalanser i de roterande delarna, ojämn friktion eller att kugghjulen griper in i varandra. Noggrann design minimerar vanligtvis oönskade vibrationer.vibrationer. De är tillverkade av olika gummimaterial och finns i många olika former och storlekar. Figur 1 visar två olika cylindriska gummimetallbuffertar. En gummimetallbuffert med två pinnbultar är 25 mm lång och har en diameter på 20 mm. En gummimetallbuffert med en pinnbult och ett gängat hål är 40 mm lång och har en diameter på 40 mm.
Lämpliga provhållare med förlängningsstycken används för att montera gummimetallbufferten på High-Force DMA Gabo Eplexor®. Figur 2 visar en monterad cylindrisk gummimetallbuffert med en pinnbult och ett gängat hål på High-Force DMA Gabo Eplexor®.
Tidssvepningen utfördes vid rumstemperatur och en frekvens på 10 Hz. Den statiska belastningen ökades i tidsintervaller om 120 sekunder i olika steg från 0 N till 140 N och minskades sedan till 7 N. Den dynamiska belastningen hölls konstant under hela mätningen på 200 N. Figur 3 visar tidsprofilen för de statiska och dynamiska belastningarna under mätningen, Fstat respektive Fdyn.
De befintliga mekaniska töjningarna i gummimetallbufferten kan härledas genom att ta hänsyn till de geometriska faktorerna. Figur 4 visar den statiska töjningen εstat i blått och den dynamiska töjningen εdyn i rött.
Man kan se att den statiska töjningen förblir mindre än den dynamiska töjningen under nästan hela mätningen. Användningen av lämpliga provhållare förhindrar en tillfällig förlust av kontakten mellan provet och provhållaren. Denna mätuppställning gör det därför möjligt att på ett tillförlitligt sätt överföra de verkliga driftsförhållandena för gummimetallbufferten från praktiken till laboratoriet. Det är nu möjligt att dra tillförlitliga slutsatser (fria från artefakter) om gummimetallbuffertens verkliga mekaniska beteende under applicering.
Figur 5 visar den temporala profilen för elasticitetsmodulen |E*| och förlustfaktorn tanδ för gummimetallbufferten vid rumstemperatur och en frekvens på 10 Hz. Elasticitetsmodulen |E*| minskar över tiden. Som en funktion av mättiden för den dynamiska spänningen uppstår en tidsberoende deformation ε(t) av gummimetallbufferten. Detta beteende påminner om kryptest. Krypningen är förknippad med en ökning av deformationen under en konstant belastning (se figur 4). Eftersom den dynamiska belastningen är konstant över tiden, enligt Hookes lag, måste elasticitetsmodulen |E*| minska. De olika vikter som bärs, simulerade genom olika statiska belastningar, påverkar knappast elasticitetsmodulen |E*| eftersom de är mindre än den dynamiska belastningen.
Förlustfaktorn tanδ minskar över tiden eftersom den inre friktionen minskar. Provet slappnar av.
Slutsats
Det visades att verkliga belastningssituationer för applikationer som gummimetallbuffertar - där normal användning kännetecknas av en statisk förbelastning som är mindre än den faktiska dynamiska belastningen - enkelt kan testas med hjälp av High-Force DMA Gabo Eplexor®. High-Force DMA Gabo Eplexor® ger resultat som är exakta och fria från artefakter tack vare dess mångsidighet och lämpligheten hos de provhållare som används.
High-Force DMA Gabo Eplexor® har den unika fördelen att inte bara enkla och grundläggande material utan även färdiga produkter kan testas korrekt under drift.