Continuous Automatic Measurement of Static Spring Constant and Dynamic Properties before and after Durability Tests on Rubber Vibration Isolators by Combination Test Software

Význam tématu

Testování gumových vibračních izolátorů je klíčové pro minimalizaci přenosu vibrací a rázů v dopravních prostředcích, stavebních a průmyslových zařízeních.
Porucha či degradace těchto prvků může vést k nadměrnému hluku, snížení stability a potenciálním bezpečnostním rizikům.
Standard JIS K 6385 definuje metody pro vyhodnocení statických a dynamických vlastností a pevnosti v cyklickém zatížení.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat možnost kontinuálního a automatického měření statické tuhosti a dynamických vlastností gumových vibračních izolátorů před a po trvanlivostních testech.
Testy byly provedeny na servopulzním stroji EMT-1kNV-50 s vysokofrekvenční elektromagnetickou pohonnou jednotkou a kombinovaným testovacím softwarem.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika sestávala z následujících kroků:

• Statický test tuhosti: řízení silou, metoda zpětného průchodu, zatížení 280 N, výpočet v rozsahu 100–200 N, rychlost 8 N/s, předzatížení 5 N.
• Dynamický test 1: řízení posuvem, sinusový průběh, frekvence 15 Hz, amplituda ±0,5 mm, střední síla 160 N.
• Dynamický test 2: řízení posuvem, sinusový průběh, frekvence 100 Hz, amplituda ±0,05 mm, střední síla 160 N.
• Trvanlivostní test: řízení silou, sinusový průběh, frekvence 2 Hz, amplituda ±320 N, střední síla 160 N, 100 000 cyklů.
• Kombinovaný režim: automatické sekvenční provedení statického, obou dynamických testů a trvanlivostního testu a opakování měření před i po trvanlivostním zatížení.

Použitá instrumentace

• Stroj EMT-1kNV-50 s vysokofrekvenční elektromagnetickou pohonnou jednotkou
• Manuální neposuvné čelisti 10 kN
• Snímač síly 1 kN
• Maximální zdvih ±50 mm
• Řídicí jednotka 4830 s Windows softwarem pro kombinované testy

Hlavní výsledky a diskuse

Statické vlastnosti:

• Tuhost se změnila z 123,7 na 121,4 N/mm.
• Ukládaná energie zůstala kolem 0,028 J bez významných odchylek.

Dynamické vlastnosti po 15 Hz testu:

• Absolutní tuhost: 171 → 167 N/mm, skladovací tuhost: 170 → 165,9 N/mm
• Ztrátová tuhost: 18,84 → 18,38 N/mm, tlumení: 0,1999 → 0,1950 N·s/mm
• Útlumový faktor: 0,1109 → 0,1107, energie: 0,0149 → 0,0146 J

Dynamické vlastnosti po 100 Hz testu:

• Absolutní tuhost: 225,4 → 216,0 N/mm, skladovací tuhost: 223,6 → 214,6 N/mm
• Ztrátová tuhost: 28,14 → 24,50 N/mm, tlumení: 0,0448 → 0,0390 N·s/mm
• Útlumový faktor: 0,1258 → 0,1142, energie: 0,22 → 0,19 mJ

Trvanlivostní test ukázal stabilitu všech parametrů až do 100 000 cyklů bez potřeby vnějšího chlazení a bez viditelného „rattlingu“ v nule zatížení.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace kombinovaného postupu šetří čas a minimalizuje lidské chyby.
Vysokofrekvenční odezva přístroje EMT umožňuje testování až do 100 Hz.
Metoda poskytuje kompletní přehled o změnách vlastností izolátorů před i po cyklickém zatížení.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace online monitoringu teploty a napětí v reálném čase.
Rozšíření na nové materiály a konstrukce izolátorů.
Použití strojového učení pro predikci životnosti a poruch.
Automatické generování reportů a propojení s PLM systémy.

Závěr

Kombinované testování pomocí servopulzního stroje EMT-1kNV-50 a specializovaného software pro 4830 controlleru umožňuje spolehlivou a rychlou evaluaci statických a dynamických vlastností gumových vibračních izolátorů přede i po trvanlivostním zatížení podle JIS K 6385.
Automatizace procesů a vysokofrekvenční odezva přístroje výrazně zvyšují efektivitu a kvalitu testování.

Reference

1. Rubber vibration isolators - Testing methods JIS K 6385-2012
2. Tsukasa Yoshizawa: Journal of The Society of Rubber Science and Technology, Japan Vol. 56 (1983) No. 2 Laboratory test method for vibration isolation rubber