Design of a test rig for damper characterization

Abstract

Rubber dempers worden veelvuldig gebruikt binnen precisiemachines om ongewenste trillingen te dempen. De eigenschappen van deze dempers moeten nauwkeurig gekend zijn om hun dynamisch gedrag te voorspellen. Deze masterproef heeft als doel om een DMA-machine te ontwerpen om rubber dempers te karakteriseren en dus de stijfheid en demping nauwkeurig te bepalen. Huidige DMA-machines kunnen deze dempers namelijk niet nauwkeurig genoeg opmeten met een voldoende hoge indrukking. De ontworpen DMA-machine meet voor verschillende frequenties de geleverde kracht en corresponderende indrukking van de dempers. Voor deze machine leveren twee lineaire motoren de kracht om het rubber in te drukken via een Hertziaans contact. De kracht van het rubber wordt opgemeten met behulp van een elastische structuur die doorbuigt afhankelijk van de aangelegde kracht. De indrukking van het rubber is constant voor elke meting en bedraagt 125 µm. Deze indrukking wordt bepaald als het verschil tussen de motorverplaatsing en de doorbuiging van de meetstructuur. Capacitieve sensoren meten deze twee verplaatsingen nauwkeurig op. Op basis van het mechanisch ontwerp wordt de machine dan gemodelleerd als een 3-DOF massaveerdemper-systeem. Uit dit model volgt dat de machine rubber dempers nauwkeurig kan opmeten tot een maximum frequentie van 150 Hz, dit om resonantieverschijnselen te vermijden. De maximaal benodigde motorkracht bedraagt 4480 N. Een warmtewisselaar houdt de temperatuur van de lucht binnen de behuizing constant voor nauwkeurige meetresultaten.