Uso de fecho probabilístico de velcro como fricção

Jun 18, 2023

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 19399 (2022) Citar este artigo

713 Acessos

Detalhes das métricas

Os fixadores probabilísticos são dispositivos de fixação de inspiração biológica que são interligados por hastes em cada superfície. Devido às características dinâmicas do mecanismo de fixação, o atrito ocorre inevitavelmente entre as hastes em um ambiente vibratório. O uso do fixador probabilístico como componente de redução de vibração foi investigado com vantagens do amortecimento induzido por atrito neste estudo. A rigidez dinâmica e o fator de perda do fixador probabilístico foram derivados da interação vibratória com uma estrutura mecânica. Isso permitiu a determinação da dissipação de energia devido ao atrito no gancho e no laço a partir da análise de propagação da onda. À medida que a amplitude da vibração aumentava, o fator de perda do fixador aumentava gradualmente porque o atrito entre as múltiplas hastes aumentava. Com a aplicação probabilística do fixador, a geração e transmissão de vibrações foram reduzidas em comparação com a junta parafusada devido aos contatos friccionais inerentes. Com esta vantagem única, o fixador probabilístico tem aplicações potenciais quando é necessário um grande amortecimento, com benefício adicional no peso reduzido.

As demandas por redução de ruído e vibração estão aumentando para melhorar o desempenho de sistemas mecânicos, como aparelhos eletrônicos e automóveis. A redução de vibrações desnecessárias é um fator de projeto significativo para verificação da durabilidade, precisão e desempenho de qualidade de um sistema de máquina. A energia de vibração é transmitida dos componentes operacionais, incluindo motores e compressores, através de fixadores, para os ambientes circundantes. Os fixadores em estruturas montadas reduzem a transmissão de vibração e evitam ruídos de zumbido, rangido e chocalho (BSR). O ruído BSR é gerado por contatos friccionais entre componentes adjacentes1. A análise da transmissão de energia das ondas de flexão é necessária para analisar a influência das juntas no comportamento vibratório2. A abordagem por onda considerou diversas combinações de profundidade de nervuras e espaçamento de parafusos. O ruído no interior do veículo foi medido quando os comboios circulavam a velocidades diferentes na mesma secção de via não lastrada, equipada com dois tipos de fixadores ferroviários3. De acordo com a rigidez dos fixadores do trilho, os espectros do ruído interno mostraram a faixa de frequência das gerações de ruído aéreo e estrutural. Para evitar o ruído BSR, várias práticas de projeto eficazes foram propostas4. Foram recomendados os fixadores ao longo da superfície de acabamento e os sistemas de fixação híbridos que incorporavam juntas de carga e sem carga.

Os parafusos roscados são amplamente utilizados devido a diversas vantagens, como operação simples, baixo custo e alta resistência à tração. Os fixadores de parafuso perdem sua força de fixação por afrouxamento automático, especialmente quando expostos a excitações transversais5. O afrouxamento do parafuso induz falha nas conexões articuladas. É importante aumentar a confiabilidade do parafuso evitando o auto-afrouxamento6. Toh et al.7 avaliaram a força de fixação do parafuso no antebraço do veículo através da frequência de ressonância vibratória. A rigidez dinâmica da junta parafusada foi avaliada em compósitos laminados pela análise de propagação de onda flexural8. Para aumentar o desempenho de redução de vibração das juntas parafusadas, foram utilizados materiais de amortecimento viscoelástico9.

Recentemente, os métodos convencionais de fixação foram substituídos por adesivos. A ligação adesiva tem a vantagem de distorção mínima do componente em comparação com as peças soldadas10. A ligação adesiva proporciona maior rigidez em comparação com fixadores convencionais ou soldagem a ponto porque cria uma ligação contínua em vez de contatos pontuais locais. Como resultado, foram geradas tensões distribuídas uniformemente por uma grande área no fixador11. O adesivo apresentou bom desempenho de absorção de energia e induziu propriedades eficientes de amortecimento de ruído e vibração12. Com as vantagens da aplicação em estruturas compostas, as aplicações de colagem adesiva estão se expandindo rapidamente. A ligação adesiva tem aplicação limitada para sistemas que requerem remontagem.