Uso de fecho probabilístico de velcro como fricção

Jun 19, 2023

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

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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.