Caracterización vibroacústica de ruedas no neumáticas

Abstract

Los estudios realizados sobre ruedas suelen tener en cuenta muestras de grandes dimensiones: ruedas de coches (neumáticas) o trenes (no neumáticas). No obstante, con relación a estructuras más reducidas no existen demasiados estudios. En el presente trabajo se propone una metodología experimental no destructiva y de bajo presupuesto para la caracterización de ruedas no neumáticas empleadas habitualmente en patines y patinetes. Estos elementos son de tamaño reducido y por norma general se encuentran compuestos por elastómeros como el poliuretano, lo que les confiere un comportamiento hiperelástico. Mediante el uso de instrumental de reducido tamaño, diseñado y fabricado a medida, se logra excitar la estructura de forma impulsiva. A partir de la respuesta del sistema, obtenida a partir de un micrófono de medida, se realiza un análisis modal operacional de la estructura. La repetición sistemática de medidas en campo cercano, en un plano paralelo a la superficie de la muestra, permite la identificación de las formas modales del sistema sin afectar al comportamiento del mismo. A partir de los resultados, se lleva a cabo el ajuste de un modelo numérico en FEM con el fin de establecer las propiedades mecánicas aparentes de cada uno de los componentes principales de la rueda.

The studies about wheels only take in account the samples of big size: car (pneumatic - wheel) or train (non - pneumatic - wheel). However, there is a lack of effort about small structure in this field. In this work is proposed an experimental, low-cost methodology for the characterization of non-pneumatical wheels of small size, typical of roller-skates. Which are usually composed by hyperelastic polymers as PU (Polyurethane). By using a set of small-size 3D printed tools it could be done an impulsive excitation over the structure for an OMA (Operational Modal Analysis) study of the structure. The systematic near-filed measurements in a plane parallel to the wheel can be used to reconstruct and identify the different vibration modes of the structure. Finally, the results have been used to fit a numerical method has been in FEM, with the aim of obtain the apparent physical properties of the different elements of the wheel.