SEBERT TRILLINGSTECHNIEK BV

SEBERT TRILLINGSTECHNIEK BV S2T-Consultancy berekent en adviseert. Met behulp van geavanceerde software kan verende schok en trillingsberekeningen worden gedaan aan apparatuur, installaties en producten die moeten voldoen aan zeer strenge schok-, tril- en/of geluideisen.

S2T-Laboratorium voor al uw environmental testen en metingen.

Sebert Schwingungstechnik GmbH

S2T heeft een eigen laboratorium met tril-, schok- en trek- drukbanken, klimaatkasten, inclined plane en droptesters voor elk type test. S2T test veren, verpakkingen en allerlei apparatuur, doet aardbevings- en transportsimulaties, geluid- en trillingsmetingen in het veld en meet transporten. Sebert Trillingstechniek B.V.

S2T-Sales investeert in R&D voor nieuwe producten. Waar verbetering van apparaten en producten voor schok, trillingen of geluid niet meer realistisch is, levert S2T standaard veren of ontwikkelt en test elk type veer zodat het apparaat toch voldoet. S2T is uw specialist in schok, geluid en trillingen.

Sebert Nord Geratebau GmbH & Co. KG

S2T gaat verder daar waar anderen stoppen. In civiele en militaire projecten, in transport en verpakkingen. S2T is uw aangewezen partner voor het reduceren en isoleren van trillingen en schokken aan boord van schepen, jachten, fregatten, onderzeeboten of shelters. Voor Sebert Trillingstechniek B.V. staat betrouwbaarheid, professionaliteit en tevredenheid van haar klanten voor op!

Sebert Tehnology S.R.L.

*visit

www.rva.nl to check the valid scope (registration number L540)

Historie Sebert Schwingungstechnik GmbH is door de heer Karl Sebert in 1984 opgericht voor de verkoop van Wire Rope Cable schokveren. Sinds 1987 mag S2T-D zich hoofdleverancier noemen voor de Duitse Marine en industrieën die te maken hebben met schok en trillingen. In 1993 start S2T-D een eigen fabriek in Kirchheim voor het produceren van Wire Rope Cable Mounts en rubber veren. In deze tijd besloot het bedrijf om zich volledig te focussen op schok en trillingen. In een hele korte tijd werd dit een groot succes. In 1996 werden gemiddeld 2.500 veren per maand verkocht!!! In 1996 werd Sebert Nord GmbH opgericht om een betere service te verlenen voor de verkoop van veren in Noord Duitsland en Europa. Er werd een fabriek opgezet voor het maken van speciale onderdelen voor de Duitse Marine en diesel motoren. In 2002 werd Sebert Trillingstechniek B.V. opgericht voor het verkopen van veren in de Benelux landen en het uitvoeren van allerlei environmental testen. S2T-NL heeft in de tussenliggende periode zich als toonaangevend bedrijf ontwikkeld. Er zijn samenwerkingsverbanden opgezet met TNO Certification B.V. en Kema Quality B.V. waardoor op het gebied van type testen het meest complete pakket kan worden aangeboden. Van Verpakkings, EMC, Environmental, IP, Veiligheids, ATEX Railway en Scheepsvaarts testen tot verschillende branches zoals de automotive, industriële, IT & office en medische markt. Door het bundelen van kennis, research en testmogelijkheden is er nu één aanspreekpunt. In 2006 is een nieuwe fabriek geopend in Roemenie voor het produceren van de veren. Hierdoor is de productie geoptimaliseerd, waardoor beter kan worden in gegaan op de wensen van de klant. Precies op het 25 jarig bestaan van Sebert Schwingungstechnik is er een vijfde vestiging geopend (september 2009) in Frankrijk voor het produceren en de verkoop van veren. In totaal bestaat de Group uit 5 bedrijven, met 70 medewerkers in dienst.

Inhoudopgave Wat doet het S2T Laboratorium

Pag. 3-4

Schok en valproeven

Pag. 5-7

Damage Boundary

Pag. 8-9

SAVER data recorder

Pag. 10

Transport simulaties

Pag. 11-12

Verpakking en product ontwikkeling

Pag. 13-14

Trilproeven

Pag. 15

Invloeden van schok en trillingen

Pag. 16-21

Theorie Sine VS Random

Pag. 22-23

*visit


WAT DOET HET S2T LABORATORIUM? S2T heeft een eigen laboratorium voor het uitvoeren van alle dynamische en statische testen. Waaronder: Transportsimulaties o.a. ASTM en ISO. Geconditioneerde (verpakkings)testen. Bepaling cushion curves van verpakkings materialen. Trilproeven o.a. volgens IEC, LR, DNV. Geluids-, trillings- en schokmetingen in het laboratorium en in het veld. Trek-/drukproeven en compressietesten. Schok- en valproeven. Temperatuurstesten Inclined plane testen voor pallets. Vermoeiingsonderzoek Aardbevingssimulaties. Vacuumtesten Triltafel en schokbank.

S2T doet laboratorium en veldmetingen. Waaronder: Geluids- en trillingsmetingen in het laboratorium, het veld en bij klanten in de fabriek. Bewaking van kostbare producten tijdens transport door trillings- en schokmetingen. Bepaling trillingsniveaus (vrachtauto’s) en schokniveaus door vallen en stoten bij handling, over- en opslag. Intensiteitmetingen voor het bepalen van geluidsbronsterkte. Modale analyse. Trillingsmeting aan een transportrobot.

S2T adviseert, ontwerpt en berekent. Zoals: Het ontwerpen en testen van transport containers en eventuele veren daarvoor. Schok- en trillingsberekeningen van apparaten, constructies en verpakkingen. Verende opstellingsberekeningen voor trillingen en schok. Ontwerpen van geluidsarme apparatuur. Het ontwerpen en berekenen van hoog impedante fundaties verende ophangingen voor harddisks voor optimale werking van veren en verende ophangingen.

*visit


S2T doet complete transportsimulaties volgens bijv. ASTM 4169, bestaande uit: Een serie van diverse valtesten met het verpakte product op zijden, randen en hoeken. Een loose-cargo triltest. Een random-vehicle triltest. Gevolgd door weer een serie van diverse valtesten op zijden, randen en hoeken. Maar ook in gepalletiseerde vorm, inclusief een inclined plane test. Enkele klanten zijn Sony-Ericsson in Emmen en Varian Analytical Instruments in Middelburg. Valtest met medische producten als onderdeel van een transportsimulatie.

S2T begint waar anderen ophouden: Door haar specifieke kennis op het gebied van trillingen, schok en geluid en met 40 jaar ervaring kan S2T u meer bieden dan alleen een testfaciliteit met de mogelijkheden van ontwerpen en berekenen of zelfs het maken van schok- en trillingsbeschermende veren. S2T begeleidt engineering- en productieafdelingen op een zeer kosteneffectieve wijze bij alles wat schok, trillingen of geluid heeft te maken. Niet alleen verpakkingen, zelfs bij het ontwerp en de bouw van schepen, vliegtuigshelters en complexe installaties die aan schok moeten voldoen. S2T kan op basis van haar knowhow garantie op door haar ontworpen, berekende en geproduceerde producten. Ook hierbij kan S2T u adviseren.

S2T beschikt over en levert: Allerlei laboratoriumfaciliteiten met een hoge mate van flexibiliteit en werkend volgens ISO 9001, 17025 en ISTA procedures. Schok-, geluids- en trillingsmetingen in het laboratorium en in het veld, waaronder het monitoren en meten van transporttrillingen en schokken onder andere door stoten of vallen. Intensiteitmetingen die worden uitgevoerd volgens het Microflown principe, waarmee online en nauwkeurig de geluidsbron en sterkte gedefinieerd kan worden. Testprocedures worden in overleg met de klanten opgesteld of ontwikkeld. Technische ondersteuning voor uw engineering- of verpakkingsafdeling. S2T werkt zeer intensief samen met haar klanten om op kosteneffectieve wijze problemen op te lossen. Consultancy en service op hoog niveau en producten met garantie op de goede werking. Complete oplossingen voor al uw geluids-, trillings- en schokproblemen. Van metingen, analyses, berekeningen en ontwerpen, tot en met het juiste product (transportkoffers, veren voor transportcontainers, interfaces enz.).

*visit


SCHOK- EN VALPROEVEN Algemeen: Schokken door vallen, stoten of botsingen zijn normaal tijdens het logistieke traject en de levenscyclus van een product. Schokken kunnen het product met of zonder zijn verpakking ernstig beschadigen. Met de schokbank, valtester of valhaak kan de schokbestendigheid (= valhoogte) van een product of verpakking worden vastgesteld. Het gecontroleerd uitvoeren van val-/schokproeven, met daardoor bekende schokniveaus, is essentieel voor het vaststellen van zwakke schakels in een product of verpakking. Aan de hand van de resultaten kan dan het product of de verpakking geoptimaliseerd worden. Bij een juiste integratie van de schok- of valeisen in het productontwerp of de engineeringfase, wordt een val- of schokproef geen destructieve proef, maar het ultieme bewijs dat het product een vereiste valhoogte of schokeis zonder schade doorstaat. Producten worden door een goed schok- en (tril)ontwerp in het algemeen niet duurder, wel betrouwbaarder en vaak lichter. Het verpakkingsvolume wordt kleiner door minder of geen beschermend materiaal, waardoor verpakkingen transportkosten aanzienlijk dalen. Deze schokbank is geschikt voor veel internationaal voorgeschreven valen schokproeven zoals: ASTM, MilSTD 810E en 202F en IEC normen.

Schokbank type STS-122

Schokbank type STS-122 De ASTM D3332 norm beschrijft bijv. de “Step Velocity and Step Acceleration test” voor het bepalen van de zogenaamde “Damage Boundary Curve”. De D-Bound curve geeft aan beneden welke kritische versnellingen en kritische snelheidsverandering het product geen enkele schade zal oplopen ten gevolge van een schok of val. Diverse half sinusvormige, blok- en zaagtandpulsen kunnen met deze schokbank worden gerealiseerd. Precisie valtester type PDT- 56E Met de precisie val- of droptester kan men verpakte producten zuiver vlak laten vallen. Een vlakke val op een van de zes zijden is de meest ongunstige schokinput voor het verpakte product. De energie die vrijkomt bij de impact wordt daarbij maximaal overgedragen aan het product. Het schokbeschermende materiaal heeft bij een vlakke val vaak ook de laagste belasting per mm². De valtafel van de valtester wordt naar beneden bewogen, met een snelheid groter dan die van het vallende product. Hierdoor komt het product los van de valtafel. Vervolgens draait de valtafel naar achteren weg. Het voordeel hiervan is dat de verpakking niet roteert en een zuiver vlakke impact test gegarandeerd is en reproduceerbaar kan worden uitgevoerd.

Valtester PDT-56E

Voor valtesten op een hoek of rand is de valtester voorzien van een fixeerinrichting die de verpakking in de juiste positie vasthoudt. De valtester is traploos instelbaar tussen 0 en 3650 mm valhoogte en geschikt voor verpakkingen tot 68 kg. Valtesten zijn bedoeld als eindcontrole op de verpakking en het verpakte product of beide voldoen aan de vereiste valhoogte.

*visit


Quick Release Hook of valhaak Voor producten die te zwaar of te groot zijn voor de PDT-56E valtester, wordt de valhaak of quick release hook (QR-3000) gebruikt. In het laboratorium kan daarmee een valhoogte van ongeveer vier meter worden bereikt; afhankelijk van de grootte van de verpakking. De pallet of container valt daarbij op een seismische massa van ruim 50 ton. De maximum toelaatbare massa is 1360 kilogram. Buiten het laboratorium is de valhoogte in principe onbeperkt. (veren) testbank Voor het testen van kleine componenten en veren heeft S2T een valtafel ontworpen met een massa van 650 kg. Met een valhoogte van de testmassa van ruim 3 m, kunnen van grote en zeer stijve veren de dynamisch stijfheden worden bepaald.

QR-3000 met drum. Veren met stijfheden tot ~300 kN per mm kunnen tot een invering van ca. 20 mm dynamisch worden beproefd. Hogere stijfheden met kleinere inveringen zijn ook mogelijk. Voor het testen van producten is de valtafel is aan de bovenzijde voorzien van een gatenpatroon (LxB ≈ 400x 400 mm). Schokken met een versnelling vanaf 6.000 m/s² en 5 ms tot 100.000 m/s² en 0.3 ms zijn met deze valtafel te realiseren. (Veren) testbank

Data acquisitie – inclined plane / pendulum en tilttesten - diversen Het meten van schokken gebeurt met behulp van Test Partner of de Dactron analyser. Test Partner is een vier kanaals- data acquisitie- en analyse-systeem. Het registreert en analyseert de gemeten versnellingssignalen en levert een uitvoer die geprint of in de rapportage verwerkt wordt. De Dactron analyser is een vergelijkbaar data acquisitiesysteem als Test Partner, echter met 8-16 kanalen, waarmee ook geluids- en trillingsmetingen worden uitgevoerd, zowel in het laboratorium als in het veld. S2T biedt een uitgebreid pakket valen schoktesten aan met een uitstekende service. S2T voert ook pendulum impact en inclined plane testen uit met een eigen inclined plane tester (geschikt voor 2000 kg en 3,6 m/s). Deze testen zijn vooral bedoeld voor het beproeven van kisten, containers en pallets met verpakkingen. Ook tilttesten kunnen door S2T worden uitgevoerd. De bijgevoegde specificaties van de schokbank zijn de standaard specificaties. Door S2T doorgevoerde aanpassingen zijn de mogelijkheden van de schokbank type STS-122 aanzienlijk uitgebreid. De impact snelheid, schokpuls en tijdsduur zijn daardoor belangrijk verhoogd. Integratie van de schok- en trileisen in het ontwerp resulteren gegarandeerd in lagere Verpakkingskosten.

*visit


Boven links: Schokproef met schuifdak voor auto’s. Onderdelen toegepast in de automobiel industrie moeten voldoen aan strenge veiligheidsvoorschriften. Boven rechts: Inclined plane tester voor het testen van gepalletiseerde verpakkingen, containers en dergelijke. Midden links: Pendulum impact test voor bulkverpakking van medicijnen. Midden rechts: Schoktest met een control panel voor fregatten. Het ontwerp is door S2T begeleid. Onder links: Valtest met transportkoffer voor schilderijen

*visit


DAMAGE BOUNDARY METHODE Doel Bij de Damage Boundary (kortweg D-Bound) testmethode: behoudt de kwaliteit en de operationele en functionele betrouwbaarheid van een product een gegarandeerd constant niveau. doen zich in de praktijk geen problemen voor bij aanpassingen of het uitbrengen van een geheel vernieuwd product, wanneer het ‘oude’ en nieuwe product gelijke D-Bound curven hebben. treedt geen schade op bij een val of stoot, zolang de kritische snelheidsverandering en kritische versnelling niet overschreden wordt. Dit geldt voor elke willekeurige valen schokeis. doorstaat een product met een kritische versnelling van bijv. 300 m/s² elke test op dat versnellingsniveau ongeacht tijdsduur en pulsvorm (halfsinus, blokpuls e.d). is schokbeschermend materiaal in de verpakking niet nodig (kosten besparing), wanneer de snelheidsverandering ligt boven de valhoogte eis waaraan het te verpakken product moet voldoen. De snelheidsverandering is een maat voor de valhoogte. is het voorspellend vermogen van de testresultaten naar de praktijk situatie zeer hoog. Toepassingen Enkele toepassingen zijn: reductie of bepaling van de minimale hoeveelheid beschermend materiaal in verpakkingen; civiel (aardbeving, transport e.d.) en militair ter verificatie van de schoksterkte; optimalisatie van producten of van bijvoorbeeld verbindingen (bouten, lijmen, popnagels); vergelijking tussen gelijksoortige producten of verificatie van aanpassingen bij bestaande producten; voorkomen van te hoge zekerheid (‘overkill’) in het ontwerp; vermindering van de hoeveelheid testen, zoals langdurige bumptesten (tenzij als een soort vermoeiingsproef bedoeld). Uitvoering De D-Bound-curve is de maat voor de schokbestendigheid of fragiliteit van een product. Voor het bepalen van de D-Bound-curve wordt een programmeerbare valschokbank gebruikt. Voor de proef worden twee typen schokpulsen gebruikt, een halfsinusvormige en een blokpuls (duur en versnellingsniveau regelbaar). De gemeten kritische versnelling Ac en kritische snelheidsverandering ΔVc bepalen de D-Bound curve. Per richting (+/-) wordt het (kale) product getest. Afhankelijk van het aantal symmetrievlakken zijn 2x3 testseries nodig voor de snelheidsverandering en 2x3 voor de kritische versnelling. Maximaal dus 12 testseries van elk 4 of 5 valproeven voor het per richting vaststellen van het eerste punt van schade. Boven de kritische versnelling en snelheid is de kans op schade vrijwel 100%. Op basis van kennis en ervaring kan meestal met één product worden volstaan, door te stoppen voor het verwachte moment van schade. Dit geeft dan wel een wat conservatieve D-Bound-curve die iets onder de werkelijke grens ligt. Voor producten of componenten gemaakt van een bros materiaal, wordt op deze manier getest de marge ten opzichte van de werkelijke grens belangrijk groter. Bepaling kritische snelheidsverandering Voor het bepalen van de kritische snelheidsverandering wordt getest met een halfsinusvormige puls. Deze puls heeft een zeer korte vaste tijdsduur (≤1,5ms) en een hoge variabele versnelling (1000-6000m/s²). De valhoogte wordt stapsgewijs opgevoerd tot de eerste (niet meer toelaatbare) schade aan het product optreedt. Bepaling kritische versnelling Voor het bepalen van de kritische versnelling wordt een blokpuls gebruikt (20-1000m/s² met een tijdsduur van ca. 5-60ms). Een blokpuls is gedefinieerd door tenminste negentien frequenties, die alle voorkomende frequentie in het te testen product aanstoten. Een halfsinusvormige puls stoot in principe een frequentie aan. Bij constante valhoogte neemt bij afname van de tijdsduur de versnelling toe en worden de aanstootfrequenties steeds hoger. Alle voorkomende frequenties in het product worden vroeg of laat aangestoten en zo kan de daarbij behorende kritische versnelling worden bepaald.

*visit


TYPICAL DAMAGE BOUNDARY CURVE

o

[m/s²]

o

gebied met bijna 100% kans op schade

o o

Akrit. gebied 100% zeker schadevrij [m/s ]

o o o

snelheidsverandering

ΔVkritisch

Evaluatie Testresultaten Schades betreffen vaak verbindingen, verkeerde belasting van (brosse) materialen en spanningsconcentraties, al of niet in combinatie met optredende buigende momenten. Veel van deze onnodige schade kan eenvoudig voorkomen worden, zonder allerlei complexe berekeningen. Een beetje aandacht in de engineeringfase aan deze aspecten kan 80-90% van dit soort schade voorkomen. Volledige integratie van de transport- of schokeisen in het ontwerp geeft 100% zekerheid bij het voorkomen van schade. Voor S2T is een schoktest geen destructieve test, maar een test die aantoont aan welke schok het product voldoet zonder schade.

Voorbeeld S2T voert standaard de D-Bound testen uit voor Sony Ericsson, voor veel mobiele telefoontoestellen en accessoires. Sony Ericsson laat deze testen uitvoeren om: - zeker te stellen dat haar producten de TŰV schok- en bumptesten (voor de automobiel industrie) goed doorstaan; - het kwaliteitsniveau en de robuustheid te kwantificeren; - producten onderling te vergelijken; - het gebruiksgebied te simuleren; - te besparen op de hoeveelheid testen; Opstelling Sony Ericsson telefoons op schokbank. (Met dank aan Sony Ericsson voor beschikbaarstelling - de doorlooptijd van een product te verkorten; van foto en info omtrent werkwijze). - de verpakking af te stemmen op het product. De telefoontoestellen worden opgespannen op de valtafel van de schokbank. Door de lage productkosten gerelateerd aan de schokbankkosten, kunnen meer (3) richtingen per testserie onderzocht worden. Het opspannen en de controle van de toestellen na elke test vraagt de meeste tijd. Met 2x2 testseries kunnen nu zowel de kritische snelheid als versnelling worden bepaald. Aan de hand van de testresultaten worden eventuele verbeteringen doorgevoerd. De vaststelling van bijvoorbeeld brosse of taaie, maar te zwakke of te sterke lijmverbindingen, hebben een grote toegevoegde waarde op het ontwerp en de eventuele wijzigingen. Een ander doel van de D-Bound test is om door optimalisaties van materiaaldikten en -typen, afmetingen, lijmverbindingen e.d. de productiekosten te verlagen. Door minder materiaal worden toestellen lichter en kunnen ze compacter gemaakt worden. De kwaliteit en de schokbestendigheid blijven onveranderd hoog. De door Sony Ericsson gevoerde optimalisatieaanpak sluit nauw aan bij de door S2T gebruikte filosofie. Die filosofie is, dat een hoge(re) schokbestendigheid moet leiden tot: minder gewicht, betere kwaliteit, lagere productieen servicekosten. Goed schokbestendig ontwerpen betekent ondermeer alle materiaaleigenschappen maximaal benutten wat betreft sterkte en stijfheid en overbodig materiaal vermijden. Overbodig materiaal geeft een hogere belasting op verbindingen, omdat elke (kilo)gram vermenigvuldigd moet worden met 50, 500 of meer m/s². Waardoor sterkere boutjes, lijm en andere verbindingsmaterialen noodzakelijk worden. Buigende momenten nemen toe en bij gelijke materiaaldikten worden de spanningen hoger. D-Bound is daarmee een kosteneffectieve testmethode in de ontwerp- of engineeringfase ook voor producten of apparaten die niet aan val-, stoot- of andere schokbelastingen worden blootgesteld en alleen vervoerd worden. Hebt u vragen op schok- en trillingsgebied of wilt u schoktesten uitvoeren? S2T en haar specialisten staan altijd voor u klaar.

*visit


SAVER DATARECORDER Toepassingen: De SAVER is een datarecorder voor het onbemand en op afstand uitvoeren van (veld)metingen. De SAVER is stand-alone te gebruiken op afgelegen locaties of daar waar (hand)bediende datasystemen niet kunnen komen. Door zijn geringe afmetingen (125x97x56 mm) is de SAVER voor zeer veel toepassingen geschikt. De SAVER kan bijvoorbeeld meeverpakt worden met het product, gemonteerd worden onder een pallet, in een vrachtwagen of op/bij een kwetsbaar onderdeel van een groter apparaat. De gemeten data kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor: het vaststellen van tril-, schok- en handlingseisen van te vervoeren producten; transportsimulaties in het laboratium i.p.v. relatief dure en niet reproduceerbare proeftransporten; het vaststellen van overschrijdingen van toelaatbare versnellings- en trillingsniveaus; het bewaken van kostbare en/of kwetsbare producten; het verbeteren en optimaliseren van producten; verzekeringsvraagstukken o.a.: Wanneer en waar is de schade opgetreden? Wat waren de versnellingsniveaus? Wie is aansprakelijk? De SAVER wordt veel gebruikt als input voor transportsimulaties in het laboratorium. Het resultaat van een proeftransport is sterk afhankelijk van de bestuurder, snelheid, rijstijl, wegcondities, gekozen route, luchtvochtigheid, temperatuur, overslag e.d. De eindresultaten van identieke proeftransporten zijn daardoor onderling niet goed of zelfs slecht te vergelijken en wijken soms een factor 2-3 af. Daarom worden transporten meestal meer dan een keer gemeten. De kosten van een simulatie in het laboratorium zijn in vergelijking tot die van een proeftransport gemiddeld 50% lager. Dit kan oplopen tot 80% of meer, afhankelijk van type product, lengte traject, (eind)controle(s) e.d.

Link s: SAVER met externe k anaalaansluitingen. Rechts: SAVER gemonteerd onder pallet.

Meetmogelijkheden: Voor standaardmetingen heeft de SAVER een interne triaxiale versnellingsopnemer, een temperatuur- en een luchtvochtigheidssensor. Externe opnemers zijn optioneel. In het totaal zijn veertien kanalen beschikbaar, waarvan acht voor ‘dynamische’ en zes voor ‘statische’ metingen. De ‘dynamische’ kanalen zijn bestemd voor het meten van schokken, trillingen en dergelijke. De ‘statische’ zijn metinegn zoals: temperatuur en luchtvochtigheid. De SAVER neemt honderden samples van de ‘dynamische’ en één van de ‘statische’ kanalen per meetpunt op instelbare, vaste intervallen of afhankelijk van het in te stellen niveau. De SAVER: kan diverse typen data opnemen, ook al vereisen ze verschillende bereiken en filters; heeft 6 programmeerbare bereiken en 128 programmeerbare filters; biedt volledige vrijheid in het aanpassen van het instrument aan uw wensen.

*visit


TRANSPORTSIMULATIES Transport: Transport is een bekend woord. Leveranciers transporteren hun producten van A naar B. Wat zijn echter de variabelen bij zo’n transport en welke daarvan hebben invloed op die producten? Het transportmilieu hangt af van veel factoren, zoals: het soort vervoer, de weg, afstand, over- en opslag en het stapelen. Deze factoren kunnen niet allemaal uitgeschakeld worden. Wel is het mogelijk de producten daar tegen zó te beschermen, dat ze niet of veel minder beschadigen. Proeftransporten: Menig leverancier test zijn verpakking en verpakt product door middel van zogenaamde proeftransporten. Aan het einde van het traject wordt bekeken of het product en/of de verpakking beschadigd is. Vaak een omslachtige, kostbare en nogal onbetrouwbare manier van testen. De resultaten van zogenaamde ‘identieke’ proeftransporten wijken onderling soms een factor 2-3 af. Een transport is namelijk sterk afhankelijk van de bestuurder, zijn emoties op dat moment, zijn rijsnelheid en -stijl, de route, overslag, luchtvochtigheid, (eind)-controles en dergelijke. Een transportsimulatie in het laboratorium is gemiddeld 50% goedkoper dan een proeftransport, altijd identiek en veel sneller te realiseren.

De datarecorder meet trillingen en schokken tijdens het transport.

Met een datarecorder wordt het transportmilieu exact vastgesteld. De datarecorder kan onder een pallet aangebracht, mee verpakt of direct aan het transportmiddel bevestigd worden. De recorder registreert onder andere trillings- en schokniveaus, luchtvochtigheid, temperatuur en het tijdstip waarop het betreffende signaal is vastgelegd. Datarecorder en transportsimulaties: Een transport of een vervoerstraject wordt een of meer keren gemeten. De gegevens van de datarecorder worden na analyse en bewerking gebruikt voor de aansturing van de triltafel. Het transport kan nu gemakkelijk en nauwkeurig, keer op keer gesimuleerd worden. Hierdoor is het mogelijk verpakkingen en producten eenvoudig en betrouwbaar te onderzoeken en resultaten onderling te vergelijken. Optimalisaties of verbeteringen van bestaande verpakkingen en producten kunnen op een gecontroleerde manier eenvoudig worden uitgevoerd en getoetst aan het gemeten transportmilieu. Bij het ontbreken van meetgegevens kunnen als alternatief ASTM-, IEC-, ISO- en andere normen worden gehanteerd. Transportsimulaties maken het mogelijk nieuwe verpakkingen en producten te ontwikkelen die gegarandeerd onbeschadigd of met een geaccepteerde, ingecalculeerde schade op de plaats van bestemming aankomen. Transportsimualtie met heavy-duty container voorzien van draadloze mobiele communicatie.

S2T kan transportsimulaties en andere triltesten ook geconditioneerd uitvoeren. Waarbij temperatuur en luchtvochtigheid afgestemd worden op uw wensen.

*visit


Case 1: Een biscuit is een bros product en erg gevoelig voor breuk en beschadiging. Om een goed product op de markt te zetten werd een serie metingen verricht tijdens diverse transporten aan een bestaande verpakking van één type biscuits. De datarecorder registreerde het trillingsniveau met een vast tijdsinterval en de schokken/stoten. De meetdata werden vervolgens gebruikt om de hydraulische triltafel aan te sturen. Het wegtransport werd nauwkeurig gesimuleerd, want de hoeveelheid breuk en de plaats waar deze optrad was identiek aan die van het werkelijke transport. Overtuigt van de betrouwbaarheid werd besloten geen proeftransporten meer uit te voeren. Een besparing van ruim 70% in kosten en een aanzienlijk kortere doorlooptijd in de ontwikkeling en verificatie van nieuwe verpakkingen. Door de betrouwbare simulatiemethode kunnen nu sneller alternatieve en goedkopere verpakkingen ontwikkeld en getest worden op hun deugdelijkheid. De metingen en de transportsimulatie leverden voldoende informatie op om deze beslissing te nemen. De geraamde besparing bedraagt enkele miljoenen euro’s per jaar.

Transportsimulatie met biscuits.

Case 2: Planten en bloemen hebben het tijdens een transport zwaar te verduren. Bij een serie transportsimulaties zijn een groot aantal planten en bloemen langdurig getrild bij 20°C. Het door S2T gekozen trillingsniveau (volgens ASTM en vergelijkbare ISO-norm) kwam goed overeen met een gemeten traject van Nederland naar midden-Duitsland. Onderzoek leerde dat tijdens het trillen zich een bepaald (stress-)hormoon ontwikkelt. Volgens deskundigen veroorzaakt dit hormoon een schade die grote gelijkenis vertoont met die door bevriezing. Een transportsimulatie met één type bloem, op verschillende manieren verpakt in identieke dozen, leerde dat ook de verpakking ernstige schade kan veroorzaken aan bloemen (en planten).

Transportsimulatie met planten.

De opdrachtgevers zijn met deze informatie nieuwe wegen ingeslagen om transportschade te minimaliseren en geheel te voorkomen. Op deze wijze kan in de toekomst een nog beter product worden geleverd.

Case 3: Ook uw product en verpakking kan door ons geoptimaliseerd worden voor trillen en schokken door transport of om andere redenen. Uw transporten kunnen tegen zeer lage kosten gemeten worden, zodat uw product en verpakking optimaal afgestemd kan worden op de transporteisen die voor uw product(en) gelden. Daarbij worden metingen omgezet naar normen (ASTM, ISO e.d.) die het best overeenkomen met de meetwaarden. Een uiterst deskundige begeleiding maakt het mogelijk dat u 10-30% kan besparen alleen al op uw verpakkingen, transporten en eventuele schades, wanneer u op dit moment nog geen transporteisen stelt. Uw product kan door een goed ontwerp ook tril- en schokbestendiger worden zonder kostenstijging. Nieuwsgierig? Graag sturen wij u informatie over de mogelijkheden die S2T u biedt of kom vrijblijvend langs voor een uitleg of demonstratie.

*visit

Uw product?


VERPAKKING- EN PRODUCTONTWIKKELING Verpakkingen: Verpakkingen zijn er in allerlei vormen en maten. Fabrikanten doen hun uiterste best om de verpakking een uitstraling te geven die past bij het product. Daarbij wordt aan heel veel aspecten aandacht geschonken. De noodzaak van een integrale benadering van alle eisen bij het ontwerp en maken van een product, met zijn verpakking, is algemeen bekend. Het komt echter regelmatig voor dat toch schade optreedt als gevolg van een niet optimale integratie van de (transport-)eisen in het product met zijn verpakking. Afmetingen van de verpakking worden soms bepaald door op een pallet het maximum aantal dozen te willen plaatsen. De verpakking wordt daardoor te klein en kan onvoldoende bescherming bieden tegen schokken door vallen, stoten en trillingen. Een verpakking kan heel mooi zijn aan de buitenkant, maar de klant wil geen beschadigd of een niet-werkend product. De functie van de verpakking: De verpakking heeft meer dan één functie. Op de verpakking staan gegevens van fabrikant en product, eigenschappen, waarschuwingen e.d. De verpakking geeft een image aan het product. Een image dat past bij de visie op het product en het bedrijf. De verpakking behoort echter het product ook te beschermen. Tijdens transport krijgt een product te maken met schokken en trillingen. De schokken en trillingen zijn afhankelijk van factoren zoals: bestuurder, vervoermiddel, afstand, wegcondities, rijsnelheid en –stijl van de bestuurder, de verpakking en dergelijke. De verpakking moet het product precies voldoende bescherming bieden. Wanneer de verpakking niet groter mag/kan zijn, waardoor onvoldoende beschermend materiaal kan worden toegepast, dan moet het product bestand zijn tegen de hogere trilniveaus of zwaardere schokken. Te weinig beschermend materiaal leidt tot schade. De milieuwetgeving probeert ook de hoeveelheid verpakkingsmateriaal te reduceren, waardoor producten schok- en trilbestendiger moeten zijn.

Verpak k ingen zijn er in vele vormen.

Teveel verpakkingsmateriaal of schade zijn extra kosten. Schade voorkomen en verpakkingskosten besparen kan, door in het productontwerp de transporteisen te integreren. De praktijk leert, dat het product daardoor betrouwbaarder wordt, vaak lichter door een beter gebruik van de materialen en door minder materialen weer goedkoper. Integratie van trans-porteisen in het product is daardoor per saldo voordeliger (5-10%).

4 stappen methode: Bij het ontwerpen van verpakking en product wordt gebruik gemaakt van de zogenaamde "zes stappen methode". Deze 4 stappen zijn: 1. definiëring van alle omgevingseisen; 2. vaststellen productfragiliteit qua schok en trillingen; 3. (her) ontwerp van het product / verpakking 4. testen van verpakt product. Opmerking: Stap 2 en 3 is niet bedoeld voor producten zoals: voedsel, zeep, tandpasta e.d. Stappen 1 - 4 zijn voor hoogwaardige producten zoals: elektronica, huishoudelijke apparaten e.d., waar de kosten van het beschermende materiaal een klein percentage zijn van de totaalprijs. Zo k an uw product ook bij uw k lant arriveren.

*visit


1. Omgevingseisen: De omgevingseisen kunnen worden gemeten met de SAVER (een datarecorder) of bepaald aan de hand van normen bijv. ASTM D4169. Functionele en operationele eisen mogen niet vergeten worden. Deze leveren vaak een aanzienlijke bijdrage aan de mechanische sterkte van het product. 2. Productfragiliteit: Voordat de productfragiliteit wordt vastgesteld is het zinvol de aandacht te richten op het productontwerp. Door in de ontwerpfase de juiste aandacht te besteden aan de transporteisen is het mogelijk de tril- en schokbestendigheid van een apparaat wezenlijk te vergroten zonder kostentoename. Als gevolg van deze aanpak wordt de verpakking kleiner (minder volume = lagere transportkosten) en kan met minder verpakkingsmateriaal worden volstaan (goedkoper en beter voor het milieu). Het bepalen van de fragiliteit gebeurt met een hydraulisch-dynamische triltafel en een schokbank waarmee de Damage Boundary Curve van een product kan worden bepaald. Dit laatste kan zonder of met minimale, herstelbare schade aan het product indien geëist; dit geldt vooral voor duurdere producten. 3. (Her) ontwerp van het product / verpakking: Bij bepaling van de productfragiliteit kan schade optreden aan één enkel onderdeel. Aanpassing geeft vaak al een aanzienlijke verbetering van de totale fragiliteit, maar kan ook tegelijk zeer kostbaar zijn omdat de productie al is gestart. Bij integratie van de transporteisen in de ontwerpfase van het product is de kans op schade nihil. Bij een goed ontwerp - wat niet duurder is dan een slecht - kunnen veel producten zonder cushioning materiaal worden verpakt. Bij stap 2 is bepaald welke eigenfrequenties in een product aanwezig zijn en wat de schokbestendigheid (Damage Boundary curve) van het product is. Wanneer het product verpakt wordt in beschermend materiaal, dan mag dit materiaal geen negatieve invloed daarop hebben. De tril- en schokeigenschappen en vormgeving van de beschermende materialen kunnen optimaal worden afgestemd op de bekende fragiliteit van het product. De eigenschappen van cushioning materiaal worden met behulp van de triltafel en schokbank/cushiontester bepaald. De hoeveelheid beschermend materiaal is soms een compromis tussen de tril- en schokbestendigheid. Trileisen zijn belangrijker dan bescherming tegen vallen en stoten. Trillingen treden namelijk altijd op bij elk transport.

Een valtest m.b.v. de PDT-56E.

Bij het ontwerp van de verpakking spelen naast de tril- en schokeisen ook andere eisen een belangrijke rol bij de keuze van het verpakkingsmateriaal, zoals: luchtvochtigheid, temperatuur, impact- en chemische bestendigheid, lucht- en geurdoorlaatbaarheid, houdbaarheid, stapelbaarheid van de verpakking e.d. Prioriteiten stellen in belangrijkheid, frequentie van voorvallen, toegestane schade e.d. dragen bij aan het maken van de juiste keuze bij het verpakkings- en productontwerp. De toegestane dynamische en/of statische belasting op de verpakking zelf en de mogelijke bijdrage daarin van het product, bepalen de totale mechanische sterkte van de verpakking. 4. Testen verpakt product: Controle of de verpakking met product voldoet aan de omgevingseisen is essentieel. Zeker bij grotere aantallen producten. In het S2T laboratorium kunnen alle statische en dynamische transportbeproevingen, eventueel geconditioneerd, worden uitgevoerd. U kunt daarbij rekenen op een uiterst deskundige begeleiding voor, tijdens en na de proeven. Een schok- of triltest is geen destructieve test, maar een test die aantoont aan welke schokken en trillingen het product voldoet zonder beschadiging.

*visit


TRILPROEVEN Trillingen en trileisen Trillingen treden altijd op bijv. tijdens vervoer van een (verpakt) product, vanuit de omgeving (apparatuur aan boord van een vliegtuig, schip of trein, door wind e.d.) of door het apparaat zelf zoals bij motoren. Het actuele trillingsniveau kan soms laag zijn, maar door opslingering tengevolge van resonantie in het apparaat kan het trillingsniveau sterk toenemen. De opslingering kan oplopen tot 10-20x het oorspronkelijke trillingsniveau. Het verpakte product of apparaat kan op verschillende frequenties, eventueel geconditioneerd voor temperatuur en luchtvochtigheid , worden getrild om te controleren of het voldoet aan de gestelde eisen, zoals: ASTM, ISO, IEC of normen van classificatie maatschappijen zoals Lloyds, DNV e.d. Op basis van de trilproeven kan het product of de verpakking eventueel aangepast of verder geoptimaliseerd worden. Trileisen en ontwerp Aandacht besteden aan de integratie van de trileisen in het product tijdens de engineeringfase voorkomt teleurstelling bij de trilproef. S2T met haar jarenlange ervaring op het gebied van trilbestendig ontwerpen, kan u daarbij van dienst zijn. De inspanning in de engineeringfase om een product trilbestendiger te maken, is veelal een fractie van de totale engineeringkosten van het product.

Trilproeven met kast voor medicijnen gemonteerd op een gesimuleerde containerwand van een transportabel hospitaal.

Bij transportsimulaties worden aanzienlijke besparingen gerealiseerd op verpakkingskosten van producten, die in grote aantallen verpakt worden. Besparingen van 20% of meer zijn mogelijk. Ook het transportvolume en aantal garantieclaims neemt af en daarmee de kosten. Na de transportsimulatie, als kwalificatie van de verpakking van één bepaald product, gingen de verpakkingskosten met ruim twee miljoen euro per jaar omlaag.

Trilproeven Er zijn vele soorten trilproeven, zoals: sinus, random, sinus op random e.d. Trillingsniveaus en bijbehorende frequenties zijn per eis verschillend. Een sinusproef is bijv. de DOT-test met een vaste frequentie en amplitude voor het testen van verpakkingen van o.a. gevaarlijke stoffen. Een sweeptest is een sinustest in een bepaald frequentiegebied, met een gegeven amplitude en snelheid (bijv. 1 oct/min). Met de sweeptest worden tevens resonantiefrequenties bepaald van product of verpakking. Waarna het product aan een duurtest onderworpen wordt bij die frequenties. Resonanties leiden in de praktijk vaak het eerst tot schade.

Transportsimulaties volgens ASTM, IEC, ISO e.d. of veldmetingen, behoren tot de categorie random trilproeven. Deze proeven simuleren het trilgedrag van een vrachtwagen, trein, vliegtuig e.d. waarbij een breed frequentiespectrum met wisselend trillingsniveau gelijktijdig wordt aangestoten.Tijdens de test wordt het product en de verpakking onderzocht en eventuele schade chronologisch vastgelegd. Transportsimulaties dienen o.a. ter verificatie van de materiaalkeuze, aanpassingen of verbeteringen, als afnametesten voor keuringsinstanties en/of ter zekerstelling van de kwaliteit. Transporten kunnen heel lang duren. Door verhoging van het trillingsniveau, kan de tijdsduur voor het simuleren van een langdurige transportcylcus bijna altijd beperkt worden. Dit is afhankelijk van de gewenste betrouwbaarheid en zekerheid van testresultaten, materiaaleigenschappen, mogelijkheden van de triltafel, validatie met praktijkdata e.d.

*visit


Invloeden van schok en trillingen op product en verpakkingen Er zijn diverse invloeden die schade kunnen veroorzaken aan producten tijdens transport. Temperatuur, luchtvochtigheid, trillingen en schokken. Wij behandelen nu alleen de invloeden van trillingen en schokken. Inleiding Om inzicht te krijgen waarom producten kapot gaan tijdens transport is een bepaalde basiskennis nodig. Deze basiskennis is theorie over schokken en trillingen. Met de basiskennis van schok en trillingen zijn schades te verklaren. Vraagstukken zoals “we hebben dubbel ingepakt en nog is het kapot gegaan” kunnen worden verklaard met de theorie die hieronder behandeld wordt. Massa veersysteem Alle onderdelen van een product zijn te beschouwen als een massa veersysteem verzameling van massa’s op veertjes. Sommige zijn stijf andere zijn juist heel flexibel. Ook een verpakt product is als een massa veersysteem te bekijken. Deze insteek geeft ons de mogelijkheid om de invloeden van schok en trillingen aan de basis te bestuderen.

Trillingen Om een beter begrip te krijgen waarom een trilling schadelijk is, zullen we eerst ingaan op de basis principes van trillingen. Hoe ziet een trilling grafisch er uit en wat zijn de gebruikte eenheden? Als we een massa veersysteem in beweging brengen dan zien we dat gedurende een bepaalde tijd de massa van de ene naar de andere kant verplaatst. Dit kunnen we weergeven in een grafiek waarbij op de horizontale as de tijd staat genoteerd en op de verticale as de verplaatsing of versnelling van de massa.

ACCELERATION, G

CYCLE 1/FREQUENCY

AMPLITUDE

In formule vorm f=1/t f is frequentie in Hz t is tijd in seconden

TIME

Nu kunnen we met een eenvoudige berekening bepalen hoe vaak per tijdseenheid de massa heen en weer slingert. We noemen dit de frequentie, als u vier keer in een uur naar de wc gaat dan is de frequentie 4/uur. We gebruiken hier echter geen uren maar seconden. Als de massa 10 keer in een seconde heen en weer beweegt heeft deze een frequentie van 10/sec, ook wel 10 Hz, vernoemd naar de heer Hertz.

*visit


De respons van een product op een trilling Een massa veersysteem heeft de eigenschap dat de trilsnelheid (frequentie) altijd hetzelfde is. Zolang er niets aan de massa of veer veranderd heeft deze combinatie dezelfde eigenfrequentie. Dit is een gegeven waarmee we veel kunnen verklaren. Als een massa veersysteem geforceerd in beweging wordt gebracht kunnen er drie uiterste toestanden ontstaan: de massa beweegt met de aanstoting mee de massa beweegt harder dan de aanstoting de massa beweegt minder dan de aanstoting We kunnen dit aantonen met behulp van een proefje, bijvoorbeeld een stuk elastiek, een veer en een massa bijvoorbeeld een bos sleutels. Als we de aanstoting geleidelijk laten oplopen van een lage frequentie tot een hoge frequentie en daarbij de response van de massa meten, kunnen we de overdracht berekenen. De overdracht is het quotiënt van de response en de aanstoting. We delen de respons door de aanstoting. Bv. als de massa twee keer zo hard beweegt als de aanstoting (2/1) is de overdracht 2. Als we deze berekening per frequentie maken en al deze punten in een grafiek plaatsen krijgen we een lijn die er uit ziet als in de volgende plaatjes:

Het punt waar de opslingering het hoogst is noemen we ook wel resonantie frequentie.

*visit


Waarom producten kapot gaan bij trillingen We zagen dat bij een resonantie de massa de meeste verplaatsing ondervindt. Als tijdens een transport het product continue trilt zal er vermoeiing optreden. De mate van verplaatsing heeft daarbij een grote rol. We kunnen dit aantonen met een paperclip. Eerst buigen we de paperclip open tot een recht staafje. Als we het staafje bij de uiteinde beetpakken kunnen we deze op twee uiterste manieren buigen. Lichtjes heen en weer buigen, de paperclip zal niet snel breken. Flink heen en weer buigen, na een aantal buigingen zal de paperclip breken. Er is blijkbaar een relatie tussen hoe ver u de paperclip buigt en het aantal malen (de frequentie) dat de paperclip gebogen wordt. Dit is precies het faalmechanisme bij trillingen. We hebben een resonantie, grote verplaatsing en een regelmaat van verplaatsing, deze resulteren vaak in een vermoeiingsbreuk. Wat kun je tegen trillingen doen? Wellicht erg voor de hand liggend maar probeer resonanties te voorkomen. Probeer als er resonanties zijn deze resonanties buiten het gebied van de hoogst aanstoting te leggen. Uit metingen is gebleken dat tijdens een vrachtwagen transport de hoogste trilniveaus tussen de 4 en 16 Hz liggen. Eigenfrequenties van producten en verpakkingen moeten het liefst buiten dit gebied liggen. Schok Schok is niet veel anders dan trillingen echter een schok is vaak eenmalig. De basis is bijna hetzelfde als trillingen. Het faalmechanisme is echter net een beetje anders. Hoe ziet een schok er grafisch uit en de gebruikte eenheden. De schokpuls die u hier ziet lijkt op een verkapte trilling. Meerdere schokken achterelkaar zou een trilling kunnen zijn. Als u weer het massa veersysteem neemt en deze een klap geeft zal deze eenmalig flink bewegen en daarna uit trillen.

De puls is gepresenteerd in de tijd (t) de horizontale as, tegenover versnelling (a), de verticale as. Naarmate we verder komen in de tijd neemt de versnelling toe tot een maximum en neemt daarna af.

*visit


Vaak wordt het maximum van de puls genoemd “zoveel [g]”, of beter [m/s2]. Deze waarde geeft echter niet aan hoelang deze versnelling aanwezig was. De schokpuls heeft net zoals trillingen een frequentie en is op de zelfde manier te berekenen. Het plaatje toont een halve sinus de frequentie van en schokpuls is: In formule vorm f=1/2t f is frequentie in Hz t is tijd in seconden We vermenigvuldigen hier de tijd met twee omdat de getoonde schok in het plaatje een halve sinus is. Wellicht erg technisch allemaal maar waar het op neerkomt is dat een schok net zoals een trilling een eigenfrequentie heeft. Respons van een product op een schok De veel besproken versnelling is echter niet het belangrijkste component van een schok. Zoals we bij trillingen zagen reageert een massa veersysteem op een bepaalde aanstoot frequentie. Zo ook bij schok. Bijvoorbeeld, als u met de hand een klap geeft op de tafel zal een meting op kunnen lopen tot wel 1.000 [m/s2] (1 g = 9,81 m/s2) De tafel gaat hoogst waarschijnlijk niet kapot. Zou de puls langer duren, enkel seconden, dan zou de tafel wel kapot gaan. Hieruit blijkt dat niet alleen de versnelling maar ook de tijdsduur invloed heeft. De volgende twee plaatjes tonen twee verschillende pulsen. De eerste puls geeft een hoge versnelling met een korte tijdsduur en de tweede een lage versnelling met lange tijdsduur.

De eerste puls heeft een hoge frequentie en de tweede puls een lage frequentie. Een massa veersysteem zal afhankelijk van zijn eigenfrequentie reageren op deze puls. De rode lijnen in de volgende plaatjes tonen hoe een massa veersysteem op de twee pulsen kan reageren.

*visit


Afhankelijk van de eigenfrequentie van het product of de verpakking zal deze wel of niet reageren op de schokpuls. Als de frequentie van de schokpuls hetzelfde is als de eigenfrequentie van een product of verpakking zal het product of verpakking hierop reageren. Net zoals bij een trilling. U ziet dat bij het tweede plaatje de opslingering van het massa veersysteem hoger is dan bij het eerst plaatje. Waarschijnlijk gaat het product ondanks de lagere versnelling kapot bij de twee puls. Om deze twee pulsen toch te kunnen vergelijken wordt naar het oppervlak van de gehele puls gekeken. De oppervlakte staat gelijk aan de snelheidsverandering delta v (∆v) in [m/s]. De snelheidsverandering is ook wel de valhoogte (energie). In wiskundige termen; de versnelling wordt geïntegreerd naar de tijd, f(a)d(t) geeft snelheid. Een hoge versnelling met een zeer korte tijdsduur heeft een kleine snelheidsverandering en hoeft dus niet direct schade te geven. Samengevat: een schokpuls is gedefinieerd door twee waarden, versnelling [m/s2] en tijdsduur [ms]. Met deze versnelling en tijdsduur is de snelheidsverandering [m/s] “energie” te bepalen. De snelheidsverandering is maat voor het schade toebrengend vermogen van de schok.

Waarom producten kapot gaan bij schok Schok is eenmalig. Net zoals bij de paperclip trilproef gaat het bij schok om de verplaatsing, maar ook om de energie inhoud van de schok (snelheidsverandering). Het volgende stukje legt uit waarom. Grofweg zijn producten te verdelen in twee groepen, taaie producten en brosse producten. De vervormbaarheid ook wel vloeigrens van producten is bij taaie, elastische producten hoger dan bij brosse producten. Taaie producten zijn bv staal, veel kunststoffen, vershout. Brosse producten zijn keramiek, beton en glas en oud hout. Een elastiek kan goed energie opnemen een stuk beton minder. (U spring liever op de bank dan op straat, de bank neemt u valenergie op en de straat niet.) Omdat bij schok plotseling een hoeveelheid energie (snelheidsverandering) in het product gestopt wordt is de mate van energie absorptie, de elasticiteit, bepalend of het product zal breken of niet. Resumé, het faalmechanisme bij schok is, verplaatsing (respons) net zoals bij trillingen en het vermogen om energie op te kunnen nemen, elasticiteit.

*visit


De praktijk Nu u deze theorie doorgenomen heeft zullen een hoop schades verklaard kunnen worden. Stel u heeft een product dubbel ingepakt in het meest elastische en zachte verpakkingsmateriaal dat u kon vinden en toch is het product nog kapot gegaan hoe kan dat? Blijkbaar heeft u van de verpakking (de veer) en het te vervoeren product (massa) een zodanig massa veersysteem gemaakt dat de eigenfrequentie precies gelijk is aan de aanstoot frequentie van het transport middel. Indien het product ook nog eens onderdelen heeft die resoneren op deze frequentie treden er grote verplaatsingen op en schade is evident. A is een versnelling in m/s2 , F is een kracht in Newton Tot slot nog een opmerking, veel mensen hebben het over g-krachten. Dit is geen goede benaming want we zagen dat versnelling in [m/s2] genoteerd wordt. Een kracht F is in Newtons. Een g-kracht bestaat dan ook niet. Wel hebben we de formule F=m*a waarbij door vermenigvuldiging van de massa en versnelling de kracht bepaald wordt.

*visit


THEORIE; SINUS SWEEP VS RANDOM TRILPROEF Sinus sweep triltesten worden vaak meer gebruikt voor onderzoek dan voor afname testen. Voor het vaststellen van bepaalde eigenfrequenties in constructies, die dan niet samen mogen vallen met aanstootfrequenties vanuit de omgeving of het apparaat. Vallen die frequenties wel samen, dan volgt er eventueel een duurproef bij de gevonden eigenfrequenties. Een duurproef is dan een vorm van vermoeiingsonderzoek. Lloyds Register, Germanische Lloyd en andere classificatie maatschappijen maken hiervan gebruik. Door het trilniveau van een sinus sweep test omhoog of omlaag te brengen, wordt getracht aansluiting te vinden bij de in de praktijk voorkomende situaties. Sommige trilnormen waarin een sinus sweep triltest wordt geëist, laten de gebruiker/ontwerper de vrije keus in het trilniveau (wel met suggesties op basis van de mogelijke toepassing). Echter in de praktijk is de aanstoting in de meeste gevallen niet een sinus, maar een veel complexer signaal. Sommige frequenties hebben een veel hoger niveau dan andere; dit in tegenstelling tot een sinus sweep. Aanstoting van die verschillende frequenties vindt veelal parallel plaats en niet achter elkaar zoals bij een sinus sweep test. Een random trilproef sluit daarom veel beter aan bij de praktijk, omdat daarin die specifieke frequenties die voor kunnen komen bijvoorbeeld bij: treinen, auto’s, vliegtuigen en dergelijke, maar ook langs spoorlijnen, terug te vinden zijn en men deze ook gelijktijdig aanstoot. Die interactie tussen zo’n gevarieerde, complexe aanstoting en de eigenfrequenties en trilvormen in een apparaat of systeem kunnen tot een heel ander schade patroon leiden. Overigens betekent dit niet dat een sinus sweep test onbruikbaar is. Ze is goed bruikbaar wanneer men let op zijn beperkingen en het mogelijke over- en ondertesten in sommige frequentiegebieden. Een veel toegepaste (militaire) norm de MilStd 810 schrijft vrijwel alleen random trilspectra voor (evenals bijv. de ASTM-normen voor transportsimulaties, zie bijv. ASTM D 4728). Die spectra zijn gebaseerd op metingen. Wanneer geen praktijkmetingen beschikbaar zijn, dan wordt een standaard PSD spectrum voor een random trilproef geëist als afname test. Sinus sweep triltesten (en gerelateerde normen) zijn voor een deel ook ontstaan omdat in de beginfase van het stellen van trileisen de sturing van een triltafel (vrijwel) alleen een sinus (sweep) triltest aankon. Voor complexe random triltesten is de moderne elektronica met software veel geschikter, zeker wanneer sprake is van random-on-random of sine-on-random. Er is daarom ook een beweging gaande om steeds meer over te gaan op random afname trilproeven. Tijdsduur en trilniveau Bij een trilproef speelt de tijdsduur een belangrijke rol voor het vermoeiingsaspect. Vrijwel alle normen eisen minimaal een duurproef van een uur, met vaak een maximum van 3 uur. Bij duurtesten bij twee of meer frequenties in een apparaat, wordt meestal een limiet gesteld aan de totale tijdsduur van de proeven, bijv. 4 uur per richting. Voor een random trilproef, waarbij het gehele spectrum tegelijk wordt aangestoten, worden tijdsduren gehanteerd van minimaal 1 uur tot maximaal 3-4 uur. Soms wordt gekeken naar de totale levensduur waarover een apparaat operationeel moet zijn. Om geen extreem lange triltijden te krijgen kan het trilniveau verhoogd worden. Wanneer een gemeten trilspectrum, tijdens de operationele levensduur van een apparaat, 1000 uur voor zou komen, dan wordt het een kostbare zaak om zo een trilproef uit te voeren. Voor drie

*visit


richtingen zou men dan 3000 uur moeten trillen. Onder andere de MilStd 810 geeft een methode aan om door verhoging van het trilniveau de triltijd te bekorten. Door het PSD spectrum met een bepaalde factor te verhogen kan men of de triltijd verkorten of een equivalente langere triltijd simuleren. Die equivalente triltijd is het product van de “norm” triltijd en de vierde macht van de verhouding tussen het verhoogde PSD niveau en die van de norm. Of in formule vorm uitgedrukt: Tequivalent = (geselecteerd PSD niveau : normtrilniveau)4 x testtijd Voorbeeld: Bij een 2x zo hoog gekozen PSD niveau is de gesimuleerde tijdsduur 24x de oorspronkelijke test triltijd. Theoretisch kan men het trilniveau zo hoog kiezen dat een triltijd van een uur bijvoorbeeld 1 minuut wordt. In de praktijk geldt als regel meestal minimaal 1 uur en maximaal 3 uur trillen per richting. Verlaagt men het trilniveau met een factor 2, dan moet men de triltijd verlengen met een factor 16 (= 24). Noot: De vierde macht (als omrekeningsfactor) is een gemiddelde waarde, die varieert tussen ca 2-6 al naar gelang van de te testen materialen of producten.

Veroudering/vermoeiing: Voor apparatuur, behuizingen of componenten zou men theoretisch de gehele levensduur op bovengenoemde wijze tijdens één trilproef kunnen simuleren. Een vereiste is dan ook dat een betrouwbaar trilspectrum beschikbaar is. Het is tevens de vraag of dit noodzakelijk is en zo ja, welke omrekeningsfactor dan gehanteerd zou moet worden. Bij vermoeiing wordt meestal uitgegaan van 106 tot 107 wisselingen als maximum, omdat boven deze grens de delta-piek-piekspanning voor vermoeiing niet meer verandert. Wanneer men dit betrekt op de sinus trileisen en men vergelijkt dit met deze waarden, dan wordt dit aantal wisselingen nooit gehaald. Voorbeeld: Bij een sinus sweeptest met een snelheid van 1 octaaf per minuut trilt men bijv. bij 16Hz (als eigenfrequentie van een component in het apparaat) ongeveer 6-7 seconden. Dit komt overeen met 7x16 ≈ 110 wisselingen per sweep. Bij 10 sweeps up en down (ongeveer 1 uur trillen) heeft het apparaat in het totaal dus slechts 2x10x110 = 2.200 wisselingen gehad bij die frequentie. Dit is maar een fractie van de verwachte levensduur of van de 106 aantal wisselingen bij vermoeiingsproeven. Bij hogere frequenties neemt de tijdsduur per frequentie (logaritmisch) af, waardoor het aantal wisselingen slechts beperkt toeneemt. Door een lagere sweepsnelheid bijv. 0,5 oct/min kan het aantal wisselingen wel verdubbelen, maar dan nog wijkt dit sterk af van een echte vermoeiingsproef. Bij een sinus sweep triltest speelt de factor tijd dus een heel beperkte rol op het punt van veroudering. Een sinus sweep triltest wordt daarom vaak gebruikt voor het vaststellen van belangrijke eigenfrequenties van of in het apparaat gevolgd door een duurproef bij de gevonden frequenties in het gebied van interesse. Een duurproef van een uur bij een frequentie van 16 Hz resulteert dan in 3600x16 = 57.600 wisselingen, wat beduidend meer is dan bij de sinus sweep test. Vertaling van een sinus sweep test naar een random trilproef. De veel toegepaste norm MilStd 810, geeft aan dat een 1 op 1 omzetting van een sinus sweep test naar een random trilproef niet mogelijk is en dat een gemeten trilniveau de beste basis voor het formuleren van trileisen.

*visit


SEBERT TRILLINGSTECHNIEK BV

Recommend Documents