Energy dissipation of an elastomeric friction damper in sub-zero temperatures

The impact of sub-zero temperatures on energy dissipation levels is very essential in Polish climatic conditions. Experimental research results (made on shimmy self-oscillation damper used in a landing gear of a small plane) show that energy dissipation level of an elastomeric friction damper (in opposition to hydraulic) is decreasing with dropping temperature. This situation is a result of significant differences in thermal expansion of materials, especially the specific elastomer feature – large thermal expansion (elastomer have thermal expansion about 50 times larger than steel). Simulation of damper work, using Finite Element Method, confirmed those dependencies. An estimation of the friction coefficient has been made between the elastomer and aluminium surface. It has been ascertained that those values are relatively small, from 0.13 initial moment declining to 0.085 then rising to 0.256.

Problem wpływu ujemnych temperatur na zmienność poziomu rozpraszania energii w polskich warunkach klimatycznych ma ważne znaczenie. Przedstawione w pracy wyniki badań doświadczalnych (wykonane na przykładzie tłumika drgań samowzbudnych typu shimmy w podwoziu małego samolotu) pokazują, że tłumiki elastomerowo-cierne (w przeciwieństwie do hydraulicznych) charakteryzują się obniżaniem poziomu rozpraszania energii z spadkiem temperatury. Przyczyny takiej sytuacji wynikają ze znacznych różnic rozszerzalności cieplnej materiałów, w szczególności specyficznych cech elastomerów, istotna jest duża (około pięćdziesięciokrotnie większa od stali) rozszerzalność cieplna elastomerów. Symulacja działania tłumika wykonana Metodą Elementów Skończonych potwierdziła te zależności. Wykonano również oszacowanie wartości współczynnika tarcia pomiędzy elastomerem a ścianą wykonaną z aluminium - stwierdzono, że są to względnie małe wartości od 0,13 w chwili początkowej spadające do wartości 0,085 i następnie rosnące z prędkością do 0,256.