Исследование динамических свойств резины (1089966), страница 5
Текст из файла (страница 5)
чээнэ еи сс 'ис)эа эни вжс)эпоэ зэн$9о сс н с о. к х Я со о о о к и к р и о И О и х Ф и Ф $ Ф и Ф о к а и о и я и а н о к о сс и Ф О О о ю й Ф с о ч о о со сч ч' со сч с о съ сч о сч о съ $ со сч о с'э сч $' с'э с'э со о со о с'э ч' со о ч' сь сэ $ ос со ос Фс сь О С'С со О ср С'Э $ С'Э Я о $ к со О о со о ос сч сэ р $" сч сО ос со Я Я Я В о Я Р 3 о со о " сэ сэ сэ Ф$ Р й 2 се й Ф$ Я й о" сэ о сэ о " сэ различных режимах динамического нагружения резины, будет видно нз последующего.
Приведенные здесь данные показывают, что это соотношение может также явиться основой ттростого и бысарого метода саределения равновесного модуля резины по результатам динамических испытаний на упругий отскок. 6. ТЕПЛООБРАЗОВАНИЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ДИНАМИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ При выборе резины, обеспечивающей минимальное теплообра- зование в эксплуатации, первоочередной задачей является анализ динамического режима реализуемого при работе соответствующего изделия.
Такой анализ должен ответить на ряд вопросов, таких как: вид напряженного состояния, временнбй характер нагружения, ве- личина постоянных и переменных деформаций, либо напряжений, температура среды и т. д. Для целесообразного использования рецептурно-технологиче- ских факторов решающее значение имеет, однако, анализ режима работы резины с точки зрения разделения механическйх парамет- ров на независимо задаваемые (т. е. определяемые внешними условиями напружения) и переменные (т. е.
определяемые упруги- ми и релаксационными свойствами резины). В этом смысле, в качестве первого приближения, целесообраз- но рассмотреть 3 основхных режима: а) заданных динамических деформаций, б) заданных динамических напряжений, в) заданной энергии цикла. Для большинства практических случаев, в частности примени- тельно к работе резины в маоснвных и пневматических шинах, рас- смотрение можно вести в предположении, что динамические напря- жения и деформации невелики и связь между ними лийейна. В указанном приблттткении, из соотношений (1) и (3) следует: = — К.* — К,Е ° ° 1,- — К,Е .
1,з ! 1 ! *о-, 'ч (21) Таким образом удельные механические потери, а следователь. но н теплообразованне, во всех режимах пропорционально модулю внутреннего трения. При этом оно: не зависит от динамического модуля — в режиме заданных деформаций, обратно пропорционально динамическому модулю — в режиме заданной удельной энергии цикла и обратно пропорционально квадрату динамического модуля — в режиме заданных напряжений. зэ Выражая динамический модуль суммой равновесной (Е ) и неравновесной (Е~) составляющих и пользуясь соотношением (20) выражение (21) может быть представлено в форме: = — К ° 5,'= 55(5= 2 ' 2(Г ЕСОО5! Е ~К) Соп5П (22) 2 (К+ 2Соп55 Е + СопгПЕ5 К) В полученном соотношении удельные механические потери цикла, для 3-х рассмотренных режимов, выражены в зависимости от модуля внутреннего трения и равновесного модуля соответствующих резин.
Соотношение (22), в соединении с таблицей П, позволяет Птроанализировать зависимости удельного теплообразования, при разных режимах. динамического натруженна, от основных рецептурно-технологических факторов. Из проведенного анализа следует, что при равных степенях 'вулкамизации, резины из каучуков с малым внутренним трением (НК, СКИ) обеопечивают меньшее теплообразование в любом из рассмотренных динамических режимов. Повышение степени вулкакизвции в пр5)ктически применяемых пределах: мало влияет на удельное теплообразование в резине, работающей в режиме задаоных деформаций; снижает теплообразование, если резина работает в режиме заданной энергии, и еще более резко снижает твплообразование, если реализуется режим заданных напряжений. Наполнение приводит: к резкому росту теплообразования, если резина работает в режиме заданиых деформаций; к значительно меньшему и замедляющемусясувелнчеииемсодержания наполнителя, росту, если резина работает в режиме заданной энергии цикла; наоборот, снижает теплообразование, если осуществляется режим заданных напряжений.
Увеличение содержания аластифвкатора во всех рассмотренных режимах влияет ~на удельное теплообразование так же, как уменьшение содержания наполнителя. Поскольку влияние того, либо иного„рецептурного фактора на удельное теплообразование, в зависимости от реализуемого динамического режима, может быть положительным или отрицательным, проведенное рассмотрение подчеркивает практическое значение тщательного анализа динамического режима работы резины в каждом конкретном случае. 24 1. О ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ ШИННЫХ РЕЗИН Рааполагая данными о диыамнчесмом режиме работы резины в изделии н рационально используя рассмотренные выше рецептурнотехнологнчеокие факторы, технолог может достаточно эффективно влиять, в желательном нэправленни, на удельное теплообразование в резине.
Следует, конечно, иметь в виду, что теплообразованне существенно обычно не само по себе, а лишь в связи с тем отрицательным влиянием, которое оно оказывает на работоспособность изделия. Проведенные в последнее время исследования показывают, однако, что в ряде практических случаев, фактор теплообразовання оказы.
вает решающее влияние на динамическое утомление резины в монолитных изделиях н стыка между резинами, либо резиной н другими материалами в сложных многослойных конструкциях. Сказанное полностью относится к эксплуатации массивных н пневматических шин. Зная динамические характеристики резины н режим работы ее в изделии, конструктор может в некоторых случаях провестн не только механический, но н тепловой расчет, т. е. определят темпе' ратуру изделия в зависимости от геометрических (размер н форма изделия) н механических (условия яагруження) параметров. Такого рода приближенный расчет весьма сложен, если речь цдет о пневматической шнле, но вполне реален применительно ко многлм более простым изделиям, таким как массивная ши~на н др. В обоих приведенных примерах, практическое использование результатов настоящего последования представляется возможным прн условии, что дивамическнй режим работы резины в изделии известен, либо может быть выявлен простыми и непосредственнымн методами.
В ряде случаев, однако, режим этот сложен н не поддается как теоретическому анализу, так и непосредственному экспериментальному изучению. Так, до сих пор отсутствуют прямые данные о динамическом режиме нагружения различных элементов пневматической шины. Ошибочны раоопространенные взгляды о том, что резина массивной шины работает в режиме заданных напряжений. Косвенный путь, который стамовнтся возможным прн использовании данных настоящего исследования, оонован на том, что теплообразованне в нзлелнн (которое может быть тем нлн иным путем измерено) определяется динамнчеокнмн характеристиками резины, входящими, в зависимости от искомого динамического режима, в той илн иной комбинации. Задача является обратной по отношению к рассмотренной выше.
Она может быть сформулирована следующим образом: зная динамические характеристики резины (Е н К) н теплообра- 25 зование в изделии, определить гтреобладающий динамический режим. реализующийся при эксплуатации. Следует отметить, что постановка вопроса в прямой задаче является очевидной, возможность же и практическая значимость решения обратной задачи выявлены в настоящей работе впервые. Для суждения о преобладающем динамическом режиме работы резины в шинах было проведено сопоставление теплообразования в обкатываемых иа станках изделиях„изготовленныхс применением резин, различающихся своими динамическими свойствами, вчастности из резин с существенно различными значениями динамического модуля.
В опытах с массивными шинами теплообраэование в изделии оценивалось на основании замеров температуры (в центре профиля), отвечающей стационарному состоянию в условмях станочных иопытаиий, проводимых щ~и постоянной скорости кзчения и заданной радиальной нагрузке на шину. В опытах с пневматическими шинами, кроме аналогичных заме.ров температуры, измерялнсь также механические потери качения, пропорциональные суммарному теплообразованию. Наилучшее согласие между опытными и расчетнымл значениями теплообразования соответствовало предположению о том, что Как в массивной, так и в пневматической шине, преобладающим является режим заданной энергии цикла.
Как следует из всего предыдущего, знание динамического режима работы резины в изделии является обязательным условием правильного формулирования требований к ее динамическим овойствам, также как и к показателям, характеризующим ее усталостную выносливость. Приведенные здесь новые данные о динамическом режиме, реализуемом при эноплуатации шинных резин, имеет поэтому для технолога и конструктора первостепенное значение.
ВЫВОДЫ 1. Рассмотрено современное состояние наших знаний о механических свойствах резиноподобных материалов. Показана их недостаточность н обооиована необходимость проведения широких физических исследований, направленных на изучение реальных технических резям, и выяснения общих закономерностей влияния состава на их механические и, в частности, динамические свойства. 2. Динамические свойства резины предложено характеризовать двумя основными показателямн: динамическим модулем (Е) и модулем внутреннего тоения (К).
Последний показатель, введенный в настоящей работе впервые, пропорционален механическим потерям за цикл в единице однородно деформнруемого объема, при постоянстве задаваемой динамической деформации, 3. Разработаны и рекомендованы новые приборы и методы для изучения и сравнительной оценки динамических свойств резины. С 26 нх помощью исследована зависимость динамических характеристик от параметров режима дннамнчеокого нагружения (велнчнна динамической деформации, частота, асимметрия цикла, температура н т.
д.) н основных факторов рецептуры (тнп каучукового полимера, степень вулканнзацнн, наполнения, пластнфнкацнн). 4. Выявлена универсальная (не зависящая от состава н параметров динамического режима) пропорциональная зависимость между модулем внутреннего трения резины н неравновесной частью ее дннамнческого модуля. 5. Предложены соотношения овязывающие механические потери со значениями динамических характеристик и позволяющие оценить влияние ооноеных факторов рецептуры на удельное тепло- образование в резинах, эксалуатнрующнхся орн различных днйамическнх режимах.
б. Сопоставлены потери качения и теплообразованне в массивных н пневматических шинах, изготовленных е применением резин резко различающихся значениями динамических характернстнк. На основе анализа полученных данных, выявлен преобладающий динамический режим, реализующийся в шинных резинах при эксплуатации. СПИСОК иечатиых работ и изобретений автора,,использованных в диссертации 1. Б.
Догадкнн, Г. Бартенев, М. Резннковский, «Кинетика высокоэластической деформации». Докладм б-й конференции по высокомолекулярным соединениям. Изд. АН СССР, 1949, стр. 297 — 307. 2. Б. А. Догадкнн, Г. М. Бартенев, М. М. Резннковский, «Исследование роли межмолекулярных снл в механизме высокоэластической деформаннн». 1. Молекулярный механизм н уравнение кинетики высокоэластической деформации. Колл. Ж.
Х1, 5, 314, (1949). 3. Б. А. Двгадкнн, М. М. Резниковский, Роль межмолекулярных снл в механизме высоко»ластнческой деформации. П. Релаксациоиные свойства натурального каучука н продуктов его бронирования. Колл. Ж. ХИ, 2, 102 (!950). 4. Б. А. Догадкии, М. М. Резникваскнй, Релаксацнонные пропессы при деформации ненаполненных резин н влияние степени вулкаинзацян, Колл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
