Нелинейные механические свойства резин и резинокордных композитов и работоспособность деталей шин (1090180), страница 30
Текст из файла (страница 30)
В этом случае большую роль играет т.н. эффектштопора, заключающийся в том, что корд «цепляется» за резину. Инымисловами, даже при полном отсутствии адгезионного взаимодействиямежду кордом и резиной испытания по Н – методу дали бы ненулевойрезультат, и он был бы тем выше, чем жестче резина и чем более сложнуюповерхность имеет металлокорд.Прочность металлокордных образцов в случае ОКН примерноодинакова. Это объясняется тем, что прочность связи резина латунированный корд определяется в примерно одинаковых условиях,поскольку в методе ОКН, в данном случае, испытываются образцы сблизкими НДС.
Отметим, что при отсутствии адгезионной связи междукордом и резиной ОКН развалится на части без приложения какой-либорастягивающей нагрузки.Теперь становится понятным отсутствие корреляции междурезультатами испытаний ОКН и Н-методом. Более того, если бы такаякорреляция была, метод ОКН оказался бы ненужным.Ниже мы увидим, что результаты прочностных испытаний непозволяют однозначно судить об усталостных свойствах резинокордныхкомпозитов. По этой причине использование результатов таких испытанийвозможно только в качестве контрольных методов, а дляисследовательских целей необходимо проводить весь комплекс испытанийусталостными и статическими методами.19920Н а п р я ж е н и е,МПа .Увеличение диаметра нити16Н-метод12ОКН-метод84013 АТЛ-ДУ20 П23 КНТС4Л2710Л22/1528Л22/15ТИП КОРДАРис.
4.2.5 Сравнительная диаграмма статических испытаний резинокордныхкомпозитовТаблица 4.2.5 Результаты испытаний РКК (Н-метод)Типкорда4Л2710Л22/1528Л22/1513АТЛ-ДУ20П23 КНТСШифррезины2э-25602э-25602э-25602э-27042э-27672э-2702Диаметрнити, мм0,610,881,320,50,620,7Кол-вопартий601211121212Сила выд.сред., Н31835256912294138Напряж.,МПа16,612,78,77,84,86,3Влияние температуры испытанияИзвестно, что при эксплуатации шины в ней развиваютсяповышенные температуры (100-120С), которые влияют на механическиесвойства материалов и могут привести к еѐ разрушению.Проводили прочностные испытания образцов ОКН на основеодинаковой резиновой смеси 2э2560 и двух различных типов корда 4Л27 и10Л22/15, с углом =20, свулканизованных в изотермическом режиме155С, 15 мин. Образцы испытывали при комнатной и повышенной200(Т=80С) температурах. Испытания образцов проводили на приборах,оборудованных термокамерами.На рис.
4.2.6 представлены результаты упруго-прочностныхиспытаний ОКН при комнатной и повышенной температурах. Численныерезультаты испытаний и результаты статистической обработкиэкспериментальных данных приведены в таблицах 4.2.4 и 4.2.6. Из рисункавидно, что при повышении температуры происходит снижение условныхнапряжений при растяжении образцов. Такое поведение резинокордныхобразцов аналогично поведению резиновых образцов при повышеннойтемпературе.Все приведенные кривые расположены близко друг к другу, чтообъясняется практически одинаковым НДС в образцах (образцы имеютблизкое соотношение шага к диаметру), одинаковым углом расположениянити корда, а также одинаковой резиновой смесью.Н а п р я ж е н и е, МПа1010Л22/15 Т=20 С10Л22/15 Т=80 С7,54Л27 Т=20 С4Л27 Т=80 С52,500204060Д е ф о р м а ц и я, %.Рис.
4.2.6 Зависимость напряжения от деформации ОКН при комнатной иповышенной температурах испытания802014.3Результаты усталостных испытанийНеизотермическая вулканизация.На рис. 4.3.1 и в таблице 4.3.1 представлены результаты поусталостной выносливости образцов ОКН, свулканизованных в различныхтемпературных режимах и испытанных в режиме заданных деформацийцикла. Из рис. 4.3.1 видно, что, как и следовало ожидать, более мягкиеобразцы, свулканизованные в неизотермическом режиме, имеют болеевысокие показатели усталостной выносливости в режиме заданныхдеформаций цикла (=const).В режиме заданных напряжений цикла (рис. 4.3.2, таблица 4.3.1)точка неизотермической кривой, соответствующая одному циклунагружения (статические условия) лежит левее аналогичных точекизотермических кривых, в то время как их усталостные свойства близки.
Врежиме заданных энергий цикла (рис. 4.3.3, таблица 4.3.1), показателисвойств образцов, свулканизованных в неизотерме, близки пристатическом нагружении к показателям образцов, полученным в изотерме,но имеют более высокие значения в условиях циклического нагружения.Это говорит о том, что использование статических методов испытания дляоценки качества резинокордных композитов не позволяет получатьдостоверных данных, характеризующих их поведение в изделии.Видно, что усталостные кривые располагаются по-разному друготносительно друга в различных режимах нагружения. Следовательно, чтоусталостная выносливость РКК существенно зависит от вида режиманагружения.
Данное обстоятельство необходимо учитывать при выборенаиболее подходящего композита для работы в заранее известныхусловиях.В таблице 4.3.2 представлены данные по статистической обработкеэкспериментальных данных. Из таблицы видно, что величина погрешностирезультатов усталостных испытаний составляет от 10% до 20% и даженесколько больше. И это несмотря на то, что испытывалось до 27 образцовна точку.202Указанные величины разброса характерны для всех видовусталостных испытаний.
Повышение качества изготовления резиновыхсмесей и аккуратная вырубка образцов для испытаний могут поднятьсреднее значение измеряемой величины, но на разбросе это практически неотразится (естественно, мы не рассматриваем случаи брака илинесоблюдения технологического регламента).
Величина разбросаопределяется природой усталостной прочности резины, основанной наэнтропийном характере упругости полимерных цепей и случайномсшивании цепей в сетку. Если учесть, что молекулярной теорииусталостных свойств резин не существует (как, впрочем, и молекулярнойтеории прочности, учитывающей реальное химическое строениемакромолекул каучука, взаимодействие с активным наполнителем ивлияние большого числа ингредиентов), то величину разброса следуетпринять как данное и смириться с принципиальной невозможностью еесущественного уменьшения. Последнее обстоятельство имеет однонеприятное следствие. Для получения результата с требуемой точностьюнеобходимо испытать достаточно большое число образцов. В усталостныхиспытаниях этот фактор до последнего времени имел решающее значение.Действительно, испытать 100 образцов последовательно с затратой накаждое испытание один- два месяца не представляется реальным.
Лишьпредложенные нами образцы позволили решить это противоречие. Теперьможно устанавливать на одну испытательную машину до 24 образцов типаОКН.203Таблица 4.3.1. Результаты испытаний по определению усталостнойвыносливости ОКН (резина 2э-2560, корд 10л 22/15), вулканизованных в разныхтемпературных режимах.РежимN,lgNW,lgW,lg,lgМДжвулканизацицикл%МПам3и19.01.2710011256.001.860.270 0.213 -0.67228.61.461488685.172.660.425 0.407 -0.390155,15 мин49.01.69245674.395.280.723 1.217 0.08572.01.86108.100.908 2.787 0.44521.01.3211473086.061.780.250 0.293 -0.62230.01.481260005.102.390.378 0.409 -0.388175,4 мин33.01.52751624.882.630.420 0.482 -0.31748.01.68254794.414.210.624 1.016 -0.04493.01.96108.570.932 4.004 0.60231.01.495647005.752.040.310 0.374 -0.42751.01.71432904.643.370.528 0.885 -0.033Т=Т()98.01.99106.780.832 3.271 0.515Таблица 4.3.2.
Статистическая обработка результатов усталостных испытанийОКН (резина 2э2560, корд 10л 22/15), вулканизованных в разныхтемпературных режимахПоказательКол-вообразцовВидФРN(=19.0%)24Л.-Н.N(=28.6%)22Л.-Н.N(=49.0%)27Норм.N(=21.0%)N(=30.0%)1420Норм.Л.-Н.N(=33.0%)13Л.-Н.N(=48.0%)14Норм.N(=31.0%)N(=51.0%)2014Норм.Л.-Н.Крит.согласияМатем.ожид.,цикл.Сред- Коэф. Относ.
Довер.невариац. откл. инт-валквадр.%%+/откл.155С, 15 мин0.310 976113 161546 16.559.531 +93038-8.702 - 849420.708 133046 3646827.41 20.249 +26940-16839 - 224040.16224622842734.23 12.9123179175С, 4 мин0331 1147307 390746 34.0617.84 2046990.575 114288 4121236.06 20.171 + 23054-16.786 - 191840.213699042480235.4823.94 +1673719.32 - 135040.18925907573022.1211.593002Т=Т()0.619 573857 123782 21.5711.30648400.53538388960525.0226.14 +1003520.725 - 7956204Из сравнения таблиц 4.2.3 и 4.3.2 видно, что разброс усталостныхиспытаний заметно выше разброса прочностных испытаний.Приведенныерезультатыпоказывают,чтообразцы,свулканизованные в разных температурных условиях, которые считаютсяэквивалентными, ведут себя по-разному в различных режимах нагружения.Это говорит о том, что существующие методы пересчета, основанные нагипотезе эквивалентных времен вулканизации, не годятся.
И дело, видимо,не в том, что они не точны. Есть все основания полагать, что указаннаягипотеза, в принципе, не верна. Основным доводом являетсяэкспериментальный факт разной высоты свойств на плато вулканизациипри разных режимах вулканизации. И эту разницу нельзя убратьизменением времени вулканизации. Остается согласиться с тем, что вселабораторные испытания, имеющие целью разработку резин для новыхшин, следует проводить в температурно-временных условиях,максимально приближенных к реальности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
