减震橡胶制品设计

苏州诺涵高分子材料有限公司2020-10-17 14:06:14


一、简单介绍橡胶减震作用:

 减震橡胶作用是减轻机件纵向或横向的机械振动,缓和负荷的冲击,吸收机械发出的噪音,减轻设备的震动损坏。橡胶作为减震器,主要是吸收和反射震源发出的振动能量,以减轻振源对环境的作用,特别是可阻止由于振动波产生的共振效应所导致的同步振动。橡胶阻尼性质是橡胶减振的一个优异的特性。阻尼产生于橡胶的滞后特性和变形时的内摩擦。


二、减震橡胶的结构特征:

     减振橡胶有很多结构形式,使用最广泛的是橡胶与金属牢固粘合的金属、橡胶复合减振器,它可作为弹性支承元件。其它还有空汽胎式弹簧减振器,它化对振动也表现有不同类型的阻尼效应,通常有四种;粘性阻尼—由流体位移引起;滞后阻尼—材料循环受压变形过程的能量内耗引起;摩擦阻尼—由阻止两个接触面相对滑动所引起的;空气阻尼—由空气阻尼引起的;橡胶材料的本能阻尼主要属于前两种类型,而充气的气胎式橡胶弹簧则属于空气阻尼作用。

     橡胶的本能阻尼是橡胶的粘弹行为的结果。橡胶制品在较高频率的机械振动下,发生多次反复变型(伸张、压缩、或剪切等),因其粘弹性行为使体系中消耗一部份弹性能,转变为不可逆的热能散失,测定橡胶试片回弹性时,当试片受冲击后,回弹性愈小,说明吸收和贮存的弹性能愈大,此时表现有较大的内耗。反之,回弹性大时,说明给予的冲击能又大部分以机械能(即回弹性)的形式释放出来,即内耗很小。

    提高橡胶分子间的作用力,也就是在橡胶粘弹性体系中增大粘性成分,从而影响了大分了链支运动性,致使橡胶振动变形时,多半不及适应外力变化,结果产生滞后现象,且损失一部份变形的弹性能。

     橡胶本能阻尼效应就是应用了橡胶滞后损失的结果,利用其吸收振动机械能,转化为热能积蓄在橡胶中,并逐渐散发出来。所以橡胶分子应有较大的分子间作用力、致密性及优越的耐热性和导热性。


三、不同橡胶减震性能对比:

      在常温的条件下,天然橡胶和顺丁橡胶的损失系数值较小,丁苯、氯丁、乙丙、聚氨脂和硅橡胶的损失系数值中等,丁腈和丁基橡胶的损失系数值较大。一般减振橡胶料应选取损失系数值较大的橡胶,因此选用这两种橡胶是适宜的。

 橡胶的弹性模数与损失系数随着温度而变化,低温范围变化成尤为显著,橡胶的损失系数值在玻璃化温度可达最大值,低于玻璃化温度时,随着温度降低而急剧增大,使橡胶失去弹性,因而也失去了减振作用。所以橡胶的玻璃化温度愈低,可应用的温度范围愈广。橡胶的减振特性以硅橡胶、丁基橡胶为最好,其次是丁苯、氯丁橡胶,再其次是天然和顺丁橡胶。丁腈胶主要用于耐油、防振制品,因玻璃化温度高所以选用中等丙烯睛含量的丁腈胶较好。氯丁耐侯性好,且有较小的压缩变形,最宜制作桥梁减震制品或轨枕垫等,但有生热较大的缺点。

四、影响橡胶减震特性的因素:      

    硫化体系对减震橡胶的生热和疲劳影响很大。实践证明在硫化网构中,当交联键中含硫原子数较少,且含少量的游离硫时,硫化胶的动态模量就大,损失系数就小。因此天然橡胶和丁苯橡胶中选用噻唑类和秋兰姆类促进剂比胍类促进剂效果更佳。

      促进剂和硫黄用量应选择适当。虽然增加促进剂和硫黄用量可以提高交联密度,增大E值。相反,用量超过一定限度还会降低橡胶的耐热性。此外增加硫化胶的交联密度,会使玻璃化温度升高,从而合低温减震性能变坏。对玻璃化温度较高的丁腈橡胶和氯丁橡胶来说,这种影响尤为明显。

     补强剂对橡胶减震特性的影响也很重要。实验表明动态弹性模数E和损失系数随着填充剂用量的增大而增大,同时也随振幅的增大而增大。

     在同一条件下,炭黑粒径愈小,补强郊果愈大,弹性模数越高。炭黑粒径对弹性模数值影响更为明显,炭黑粒径越大弹回率越高动态弹性数越小,生热越低。根据上述规律,在减振橡胶制品配方中,天然橡胶中应尽量多配入半补强炉黑。或细粒子热裂法炭黑。合成橡胶本身的强度低,应少用一些会使会使损失系数增大的快压出炉黑、槽法炭黑等。而碳酸钙、碳酸镁、陶土、白炭黑等和各种树脂等因补强性能差,为获得必要的动态弹性模数需加大补强剂的用量。在等量配合时,虽然它们的损失系数值增加比炭黑为小,但在相同的动态弹性模数条件下,采用这些填充剂的损失系数比用炭黑时稍大。

    随着软化剂用量的增大,会使硫化胶的动态弹性模量值降低,损失系数增大,使用软化剂可改善橡胶的低温性能。对石油软化剂一般采用烷烃油类,其损失系数较小,生热低,而芳香烃含量愈高损失系数值愈大。如天然橡胶与顺丁橡胶并用所用的软化剂不同,其硫化胶的回弹率也不同。软化剂用到10份以下时,对损失系数影响尚不明显、如大量配用填充油则损失系数显著增大,提高生热性。其它配合剂用量少则无大影响。

 







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