減震阻尼橡膠特性喝配方設(shè)計要點
2022-06-02 來自: 西安方盛密封 瀏覽次數(shù):693
現(xiàn)實生活中振動無處不在,振動的現(xiàn)象是不容忽視也是不可缺少的,人們一直致力于振動 的產(chǎn)生,控制和消除的研究,所有的物體的振動都會產(chǎn)生聲音,如果沒有振動就不會有音樂,人類也無法進行語言交流了.但是振動也會對人們的生活產(chǎn)生許多不利的影響,如:共振會導(dǎo)致裝置的損壞,噪音會影響人類的生活環(huán)境等.怎樣將振動對人們產(chǎn)生的不利影響減到小,是當(dāng)前減震技術(shù)發(fā)展和追求的方向。減震技術(shù)的核心是消除干擾性振動或找出解決的方法,現(xiàn)在比較適用和成熟的減震方法 是橡膠減震系統(tǒng),早在橡膠應(yīng)用于工業(yè)之初,人們就使用了橡膠隔離來進行減震。
橡膠是一種很理想的阻尼材料,阻尼減震技術(shù)是利用橡膠特有的粘彈性,在震動過程中,在外力作用下導(dǎo)致劇烈的內(nèi)摩擦,產(chǎn)生了反作用力,將動能轉(zhuǎn)化為熱能,實現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換,從而達(dá)到降低震幅的目的。
減震橡膠的作用:
代替金屬彈簧起到消振,吸振作用.其主要的性能要求在靜剛度、動剛度、耐久性能上。
減震橡膠的特點:
①橡膠是由多種材料相組合而成,同一種形狀通過材料調(diào)整可以擁有不同的性能.
②橡膠內(nèi)部分子之間的摩擦使它擁有的阻尼性能,即運動的滯后性(受力過程中橡膠的變形滯后于橡膠的應(yīng)力).
③橡膠在壓縮、剪切、拉伸過程中都會產(chǎn)生不同的彈性系數(shù)
減震橡膠的性能特征:
靜剛度的定義:指減震橡膠在的位移范圍內(nèi),其所受壓力(或拉伸力) 變化量與其位移變化量的比值.
動剛度的定義:指減震橡膠在的位移范圍內(nèi), 的頻率下, 其所受壓力(或拉伸力)變化量與其位移變化量的比值.
動倍率的定義指減震橡膠在的位移范圍內(nèi)所測定的動剛度與靜剛度的比值,即:Kd/Ks
損耗系數(shù): 在減震橡膠的受力過程中,橡膠的變形與橡膠的應(yīng)力之間存在著的相位差,而橡膠的應(yīng)力一般要超前于橡膠的變形的相位角δ
扭轉(zhuǎn)剛度: 指減震橡膠在的扭轉(zhuǎn)角范圍內(nèi),其扭轉(zhuǎn)力矩與扭轉(zhuǎn)角之間的比值.
耐久性能: 指減震橡膠在的方向的預(yù)加載荷、振幅、振動頻率下,經(jīng)往復(fù)振動n次后產(chǎn)品完好或?qū)a(chǎn)品往復(fù)振動直至破壞時的振動次數(shù), 耐久性能是衡量一個減震橡膠件的安全性能和綜合性能的重要指標(biāo).
減振橡膠板的主要性能指標(biāo)是:化膠的靜剛度,即硫化膠的彈性模量;硫化膠的阻尼性能,即阻尼系數(shù);硫化膠的動態(tài)模量。除上述關(guān)鍵性能指標(biāo)外,還應(yīng)考慮疲勞、蠕變、耐熱以及與金屬黏合強度等性能。
1. 減振橡膠板橡膠品種的選擇
減振橡膠板的阻尼性能主要取決于橡膠的分子結(jié)構(gòu),例如分子鏈上引人的側(cè)基體積較大時,阻礙鏈段運動,增加了分子之間的內(nèi)摩擦,使阻尼系數(shù)tan&增大。結(jié)晶的存在也會降低體系的阻尼特性,例如在減振效果較好的CIIR中混人結(jié)晶的IR時,并用膠的阻尼系數(shù)tan&將隨IR含量增加而降低。
在通用橡膠中,tan&由大到小的排列順序是:IIR>NBR>CR、SBR>Q, EPDM、PU>NR>BR。NR的tan&雖然比較小,但其耐疲勞性、生熱、蠕變與金屬黏合等綜合性能好,所以NR還廣泛地用于減振橡膠板。如要求耐低溫,可與BR并用;要求耐天候老化時,可選用CR;要求耐油時可選用NBR;對低溫動態(tài)性能要求苛刻的可選用硅橡膠。一般要求低阻尼時采用NR;要求高阻尼時采用IIR或CIIR。
2.硫化體系的影響
硫化體系與硫化膠的剛度、tan&、耐熱性、耐疲勞性均有關(guān)系。一般硫化膠網(wǎng)絡(luò)中硫原子越少,交聯(lián)鍵越牢固,硫化膠的彈性模量越大,tan&越小。各種硫化體系的耐熱疲勞壽命抝下:無硫硫化體系>EV>SEV>CV。
交聯(lián)劑用量的影響:在SBR中隨硫黃用量增加,靜剛度上升,阻尼系數(shù)下降,動剛度基本不變。
3.填充體系的影響
填充體系與硫化膠的動模量、靜模量、tan&有密切關(guān)系,當(dāng)硫化膠受力產(chǎn)生形變時,橡膠分子鏈段與填料之間或填料與填料之間產(chǎn)生內(nèi)摩擦使硫化膠的阻尼增大。填料的粒徑越小,比表面積越大,與橡膠分子的接觸面越大,其物理結(jié)點越多,觸變性越大,在動態(tài)應(yīng)變中產(chǎn)生的滯后損耗越大。因此填料的粒徑越小,活性越大,硫化膠的阻尼性、動模量和靜模量也較大。填料粒子形狀對硫化膠的阻尼和模量也有影響,例如片狀云母粉可使硫化膠獲得更高的阻尼性和模量。
在減振橡膠板配方中,NR使用SRF和FT炭黑較好;合成橡膠可使用FEF和GPF炭黑。一般隨炭黑用量增加,硫化膠的阻尼系數(shù)和剛度也隨之增加。另外隨炭黑用量增加,對振幅的依賴性也隨之增大。
為了盡可能提髙減振橡膠板的阻尼特性,降低蠕變及性能對溫度的依賴性,往往在髙阻尼的隔振橡膠中配合一些特殊的填充劑,例如蛭石、石墨等。
白炭黑補強效果僅次于炭黑,但動態(tài)性能遠(yuǎn)不如炭黑。碳酸鈣、陶土、碳酸鎂等無機填料補強性較弱,為了獲得規(guī)定的模量,勢必要比炭黑的用量大,加大這些無機填料的用量,對其他性能會產(chǎn)生不利的影響,所以一般很少采用。
4.增塑體系的影響
用作減振橡膠板的增塑劑,如要求阻尼峰加寬,應(yīng)使用與橡膠不相容或只有限度溶解度的增塑劑。通常隨增塑劑用量加,硫化膠的彈性模量降低,阻尼系數(shù)增大。增加增塑劑用量,雖然能改善低溫性能釉耐疲勞性能,但同時也會使蠕變和應(yīng)力松弛速度增大,影響使用可靠性,因此增塑劑用量不宜過多。
一般增塑劑的分子結(jié)構(gòu)與橡膠的分子結(jié)構(gòu)在極性要匹配,即極性橡膠選用極性增塑劑,反之亦然。NR使用松焦油、錠子油等增塑劑。NBR則使用DBP、 DOS、DOP、DOA等增塑劑。
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