Файл: Потураев, В. Н. Резина в горном деле.pdf

ются с помощью кольца 3. При такой конструкции пластин резина практически не выпучивается под нагрузкой.

4. Если с помощью металлических разделительных пласти и изменением формы свободной поверхности детали (в предыдущей главе упоминалось, что резиновые изделия со сложной боковой

поверхностью могут об­ ладать повышенной ус­ тойчивостью) невозмож­ но добиться ее устойчи­ вости под нагрузкой, следует использовать другие конструктивные формы. Хорошие ре­ зультаты наблюдаются в конструкции, где ре­ зиновый элемент испы­ тывает сложные виды деформации, например деформации сжатия и

сдвига. Схема такого амортизатора и его силовые характеристики показаны на рис. 40.

Если резиновые изделия используются в качестве антивибра­ ционных устройств, то очень важно исключить прямой контакт между источником вибрации и предохраняемым объектом.

На рис. 41, а представлены конструкции такого типа: слева показана конструкция, в которой резиновый элемент сжат болтом и, следователь­ но, между изолируемым объ­ ектом и источником вибра­ ции устанавливается непо­ средственная связь; справа показана правильная кон­ струкция узла амортизатора.

При проектировании РТИ большое внимание следует уделять более эффективному и экономичному использова­ нию резины, технологичности

изготовления деталей и экономичности их производства. Например, в конструкции (рис. 41, б левый) объем резинового элемента используется неполностью. Более правильная анало­ гичная конструкция представлена на рис. 41, б справа.

Для уменьшения температурных напряжений в резиновом элементе целесообразно выполнять воздушные полости (рис. 41, в), или сквозные отверстия.

50

Технологичность исполнения РТИ зависит от правильно сконструированной пресс-формы и выбранного метода изготовле­ ния. При использовании крепящей арматуры вместо нескольких металлических вставок (рис. 42, а левый) более целесообразно применять одну (рис. 42, а правый).

Проектирование деталей, имеющих симметричную форму, целесообразно выполнять с центральным отверстием, так как это позволяет производить центровку металлических частей в форме без дополнительных приспособлений, а готовое изделие имеет большую площадь теплоотвода. На рис. 42, б показан более желательный вариант проектирования цилиндрической детали.

При изготовлении РТИ наблюдается неизбежное отклонение форм и расположения поверхностей от предусмотренных в проекте. В настоящее время по этому вопросу еще нет четких, узаконен­ ных стандартом рекомендаций. Ниже изложены некоторые дан­ ные, полученные в результате длительной практики проектиро-

6

Рис. 42. Примеры проектирования деталей с учетом техноло­ гичности их изготовления

таллической арматуре, отверстия доллшы быть расположены в со­ ответствии с прочностью и сопротивлением на отрыв резины от металла. Необходимо также помнить, что формовочные отверстия легче и дешевле изготовить в процессе вулканизации, чем выпол­ нить их в готовом резиновом изделии. Кроме этого, следует учи­ тывать, что сквозные отверстия более предпочтительны, чем глубокие слепые. В наиболее распространенных РТИ сквозные отверстия следует выполнять диаметром не менее 0,8 мм и глуби­ ной 16 мм. Слепые отверстия требуют более строгих ограничений, что вызвано значительными концентрациями напряжений на их конце. Обычно слепые отверстия диаметром свыше 3,5 мм и глу­ биной 30—40 мм могут выполняться при формовке.

Т о л щ и н а с т е но к . Для тонких изделий толщина стенок должна быть не менее 0,1 мм и 300—400 мм для крупногабарит­ ных деталей. Для РТИ, работающих в жестком циклическом режиме, толщина стенок должна выбираться с учетом диссипатив­ ного разогрева и условий охлаждения узла нагружения.

У с а д к а . В процессе вулканизации изделия и его последую­ щего охлаждения наблюдается сокращение объема на 5—6%. Это обстоятельство следует учитывать, особенно при проектиро­ вании крупногабаритных деталей. Следует также помнить, что в деталях, имеющих значительную площадь присоединения к ме­ таллической арматуре, при охлаждении от действия термических напряжений может наблюдаться значительное коробление изде­ лия, приводящее впоследствии к уменьшению долговечности

Во всех конструкциях диаметры металлических вставок должны быть соосны с соответствующими диаметрами резиновых изделий. Для металлических обрезиненных роликов и колес внешняя поверхность резины должна быть концентрична с валом в преде­ лах 0,7—0,8 мм.

В резинометаллических амортизаторах, работающих при дина­ мическом нагружении, концентричностьэластичного элемента и

металлических изделиях неперпендикулярность поверхности ре­

с металлической арматурой непараллельность поверхностей не более 0,7—0,8 мм на 200 мм длины.

Н е п л о с к о с т н о с т ь . При формировании РТИ поверх­ ность резины должна быть максимально плоской. Допустимая неплоскостность не должна превышать 0,25—0,3 мм на диаметре 50 мм. Это условие особенно важно выдерживать в изделиях, име­ ющих металлическую армировку.

Обобщая некоторые правила, выполнение которых обязательно при проектировании РТИ, особенно для работы в динамическом режиме, в первую очередь следует рекомендовать исключить:

острые углы на концах соединяемых поверхностей; острые кромки и углы на металлической арматуре, которые

впоследствии могут прорезать резиновый элемент или создать дополнительные очаги концентрации в виде трещин;

острые углы во внутренних полостях резинового массива; неоднородность состава смеси, приводящую в процессе вулка­ низации к неоднородности массива и, следовательно, созданию

разномодульного материала; составные формы и контуры, которые усложняют оборудо­

вание для формования; металлические части с зазорами, которые допускают вытека­

ние смеси при формировании.

В дальнейшем следует учитывать рекомендации как конструк­ торского, так и технологического характера.

При конструировании РТИ следует также назначать такой

52

режим работы, чтобы детали могли эксплуатироваться в течение заданного времени. При этом необходимо учитывать уровень и концентрацию механических напряжений в объеме образца, его диссипативный разогрев, влияние окружающей среды и т. д. При испытаниях готовых изделий можно, наблюдая картину их разрушения, выяснять причину и в последующие конструкции вносить соответствующие коррективы. Основные признаки раз­ рушения РТИ и причины, вызывающие это явление, приведены в табл. 3. Там же даны рекомендации по устранению основных причин. Универсальных рекомендаций, пригодных для существу­ ющего многообразия конструкции РТИ, в настоящее время еще нет. Практика длительной эксплуатации РТИ выработала некото­ рые рекомендации, которые могут быть приняты во внимание конструкторами и которые в основном сводятся к следующему.

Повышенные температуры вызывают деструкцию поверхност­ ного слоя резины, делают материал хрупким и способствуют раз­ растанию поверхностных трещин. Резины на основе НК следует эксплуатировать при температурах не свыше 70—120° С. Нижний предел относится к амортизаторам, работающим при многократ­ ных циклических нагрузках; верхний — при статическом нагру­ жении. В последнем случае поверхностные дефекты (размягчение, затвердение, мелкие трещины и т. д.) практически не влияют на срок службы массивных изделий. В тонкостенных конструкциях такие дефекты весьма опасны и при статическом способе нагруже­ ния могут привести к разрушению детали.

Создание резиновых изделий, работающих при высоких тем­ пературах, может осуществляться двумя путями. Первый путь состоит в улучшении конструкции узла нагружения, вынесении его из зоны действия теплового потока или предохранении от воз­ действия температуры специальными защитными средствами. Образец можно разделять металлическими пластинами, улучшая тем самым теплоотвод, охлаждать воздухом или жидкостью, соз­ давать теплоотражающие приспособления и т. д. Второй путь состоит в подборе теплостойкой исходной смеси. Хорошие резуль­ таты дают вулканизаты на основе фторкаучуков, силиконовых каучуков и т. д., изделия из которых длительное время могут эксплуатироваться при повышенных температурах порядка

200-300° С.

Воздействие повышенной температуры может сочетаться с дис­ сипативным разогревом образца. В этом случае, особенно при мас­ сивных изделиях, резина вследствие чрезмерного разогрева рас­ плавляется внутри образца и через образовавшиеся трещины вытекает наружу. Рекомендации по устранению этого недостатка сводятся к назначению оптимального режима нагружения; кон­ структивные и технологические рекомендации такие же, как и в случае воздействия температурного поля.

Агрессивная среда во многом способствует разрушению РТИ, вредно воздействуя на резиновый массив и металлическую

53

54