Файл: Негматов, С. С. Демпфирующие свойства полимерных материалов и покрытий на их основе (обзор).pdf

P и с. 9. Зависимость логарифмического декремента полимеров от деформации.

1 — полипропилен; '2 — капрон; 3 — полиэтилен ВД; 4,— поли­ этилен НД; 5 — винипласт; 6 — полистирол блочный.

Вопрос о чйстотиой зависимости демпфирующих свойств полимеров наиболее спорный. Одни авторы [50, 52] отмечают, что с увеличением частоты колебаний демпфирующая способ­ ность полимеров (стеклопластики, капрон, винипласт, оргстек­

ло и др.) падает, другие [53, 45], наоборот, считают, что она

повышается.

Сложный характер частотной зависимости показывает по­ лученный В. С. Постниковым [54] по данным нескольких работ график частотной зависимости внутреннего трения полиэтиле­

на и полиметилметакрилата (рис. 10,а). В широком диапазоне

частот колебаний кривые имеют максимумы и минимумы.

Кроме того, на форму частотной зависимости внутреннего тре­

ния заметно влияет температура (рис. 10,6).

ДЕМПФИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ

В связи с широким применением в современных транспорт­ ных средствах тонкостенных элементов конструкций вопрос

борьбы с колебаниями упругих систем становится наиболее актуальным.

21

TiiBHOCTb достигается лишь при высококачественном приклеи­

вании к демпфирующей поверхности. Мастичные же материа­ лы наносят на обрабатываемую поверхность напылением, на­

брызгиванием или шпателпрованием, что обеспечивает проч­

ное закрепление покрытия по всей поверхности и существенно снижает трудоемкость работы.

Установлено [55—57], что тонкий полимерный слой на ме­ таллических образцах заметного влияния на демпфирующую

способность не оказывает. Однако уже при толщинах покры­ тия, сравнимых с толщиной металлической основы, эффектив­ ность демпфирующего покрытия многократно повышается.

Нами замечено, что у стальных образцов с покрытиями из

эпоксидной композиции демпфирующая способность зависит

Рис. 11. Зависимость логарифмического декремента покрытий из эпоксидной композиции от деформации при относительных толщинах 1, 3 (2, 4) и I, 8 (3 и 5).

1 — образец без покрытий; 2, 3 — образцы с покрытием из эпоксидной композиции без наполнителя; 4, 5 — образцы с покрытием и? эпоксидной композиции с графитовым напол­ нителем.

23

Для предварительной оценки относительной эффективно­

E

β =-g2-— отношение динамических модулей упругости по­

лимера и металлической основы; μ — коэффициент потерь.

Погрешность этой приближенной формулы не превышает

мерных материалов и покрытий на их основе при различных

частотах, температурах и амплитудах колебаній.

Выбор метода и конструкции установки зависит от кон­

кретного требования, предъявляемого к изучаемому материа­

лу. Наиболее широко применяются методы свободных затуха­ ющих колебаний! и вынужденных колебаний в зоне резонанса.

При одних и тех же условиях демпфирующая способность полимерных материалов значительно выше, чем металлов.

Демпфирующая способность полимеров существенно зави­

сит.от температуры. Наиболее высокими демпфирующими

свойствами в диапазоне температур 220—290oK обладают по­

липропилен, полиэтилен ВД, капрон, в диапазоне 290—380oI —

полиэтилен ВД, фторопласт, оргстекло, полипропилен, капрон.

Демпфирующая способность полимерных материалов уве­

личивается с ростом амплитуды деформаций, особенно замет­

но в области малых амплитуд (1÷2∙ 10~4).

Влияние частоты колебаний на демпфирующую способ­

ность полимеров и покрытий на их основе изучено недостаточ­ но, поэтому до настоящего времени нет единого мнения об этой зависимости.

Значительное влияние иа демпфирующие свойства оказы­

вает состав полимерных композиций. Особенно эффективно введение наполнителей чешуйчатой структуры (графит, слю­

дяная мука и др.) в полимеры (капрон, эпоксидная смола, по­

лиэтилен, винипласт и др.), используемые в качестве вибро­

поглощающих покрытий.

Полимерные материалы и покрытия на их основе благода­

24

ря высокой демпфирующей способности могут применяться

для изготовления малонагруженных деталей и узлов кон­

струкций, подвергающихся вибрации в процессе эксплуата­

ции, например, элементов корпусных конструкций транспорт­ ных средств (автомобилей, вагонов, самолетов), а также ше­

стеренчатых передач, корпусных конструкций дизелей и т. д. Демпфирующие покрытия наиболее целесообразно нано­

сить на тонкостенные поверхности больших размеров (крышки

коленчатых валов дизелей, ограждения приводов прядильных

и ленточных машин в текстильной промышленности, кожухи маховиков и вентиляторов).

Применение для вибрирующих систем деталей пз пласт-

■массы или покрытий из нее на металлической основе сущест­

венно повышает усталостную долговечность конструкции и

снижает шум, вызываемый вибрацией.

ЛИТЕРАТУРА

10. Boulanger Ch. Rev. Met., № 46, p. 321, 1949.

11. T p о щ e и к о B. T., X a M а з а Л. А. Новая методика ускоренного опре­ деления предела выносливости сталей. Институт проблем прочности

,АН УССР, Киев, 1969.

12.Чернышев В. Μ. Построение статической петли гистерезиса мето­

дом предварительной компенсации упругой деформации, «Пробле­

мы прочности», 1970, № 5.

V 13. Постников В. С. Внутреннее трение феноло-формальдегидных плас­ тических масс при различных температурах. «Пласт, массы», 1960, № 11.

25

14. Aug C., Wert C. J. Appl. Pliys., № 25, р. 1061, 1954.

15.Jenckel Е. Kolloid-Ztschr., Bd. 136, s. 142, 1954.

16.Пигу зо в Ю. В. Применение метода внутреннего трения в металло­ ведении. Автореф. докт. дисс., Μ., 1966.

17.Maxwell В. Amer. Soc. Testing Materials Bull., v. 215, p. 76, 1956.

18. Illers K., Breuer H. Kolloid-Ztsclir., Bd. 172, s. 110, 1960.

√ 19. Писаренко Г. С. Рассеяние энергии при ,механических колебаниях, Киев, Изд-во АН УССР, 1962.

Пак 14. И., Негматов С. С. Экспериментальная установка для изу­ чения демпфирующих свойств конструкционных пластмасс. В сб. ма­

териалов по итогам научно-исследовательских работ химико-техноло­ гического факультета ТашПИ за 1970 г., вып. № 74, сер. хим., Таш­

кент, J 971.

26. Сорокин Е. С. Методы экспериментального определения внутреннего трения в твердых телах. В кн. «Вопросы прикладной механики», вып.

,193. Μ., Изд-во института инженеров ж.-д. транспорта, 1964.

V 27. Г е л л е р Л. Μ. [и др.]. Прибор для определения динамического мо-

,дуля и потерь в пластмассах. «Заводская лаборатория». 1970, № 9.

v 28. E ф р е м у ш к и н Ю. В., П о л т о р а у с Е. В. Методы оценки демпфи­

рующей способности материалов при электромагнитном возбужде­

нии колебаний. В кн. «Пластмассы в машиностроении и на железно­ дорожном транспорте», вып. 69, Μ., «Транспорт», 1966.

29. Абрамове. K∙, Ефремушк и и Ю. В., П о л т о р а у с Е. В. Прибор для автоматического измерения параметров амплитудно-зависимого рассеяния энергпц. В кн. «Рассеяние энергии при колебаниях механи­ ческих систем», Киев, Изд-во «Наукова думка», 1970.

30. Л а н д а у Л. Д. и Л и в ш и ц Е. Μ. Механика сплошных сред, Μ.—Л.,

,ГИТТЛ, 1953.

tv31. Во л одни В. П. Определение динамических механических характери­ стик твердых полимеров, «Приборы и техника эксперимента», 1961,

/№3.

32.Постников В. С. [и др.]. Методы и аппаратура для исследования

акустических характеристик твердых тел в широком интервале частот и температур. В сб. «Борьба с шумами и вибрациями», Челябинск, Стройнздат, 1966.

33. Ц в и к е р К., К о с т е н К. Звукопоглощающие материалы. Μ., ИЛ, 1952. 34. M е р к у л о в Л. Г., Я к о в л е в Л. А. Поглощение ультразвуковых волн в кристаллическом кварце на частотах до 1000 мггц, «Акустический

журнал», 1959, т. 5, вып. 3.

26

sz35. Кудрявцев Б. Б. Применение ультраакустических методов в практи­

ке физико-химических исследовании, (Л.—Л., ГИТТЛ, 1952.

36.Кабин С. П. О динамических механических свойствах полиэтилена и

иполитетрафторэтилена. «Журнал технической физики», 1956, т. 26, вып. 12.

37. J а к о b s е в Е. H. Phys. Rev. Leiters, ѵ. 2, р. 249, 1959.

38.Литовка В. И. [и др.]. Исследование влияния температуры на демп­ фирующую способность чугуна с шаровидным графитом. «Проблемы прочности», 1970, № 9.

39.Писа р е нко Г. C., Яковлев А. П., Матвеев В. В. Вибропоглощающне свойства конструкционных материалов, Справочник, Киев,

Изд-во «Паукова думка», 1971.

40. А б р а м о в С. К., П о л т о р а у с Е. В. Исследование рассеяния энергии в некоторых полимерных материалах при низких и повышенных тем­ пературах. В сб. «Вопросы прочности конструкционных пластмасс и пх применение на железнодорожном транспорте и в промышлен­ ности», Tp. РШІЖТа, вып. 70, Ростов-иа-Дону, 1969.

41.Heafer G. Asbestverstarktes Polypropylen, ein Werkstoff mit inte­ ressanten Eigenschaften, Kunststoffe, Bd. 59, S. 11, 1969.

42.Klein J. Eine Alethode in Aiifzelchutig von Torsions — oder Biege­ schwingungen bei Diinipfungsexperlnienten an HochpolynierenlPlatte und Kautschuk, Öd. 13, S. 1, 1966.

49.Flocke H. A. Kolloid-Zeitschr. und Zeitsclir. Polymer, Bd. 188, s І-H, 1953

50.Мер н ы ш е в В. Μ. Демпфирующие свойства конструкционных пласт­

масс. В сб. «Проблемы прочности в машиностроении», вып. 7, Ai., Пзд-во АН СССР, 1962.

"z51. Пак И. И., Не г м а т о в С. С. Исследование демпфирующих свойств

эпоксидных композиций, применяемых в машиностроении. В сб. тру­ дов по итогам НИР химико-технологического факультета ТашПИ за

1971 г., вып. 91, Ташкент, 1973.

X и л ь ч е в с к и й В. В. Исследование демпфирующей способности не­ которых пластмасс. В кн. «Вопросы рассеяния энергии при колебани­

ях упругих систем», Киев, Гостехнздат УССР, 1962.

Хильчевский В. В., Божко Я. В. Исследование рассеяния энер­

гии в капроне при циклическом деформировании. В кн. «Рассеяние

энергии при колебаниях упругих систем», Киев, Изд-во «Наукова думка», 1966.

V 54. П о с т и и к о в В. С. Исследование молекулярного движения в твердых

27