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液壓泵機組不對中力學(xué)和聯(lián)軸器疲勞破壞影響因素

文章作者:巨澤聯(lián)軸器   發(fā)布時(shí)間:2020-11-07
彈性柱銷(xiāo)齒式聯(lián)軸器不對中可分三類(lèi):1)平行不對中:兩半聯(lián)軸器凸爪軸線(xiàn)平行,軸向存在徑向偏移;2)偏角不對中:兩半聯(lián)軸器凸爪軸線(xiàn)相交,軸線(xiàn)間存在偏角;3)綜合不對中:同時(shí)存在平行不對中和偏角不對中情況。

[一]、液壓泵機組不對中力學(xué)

彈性柱銷(xiāo)齒式聯(lián)軸器不對中可分三類(lèi):1)平行不對中:兩半聯(lián)軸器凸爪軸線(xiàn)平行,軸向存在徑向偏移;2)偏角不對中:兩半聯(lián)軸器凸爪軸線(xiàn)相交,軸線(xiàn)間存在偏角;3)綜合不對中:同時(shí)存在平行不對中和偏角不對中情況。

實(shí)際應用中液壓泵機組梅花形彈性聯(lián)軸器存在綜合不對中,綜合不對中振動(dòng)特性是由平行不對中振動(dòng)特性和偏角不對中振動(dòng)特性疊加而成。

梅花形彈性聯(lián)軸器的兩個(gè)半聯(lián)軸器凸爪通過(guò)與梅花形彈性體的嚙合來(lái)傳遞扭矩。當出現偏角不對中時(shí),電機軸和液壓泵軸存在夾角,液壓泵機組的偏角不對中力矩關(guān)系。

梅花形彈性聯(lián)軸器屬于具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器,存在偏角不對中時(shí)可視為萬(wàn)向聯(lián)軸節偏角傳動(dòng)。

梅花形彈性聯(lián)軸器存在偏角不對中時(shí)具有如下振動(dòng)特性:1)偏角不對中引起的動(dòng)態(tài)扭矩含有電機軸頻和電機軸頻偶數倍的諧頻分量,且偏角不對中a越大,諧次分量的幅值越大;2)偏角時(shí),不對中引起的動(dòng)態(tài)扭矩幅值與液壓泵組的轉動(dòng)慣量和電機轉速的平方武乘積成正比,即大慣量、高轉速的液壓泵機組在相同不對中偏角下引起的動(dòng)態(tài)扭矩大。

[二]、聯(lián)軸器橡膠材料疲勞破壞影響因素

梅花形聯(lián)軸器的彈性元件可以選用不同配方的橡膠,聯(lián)軸器在工作過(guò)程中,既受到交變載荷的作用,同時(shí)也受到溫度、氧氣等環(huán)境因素的影響。因此,影響橡膠材料疲勞性能的因素很多,這些因素大致可以分為三大類(lèi),即橡膠材料配方本身,所受載荷,以及環(huán)境因素。

1.橡膠材料配方本身的影響1)橡膠的類(lèi)型不同類(lèi)型的橡膠的耐疲勞性能是不同的,橡膠的耐疲勞性能主要體現在兩個(gè)方面,即抵抗裂紋的產(chǎn)生和抵抗裂紋的生長(cháng)兩個(gè)方面。

橡膠的耐疲勞性能和它的耐熱性、力學(xué)損耗和結晶性等性能有關(guān)。耐熱性越好的橡膠,耐疲勞性能越好,疲勞壽命越高。橡膠的力學(xué)損耗越大,滯后也越大,能夠抵抗裂紋的增長(cháng),疲勞壽命越高;但力學(xué)損耗越大,由于分子內摩擦,也越容易產(chǎn)生動(dòng)態(tài)生熱,加速破壞,疲勞壽命又會(huì )降低。橡膠的結晶性能也影響其疲勞壽命,在高周疲勞情況下,拉伸結晶的橡膠耐疲勞,低周疲勞情況下,玻璃化轉變溫度高的橡膠耐疲勞。

2)填料填料的加入會(huì )改變材料的剛度和滯后性;填料會(huì )造成體系的不均一,使裂紋間斷發(fā)生偏離,分支及鈍化;填料凝聚會(huì )增大缺陷和裂紋。

3)硫化體系對橡膠材料進(jìn)行硫化可以使橡膠長(cháng)鏈分子之間產(chǎn)生互相交聯(lián)的硫鍵,多硫鍵比單硫鍵耐疲勞。同時(shí),交聯(lián)的密度對橡膠材料的疲勞壽命也有影響,交聯(lián)密度越大,越不易生熱,疲勞壽命相應提高,但交聯(lián)密度越大,應力越不易分散,疲勞壽命又會(huì )減小,因此硫化橡膠存在一個(gè)使疲勞壽命較大的較優(yōu)交聯(lián)密度。

4)其他配合因素在橡膠材料中添加軟化劑能夠減少生熱,加入抗降解劑和抗老劑能夠避免和氧氣和臭氧的作用,這些都能夠提高疲勞壽命。另外,橡膠的制造工藝,配合劑的分散狀態(tài)等也會(huì )影響橡膠材料的疲勞性能。

2環(huán)境因素的影響1)氧氣的影響空氣中氧氣的存在會(huì )影響橡膠材料的疲勞壽命,一方面,氧氣的存在會(huì )影響疲勞裂紋生長(cháng)的閡值,另一方面,氧氣不斷在橡膠材料中溶解或擴散,與橡膠分子發(fā)生化學(xué)反應而破壞橡膠分子的內部結構而使疲勞進(jìn)程加快。

硫化過(guò)程使橡膠的長(cháng)鏈分子互相交聯(lián),形成巨大的三維網(wǎng)狀結構。由于聚合物中的雜質(zhì)、自身的異常結構或者光能量等因素,橡膠中產(chǎn)生游離基,這些游離基與空氣中的氧氣反應產(chǎn)生和氫,這些和氫反過(guò)來(lái)又作為催化劑加速游離基的產(chǎn)生。較后,反應由于的非活化性而停止。

這一過(guò)程不斷進(jìn)行,橡膠發(fā)生老化,引起機械性能及外觀(guān)的變化。

氧氣主要通過(guò)擴散進(jìn)入橡膠內部。在室溫條件下,這一過(guò)程進(jìn)行比較緩慢,氧氣在橡膠內部的擴散比較均勻,老化情況也比較均勻;當溫度升高時(shí),氧氣的擴散速率增加,老化過(guò)程加快,氧氣主要集中于橡膠表面,因此老化也主要集中在橡膠表面,且溫度越高,老化越嚴重。

增加橡膠的厚度可以減緩過(guò)程,增加疲勞壽命。

2)臭氧的影響空氣中的臭氧含量很低,含量約為10-g,但研究表明,當橡膠材料及其制品在含量的臭氧中暴露很短的時(shí)間,也會(huì )受到臭氧的攻擊而發(fā)生破壞。尤其是當橡膠受到拉伸應力時(shí),這些臭氧與橡膠中的碳一碳雙鍵反應,使橡膠結構產(chǎn)生與拉應力方向垂直的龜裂。與氧氣對橡膠的老化作用不同的是,臭氧引起的老化并非整體的老化,而是橡膠材料及其制品局部的龜裂。

通過(guò)添加防護劑可以抵御臭氧的破壞。

3)溫度的影響溫度升夠等反應,加快裂紋的產(chǎn)生及生長(cháng),因此對疲勞破壞有的影響。溫度對疲勞壽命的影響主要取決于橡膠配方本身,研究表明,橡膠在100℃以?xún)葧r(shí),疲勞壽命受溫度的影響較小,溫度從0℃升至100℃時(shí),疲勞壽命降低4倍;而丁苯橡膠在同樣的情況下,受溫度影響很大。


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