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联轴器用橡胶材料的基本成分跟选型原则

2021-05-04 09:09:44

一、联轴器用橡胶材料的基本成分
硅橡胶是无色透明高茹滞塑性直链高分子化合物。其中乙烯基含量为0.07%~l.l%,主链由硅和氧原子组成,与硅相连的侧基为甲基和乙烯基。分子量在50~80好,生理惰性,可在-70~+200℃下长期工作。是目前在弹性柱销联轴器中橡胶材料方面应用较为成功的一种橡胶基体材料。
而纯硅橡胶的机械强度低,当加入硫化剂和补强填料后,硅橡胶的力学性能可以改变,其拉伸强度可提高20倍以上。
所用硅橡胶基本成分有:甲基乙烯基硅橡胶、补强剂、硫化剂、结构控制剂等。根据应用场合不同,所要求硅橡胶力学性能也不一样,需要对硫化剂和补强剂进行选择。
①硫化剂的选择硫化剂的作用:硫化剂与橡胶大分子起化学作用,使橡胶由线型大分子变为三维网状结构,提高橡胶性能、稳定形态的体系。
硅橡胶为饱和度高的橡胶,不能用硫黄硫化,其主要硫化剂有、脂肪族偶氮化合物、无机化合物、射线等,其中较常用的是,这是因为在室温下比较稳定,但在较高的硫化温度下能,从而使硅橡胶交联。硅橡胶常用硫化机有DCP,BP,DCBP,TBPB,DTBP,DBPMH。这些按其活性高低可以分为两类。一类是通用型,即活性较高,对各种硅橡胶均能起硫化作用,主要有BP和DCBP;另一类是乙烯基型,即活性较低,仅能对含有乙烯基的硅橡胶起硫化作用,主要品种有DCP,TBPB,DTBP,DBPMH。每种硫化剂的热温度不同,所以对硅橡胶交联即硫化温度也不同,这导致硅橡胶的物理机械性能差异较大。
DBPMH可使硅橡胶获得优异的物理性能和其他性能,特别是拉伸强度和撕裂强度均高出其他硫化剂硫化硅橡胶的30%-60%,并且在常温下不挥发。其硫化温度为165℃。
②补强剂的选择未经补强的硅橡胶硫化胶强度很低,只有0.3MPa左右,没有实际的使用价值。
合理选用补强剂能够提高硅橡胶硫化胶的强度提高20倍及以上。硅橡胶补强剂的选择要考虑的因数包括:温度和类型。
硅橡胶补强剂按其效果不同可分为补强剂填充剂和弱补强剂填充剂。两者的主要区别在于颗粒直径和比表面积大小,前者直径为10-50nm,比表面积70-400m2/g,效果较好;后者颗粒直径为300-10000nm,比表面积在30m2/g以下,效果较差。
硅橡胶所用的补强剂为气相法制备,俗称白炭黑。是一种重要的超微细无机新材料,其主要特点是粒径很小,比表面积大,表面吸附力强,表面能大,化学纯度高、分散性能好、稳定性、补强性性能好。
二、弹性联轴器的选型原则
随着造船技术的发展,人们对动力装置系统运行的性、性和舒适性的要求越来越高,越来越多的船舶在动力装置中选用弹性联轴器来解决轴系的振动与噪声问题。
法兰梅花形联轴器的主要弹性元件是扭转承载的橡胶组件,橡胶组件可设计成单排或多排,各橡胶组件又有多种标准刚度可供选择,可范围地满足扭振计算所确定的刚度要求。有的弹性联轴器中还有轴向承载的膜片组件,膜片组件采用2~4片0.65~1mm厚度的弹簧钢材料,因而具有的轴向承载和轴向位移补偿能力。
在船舶动力系统中使用弹性联轴器的主要目的是传递功率和扭矩,补偿径向,轴向和角向对中误差,补偿旋转动量的振荡,调整系统自振频率。弹性联轴器具有重量轻,安装方便,各向位移补偿量大,阻尼大,吸振能力及调频等特点,能较好地保护主机、齿轮箱和轴系。
但是目前,在使用了弹性联轴器的船舶主推进装置中会发生一些这样或那样的事故。很多事故的主要原因就是没有充分把握如何正确地在船舶动力装置中用好弹性联轴器。
为此,本文在此就这方面的问题做一些讨论,供大家参考。
弹性联轴器是根据计算扭矩及工作转速来进行初步选定联轴器的型号。
·额定扭矩是联轴器在发动机的稳定工况(连续运行或间断运行)时,能持续传递的较大平均扭矩。
·较大扭矩是联轴器在系统正常的过渡工况(例如:起动载荷、冲击载荷、短暂地通过临界点)下,所允许传递的较大扭矩值,较大扭矩发生的时间很短。
·较大扭矩司是联轴器在系统非正常的过渡工况下,所允许传递的较大扭矩值。
·许用变动扭矩是联轴器在受到的基本载荷达到额定扭矩时,联轴器所允许的由于周期性扭矩变动而产生持续的扭矩振幅值。
·许用轴向位移是联轴器允许主动端与从动端之间在轴线方向相对于中间平衡位置的位移偏移量。
·许用径向位移是联轴器允许主动端到从动端对轴线垂直方向稳定不变的、缓慢变化的或周期性变化的位移偏移量。
·轴向反作用力是当联轴器的两端存在轴向位移偏差时,联轴器的主动端和从动端在轴向产生的反作用力。
·许用转速是联轴器允许的较大转速。
·动态扭转刚度是联轴器在一个振动周期内弹性扭矩与扭矩角的振幅之比。
·相对阻尼是联轴器在一个振动周期内转换成热量的阻尼功与弹性变形功之比。