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联轴器用橡胶材料的基本成分以及舰船用

2021-10-12 15:50:25

{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。是目前在弹性柱销齿式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得到改变,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、高能射线等,其中较常用的是有机,这是因为有机在室温下比较稳定,但在较高的硫化温度下能迅速,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;另一类是乙烯基专用型,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。是一种重要的高科技超微细无机新材料,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}、舰船用的几种典型的齿式联轴器

梅花形齿式联轴器的性能主要取决于所采用的弹性元件。弹性元件分金属弹性元件和非金属弹性元件。

金属弹性元件:强度高,传递载荷能力大,使用寿命长,受温度影响小,但成本较高。常用材料为高强度的弹性钢,如60Si2Mn和SOCrVA等。其结构形式主要有:簧片、卷簧、蛇形弹簧、膜片(盘)、圆柱弹簧等。

非金属弹性元件:主要是橡胶弹性元件。它具有弹性模量范围大、内摩擦大、重量轻、阻尼性能好、无机械摩擦等优点,但橡胶强度低、易蠕变、易老化、耐油耐热性差、振动剧烈时要注意温升,另外,负荷性能不稳定(由于制造时硬度偏差较大)。其结构形式有:橡胶金属环、轮胎式、U型橡胶件、橡胶套筒等。

齿式联轴器品种繁多,在舰船中应用的较典型的几种形式分述如下:(1)卷簧齿式联轴器卷簧齿式联轴器由内外构件和均布在内外构件之间的沿圆周分布的卷簧组件构成,如图1所示。当联轴器内外构件作相对运动时,由于卷簧组件中各片卷簧之间的摩擦和滑油的流动阻尼作用,使该联轴器具有一定的阻尼特性。但该型联轴器存在重量尺寸大,补偿能力小,要求滑油冷却,造价偏高等缺点。

(2)簧片式齿式联轴器簧片式齿式联轴器又称盖斯林格联轴器,该型联轴器弹性元件由淬火硬化弹簧钢制造的簧片组组成,其结构如图2所示。该联轴器的特点是阻尼性能好、扭转弹性优良。但安装复杂、使用要求高(如需滑油冷却)、补偿位移能力较小、转动惯量大、造价高、维修性差等。

(3)XL型橡胶金属环联轴器该型联轴器由金属连接件、弹性元件和螺栓组构成。其弹性元件由橡胶通过硫化粘接在内外金属环上。橡胶体由天然橡胶和填充剂组成。其特点是:弹性大,有一定的阻尼特性,承载能力强。

但重量大,转动惯量大,对主、从动机的附加影响大,耐油耐温性差,容易老化,可靠性差。

(4)EZ,LB型齿式联轴器该型联轴器由弹性元件、法兰、轴套及螺栓等组成。其特点是:强度高,传递载荷能力大,补偿能力大,阻尼特性较好。其不足之处除了具有橡胶件的通病外,由于橡胶弹性元件同金属部件通过螺栓联结时容易在橡胶件螺栓处形成应力集中,造成疲劳裂纹甚至断裂,因而工作寿命短。另外,弹性元件制造工艺复杂。

(5)RATO型齿式联轴器RATO型齿式联轴器结构。该型产品具有以下特点:补偿能力较大(橡胶弹性元件主要补偿径向位移,金属弹性元件主要补偿轴向位移);组合性强,可调节刚度和阻尼(可选择不同弹性元件进行组合),承载能力强,弹性大,有一定阻尼,维修性好。其缺点仍然受到橡胶材料的制约,另外造价较高。