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液压泵机组不对中力学和联轴器疲劳破坏影响因素

文章作者:巨泽联轴器   发布时间:2020-11-07
弹性柱销齿式联轴器不对中可分三类:1)平行不对中:两半联轴器凸爪轴线平行,轴向存在径向偏移;2)偏角不对中:两半联轴器凸爪轴线相交,轴线间存在偏角;3)综合不对中:同时存在平行不对中和偏角不对中情况。

[一]、液压泵机组不对中力学

弹性柱销齿式联轴器不对中可分三类:1)平行不对中:两半联轴器凸爪轴线平行,轴向存在径向偏移;2)偏角不对中:两半联轴器凸爪轴线相交,轴线间存在偏角;3)综合不对中:同时存在平行不对中和偏角不对中情况。

实际应用中液压泵机组梅花形弹性联轴器存在综合不对中,综合不对中振动特性是由平行不对中振动特性和偏角不对中振动特性叠加而成。

梅花形弹性联轴器的两个半联轴器凸爪通过与梅花形弹性体的啮合来传递扭矩。当出现偏角不对中时,电机轴和液压泵轴存在夹角,液压泵机组的偏角不对中力矩关系。

梅花形弹性联轴器属于具有弹性元件的挠性联轴器,存在偏角不对中时可视为万向联轴节偏角传动。

梅花形弹性联轴器存在偏角不对中时具有如下振动特性:1)偏角不对中引起的动态扭矩含有电机轴频和电机轴频偶数倍的谐频分量,且偏角不对中a越大,谐次分量的幅值越大;2)偏角一定时,不对中引起的动态扭矩幅值与液压泵组的转动惯量和电机转速的平方武乘积成正比,即大惯量、高转速的液压泵机组在相同不对中偏角下引起的动态扭矩大。

[二]、联轴器橡胶材料疲劳破坏影响因素

梅花形联轴器的弹性元件可以选用不同配方的橡胶,联轴器在工作过程中,既受到交变载荷的作用,同时也受到温度、氧气等环境因素的影响。因此,影响橡胶材料疲劳性能的因素很多,这些因素大致可以分为三大类,即橡胶材料配方本身,所受载荷,以及环境因素。

1.橡胶材料配方本身的影响1)橡胶的类型不同类型的橡胶的耐疲劳性能是不同的,橡胶的耐疲劳性能主要体现在两个方面,即抵抗裂纹的产生和抵抗裂纹的生长两个方面。

橡胶的耐疲劳性能和它的耐热性、力学损耗和结晶性等性能有关。耐热性越好的橡胶,耐疲劳性能越好,疲劳寿命越高。橡胶的力学损耗越大,滞后也越大,能够抵抗裂纹的增长,疲劳寿命越高;但力学损耗越大,由于分子内摩擦,也越容易产生动态生热,加速破坏,疲劳寿命又会降低。橡胶的结晶性能也影响其疲劳寿命,在高周疲劳情况下,拉伸结晶的橡胶耐疲劳,低周疲劳情况下,玻璃化转变温度高的橡胶耐疲劳。

2)填料填料的加入会改变材料的刚度和滞后性;填料会造成体系的不均一,使裂纹间断发生偏离,分支及钝化;填料凝聚会增大缺陷和裂纹。

3)硫化体系对橡胶材料进行硫化可以使橡胶长链分子之间产生互相交联的硫键,多硫键比单硫键耐疲劳。同时,交联的密度对橡胶材料的疲劳寿命也有影响,交联密度越大,越不易生热,疲劳寿命相应提高,但交联密度越大,应力越不易分散,疲劳寿命又会减小,因此硫化橡胶存在一个使疲劳寿命较大的较优交联密度。

4)其他配合因素在橡胶材料中添加软化剂能够减少生热,加入抗降解剂和抗老剂能够避免和氧气和臭氧的作用,这些都能够提高疲劳寿命。另外,橡胶的制造工艺,配合剂的分散状态等也会影响橡胶材料的疲劳性能。

2环境因素的影响1)氧气的影响空气中氧气的存在会影响橡胶材料的疲劳寿命,一方面,氧气的存在会影响疲劳裂纹生长的阂值,另一方面,氧气不断在橡胶材料中溶解或扩散,与橡胶分子发生化学反应而破坏橡胶分子的内部结构而使疲劳进程加快。

硫化过程使橡胶的长链分子互相交联,形成巨大的三维网状结构。由于聚合物中的杂质、自身的异常结构或者光能量等因素,橡胶中产生游离基,这些游离基与空气中的氧气反应产生和氢,这些和氢反过来又作为催化剂加速游离基的产生。较后,反应由于的非活化性而停止。

这一过程不断进行,橡胶发生老化,引起机械性能及外观的变化。

氧气主要通过扩散进入橡胶内部。在室温条件下,这一过程进行比较缓慢,氧气在橡胶内部的扩散比较均匀,老化情况也比较均匀;当温度升高时,氧气的扩散速率增加,老化过程加快,氧气主要集中于橡胶表面,因此老化也主要集中在橡胶表面,且温度越高,老化越严重。

增加橡胶的厚度可以减缓过程,增加疲劳寿命。

2)臭氧的影响空气中的臭氧含量很低,含量约为10-g,但研究表明,当橡胶材料及其制品在含量极低的臭氧中暴露很短的时间,也会受到臭氧的攻击而发生破坏。尤其是当橡胶受到拉伸应力时,这些臭氧与橡胶中的碳一碳双键反应,使橡胶结构产生与拉应力方向垂直的龟裂。与氧气对橡胶的老化作用不同的是,臭氧引起的老化并非整体的老化,而是橡胶材料及其制品局部的龟裂。

通过添加防护剂可以抵御臭氧的破坏。

3)温度的影响温度升高能够促进等反应,加快裂纹的产生及生长,因此对疲劳破坏有一定的影响。温度对疲劳寿命的影响主要取决于橡胶配方本身,研究表明,天然橡胶在100℃以内时,疲劳寿命受温度的影响较小,温度从0℃升至100℃时,疲劳寿命降低4倍;而丁苯橡胶在同样的情况下,受温度影响很大。


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