Трение и износ резин

Рис. 9.2. Износ пар трения сталь-резина

Усталостная характеристика износа резин, связанная с потерями на гистерезис, была впервые введена Крагельским [13.5], что особенно важно при трении резин по шероховатым поверхностям. Кроме износа, связанного с механическими свойствами поверхностей полимера и металла, им был рассмотрен износ, приводящий к механохимической деструкции контактирующих поверхностей. [c.380]

Из таблицы 5 видно, что в парах трения с резиной Т-2 в вышеуказанных условиях эксперимента износ протекает медленнее, чем в случае использования резины В-14. Характер зависимостей интенсивности истирания от содержания различных волокон проиллюстрирован на рисунках 4 и 5. [c.14]

Рисунок 5 - Износ нар трения сталь - резина Из анализа полученных зависимостей на рисунке 5 вытекает, что армирование резин стеклянными и углеродистыми волокнами не менее эффективно с точки зрения износа резин, чем полиамидными волокнами. Однако при этом наблюдается более значительный износ контртела (стали) и суммарный износ поверхностей пар трения в зоне контакта. Данные экспериментальных исследований свидетельствуют о предпочтительности использования полиамидных волокон для армирования резин.

С целью получения более высоких показателей прочности и износостойкости резин проведено исследование влияния армирования их волокнистыми наполнителями. В результате аналитического и экспериментального изучения свойств были выбраны полиамидные волокна. Проведены стендовые испытания резин с волокнистым наполнителем на стойкость к гидроабразивному износу, определена массовая доля волокнистого наполнителя в составе резиновой смеси - 2,5%. Износ резины при этом снижается на 22,5%, а суммарный износ деталей пары трения резина - сталь - на 25%. [c.23]

Износ резины при трении. Износ - явление значительно более сложное, чем внешнее трение он представляет собой результат совокупности физико-химических процессов, протекающих на поверхности трения и в граничных слоях полимера. По характеру основного процесса износ материалов может быть условно разделен на усталостный и абразивный (микрорезание). Высокоэластические полимеры изнашиваются также в результате наволакивания с образованием скаток. При трении по твердым поверхностям в условиях местного тепловыделения в основном наблюдается усталостный износ. [c.542]

Усталостный износ является основным видом износа резиновых изделий. Он проявляется при небольших значениях силы трения между резиной и истирающей поверхностью При этом на истираемой поверхности обычно не образуется царапин. Его интенсивность меньше, чем фрикционного и абразивного износа. Стойкость резин к этому виду износа определяется выносливостью резин к многократным деформациям, так как местные напряжения и деформации, возникающие от неровностей на истираемой поверхности в точках соприкосновения с контртелом, в результате проскальзывания трущихся поверхностей многократно повторяются. Повышение прочности, усталостной выносливости, стойкости к старению и снижение модуля упругости и гистерезисных потерь снижает усталостный износ. [c.155]

Фрикционный износ характерен для высокоэластичных материалов, проявляется в скатывании и возникает при механическом повреждении и разрушении поверхности резины при трении об относительно гладкую поверхность контртела. Фрикционный износ является самым интенсивным и происходит при относительно высоком коэффициенте трения между истирающей поверхностью и резиной. При сильном трении в результате местной деформации истираемой поверхности появляются складки и выступы, разрушение начинается с возникновения трещин, перпендикулярных направлению растягивающего усилия там, где поверхностные слои находятся в сложнонапряженном состоянии и при наибольшем растяжении. Рост трещин происходит под действием относительно небольших усилий. Постепенное раздирание приводит к относительному перемещению слоев в контакте, без общего проскальзывания, образованию скаток и их отделению при значительных усилиях. Наиболее стойки к фрикционному износу резины с высокими прочностью и сопротивлением раздиру. [c.155]

При изучении особенностей истирания резины нри трении по относительно гладким поверхностям удалось установить новый специфичный для высокоэластичных материалов механизм истирания, названный износом посредством скатывания [5, с. 440 7, с. 21 8, с. 14 30, 31, 36]. Этот вид износа реализуется при относительно высоком значении коэффициента трения между резиной и истирающей поверхностью. [c.11]

В реальных узлах трения преобладает наименее интенсивный вид износа, названный И. В. Крагельским [1, 45] усталостным износом. Это наиболее распространенный вид износа резин. Он осуществляется при относительно небольшой силе трения между резиной и истирающей поверхностью и при сравнительно невысоких контактных напряжениях на неровностях твердой шероховатой опоры. Разрушение поверхностного слоя резины в зоне контакта происходит в результате многократных деформаций. Число циклов до разрушения является функцией усталостной выносливости резины и напряженного состояния, зависящего от давления, скорости, геометрии истирающей поверхности и других факторов. Число циклов п до разрушения определяется по уравнению [46] [c.14]

Большое значение для получения объективных результатов испытаний имеет стабилизация истирающей способности шлифовальной шкурки. В процессе стабилизации удаляют наиболее крупные абразивные зерна и зерна, слабо связанные с основой шкурки. Этим достигается уменьшение скорости изменения истирающей способности абразива. Абразивные материалы малой зернистости (шлифовальные шкурки, круги, барабаны) применяют для определения износостойкости протекторных, подошвенных и других резин, работающих в условиях сухого трения по шероховатым поверхностям. При определении износа резин, работающих в контакте с металлами (даже в случае попадания смазки), или набухших резин используют металлические сетки [7, с. 31, 77 119]. Последние характеризуются высокой стабильностью, их истирающая способность сохраняется в течение длительного времени они не засоряются продуктами износа резины, что позволяет использовать их в машинах, в которых трение многократно осуществляется по одному [c.50]

Тин и состояние абразива (контртела) должны возможно более соответствовать эксплуатационным. От этого фактора, так же как и от мощности трения, зависит механизм износа резин. Необходимо стремиться к тому, чтобы механизм износа резин при лабораторных испытаниях соответствовал механизму износа резин при эксплуатации. Если резина в изделии истирается при сухом трении по шероховатым поверхностям, то наиболее подходящим абразивом являются шлифовальная шкурка или абразивные круги. Когда резина истирается при трении по гладкой поверхности металла, в качестве истирающего материала следует применять металлические сетки. При истирании резины в потоке сыпучего абразива испытания проводятся по одному из методов, описанных на с. 56—58. [c.65]

При истирании резин на основе НК и БСК в значительной степени реализуется износ посредством скатывания (см. рис. 5.10), что-связано с высоким коэффициентом трения этих резин и со значительным понижением прочностных свойств поверхностного слоя при многократных деформациях. [c.82]

В книге рассматривается механизм трения скольжения и трения качения резины по твердому основанию, влияние смазки и адгезии, текстуры поверхности, а также некоторых свойств резин на трение и износ в условиях эксплуатации. Описаны приборы для лабораторных испытаний резин. [c.4]

Абразивный и усталостный механизмы износа проявляются на грубых поверхностях, в то время как износ посредством скатывания — на гладких поверхностях с высоким коэффициентом трения. Абразивный износ и износ посредством скатывания являются высокоинтенсивными, а усталостный — наименее интенсивным. Последний осуществляется при низком коэффициенте трения между эластомером н контртелом. Он является наиболее распространенным в реальных узлах трения. Эксперименты показали, что резины с высоким сопротивлением износу имеют относительно низкий коэффициент трения. Сопротивление износу резин с высоким коэффициентом трения может быть повышено лишь при снижении коэффициента трения, например, путем талькирования поверхности резины или введения в нее выпотевающих смазок (таких как силиконовая жидкость). [c.227]

Уравнение (10.36) ясно показывает, что чем острее выступы поверхности, тем больше износ К ,, так как давление р в этом случае высоко. Более того, увеличение размера абразивной частицы истирающего контртела будет приводить к повышению износа, что было обнаружено экспериментально при трении металлов, резин и пластмасс [1]. Можно показать, что при данной нормальной силе среднее давление р на отдельном выступе увеличивается при уменьшении числа выступов в единице поверхности. Это в свою очередь приводит к увеличению согласно уравнению (10.36). Таким образом теория хорошо согласуется с экспериментом. Изменение значения п при истирании по абразивной шкурке и резине видно также из рис. 10.8. [c.240]

При определении износа резин необходимо наличие большого пути трения, для обеспечения ощутимых потерь при истирании. В связи с этим рассмотрим две конструкции машин, в которых применяются вращательное или возвратно-поступательное движение. Рассмотренное ранее оборудование для испытания на трение по внутренней поверхности вращающегося барабана [1] относится к первому случаю. Несмотря на то, что он предназначен для других целей, он может быть использован и для изучения износа. Машина, в которой осуществляется возвратно-поступательное движение, показана на рис. 11.5. [c.250]

Зуев Ю. С. и др. Методы оценки износа резин при трении в жидких-среда . Каучук и резина , 1972, № 5, с. 41—42. [c.207]

Для улучшения антифрикционных свойств уплотнительных резин на основе СКФ-32 (например, для резиновых манжет, уплотняющих вращающиеся валы) весьма эффективна комбинация графита С-1 и фторопласта Т 4-95 [125], вызывающая более сильное, чем при. введении раздельно графита или фторопласта, уменьшение коэффициента трения при возрастании давления. Комбинация антифрикционных добавок позволяет уменьшить износ резин при больших нагрузках в 80—90 раз при этом температура в зоне контакта повышается незначительно (табл. 3.4). [c.109]

Механизм и закономерности этого сложного процесса подробно изложены в монографиях [152, с. 117 153, с. 30]. Следует различать два крайних случая разрушения резин при износе быстрое разрушение в результате одноактного воздействия абразива (абразивный износ) и более медленное разрушение вследствие многократного воздействия поверхности контртела при сильном трении (износ посредством скатывания) или при более слабом трении (усталостный износ). Механические свойства материала в той или иной степени определяют сопротивление всем видам износа. Вторичные процессы и процессы взаимодействия эластомера с окружающей средой влияют на износ только при длительном разрушении. [c.207]

В реальных узлах трения обычно резины находятся в деформированном состоянии. Их износ должен зависеть от предварительной деформации, которая влияет на основные механические характеристики, определяющие сопротивляемость износу, что показано рядом исследователей. Как упоминалось (см. гл. 3), методом разрезания [160] установлена анизотропия прочностных и упругих свойств резины из НК в диапазоне деформаций 0-ь-200%, а также повышение твердости с увеличением деформации. В работе [161] показана анизотропия увеличения модуля упругости в зависимости от степени деформации для резин из бутадиен-нитрильного каучука известны эффекты увеличения хрупкой прочности при предварительном деформировании резин в высокоэластическом состоянии. Наблюдались [88] области упрочняющего влияния статических деформаций и при изучении динамической выносливости резин. Изменение модуля упругости при деформации влечет за собой изменение силы трения [162]. [c.211]

Четвертый и пятый виды нарушения фрикционных связей определяются адгезионной составляющей сил трения. Практически на поверхностях твердых тел всегда существуют пленки. Если прочность пленки меньше прочности основного материала, будеТ наблюдаться четвертый вид (разрушение пленок). Если прочность пленки или поверхностных слоев, лишенных пленки, больше, будет пятый случай нарушения (когезионный отрыв). Для резины возможен пятый вид нарушения — износ посредством скатывания . Этот механизм износа резины описан М. М. Резниковским и Г. И. Бродским [2]. [c.287]

Расчетные и экспериментальные результаты показывают, что контактная температура, развивающаяся в процессе трения, является фактором, который оказывает наибольшее влияние на износ резины. Поэтому учет температурного влияния положен в основу разработанного экспериментального метода оценки износа уплотнительных резин. Прямая зависимости износа от температуры (рис. 1), полученная в логарифмических коорди натах, может быть с достаточным приближением выражена следующей полуэмпирической формулой [c.290]

Важной характеристикой процесса износа резины, скользящей по металлической поверхности с большими скоростями, является критическая температура ее разрушения при трении. При скольжении резины по металлической поверхности в условиях высоких температур воздействия (200—400° С) возможны следующие основные виды ее разрушения возникновение трещин на поверхности трения, образование на обоих контактирующих поверхностях пары трения слоев наволакивания резины и протекание процесса катастрофического износа. На примере резин на основе бутадиен-нитрильного и эти-лен-пропиленового каучуков разберем причины, вызывающие разрушение этих материалов. [c.291]

В связи с указанным при проведении исследований, связанных с влиянием различных факторов на микрогеометрию поверхности твердого тела (в том числе и резины) или, наоборот, связанных с влиянием микрогеометрии на трение (износ), возникает необходимость оценить шероховатость поверхности. [c.295]

Рис. 6.9. Зависимость удельного износа резины на основе СКН-18 и СКН-26 от коэффициента трения по гладкой стальной поверхности [37].

Рис. 6.11. Влияние режима трения на износ резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков [51 ]

При фрикционном усталостном механизме износ повышается с увеличением адгезии полимера к твердой поверхности. Так, например, износ резины возрастает при переходе от стальной поверхности к полимерной при одинаковой их геометрии [86]. Аналогично изменяется и коэффициент трения. Однако для износа трение по полимерной поверхности более существенно вследствие плохой теплопроводности полимера, приводящей к повышению контактной температуры. При износе по гладким поверхностям с низкой теплопроводностью износ резин происходит благодаря утомлению и термомеханической деструкции. Изменениям коэффициента трения в несколько раз соответствует изменение износа на несколько порядков. [c.182]

Более сложна интерпретация влияния мягчителя на износ, так как при этом меняются коэффициент трения, жесткость и удлинение. В связи с тем, что абразивный износ резин является менее важным, с точки зрения использования, чем усталостный, и механические свойства резин меняются относительно слабо, исследованиям влияния ингредиентов на износ резин уделяется мало внимания. В случае пластмасс роль мягчителей и других ингредиентов более значительна. Пластмассы находятся в различных физических состояниях, и износостойкость их меняется в более широких пределах, чем у резин. [c.189]

Видно, что в парах трения с резиной Т-2 в данных условиях эксперимента износ протекает медленнее, чем в случае использования резины В 14. Из анализа полеченных зависимостей (рис. 9.1) вытекает, что армирование резин стеклянными и углеродистыми волокнами ие менее эффективно с точки зрения износа резин, чем гюли-амидными волокнами. Однако при этом наблюдается более значительный износ контр-тела (стали) и за счет этого суммарный износ пар трения. [c.177]

Таким образом, внутреннее трение почти всегда (за исключением амортизирующих устройств) играет в эксплуатации резин отрицательную роль. Прп многократных и ударных деформациях внутреннее трение приводит к механическим потерям и сильному разогреву, оказывающему вредное влияние не только на усталостную прочность, но и на износ резины, а также на прочность сцепле- [c.216]

Отсутствие рисунка протектора объясняется тем, что основные функции, которые он выполняет в автомобильных шинах (сцепление с дорогой и охлаждение шины), для пневмогусеничных шин не нужны. Ппевмогусеничная шина работает в ведомом рел име и катится не по дороге, а по гусенице. Трение между резиной протектора и траками гусеницы вполне достаточно. Рисунок протектора в этом случае способствовал бы ускорению износа и разрушению протектора шины вследствие повреждения элементов рисунка траками гусеницы. [c.49]

Этот вид износа реализуется при трении резины по шероховатым поверхностям при относительно высоком значении коэффициента трения. Характерным для абразивного износа является наличие на истертой поверхности резин параллельных полос (царапин), направление которых совпадает с направлением Скольжения (рис. 1.1). Абразивный износ резин подробно изучен в работах А. Шалламаха [14, 33, 34], И. В. Крагельского [1, 26], С. Б. Ратнера [35]. Износ в данном случае обусловлен тем, что твердые грани контртела производят царапание (микрорезание) поверхностного слоя резины. При установлении общих закономерностей абразивного износа резины А. Шалламахом [33] были поставлены модельные опыты, в которых единичный выступ шероховатой поверхности контртела имитировался тупой иглой. Нагрузку на иглу выбирали таким образом, чтобы она не проникала через поверхностный слой резины. Тангенциальная сила, вызывающая перемещение иглы по поверхности резины, записывалась автоматически. На рис. 1.2, а, б, в представлены следы иглы на поверхности различных резин из натурального каучука (НК) . Под действием тангенциальной силы игла увлекает за собой некоторый объем резины, находящийся впереди нее. Эта часть резины сжимается, а резина, находящаяся позади иглы, растягивается. В определенный момент, когда упругие силы, стремящиеся возвратить сжатую резину в первоначальное состояние, становятся [c.7]

С. А. Рыбалов и И. В. Крагельский [77] показали, что при трении резиновых уплотнительных деталей по металлическим поверхностям при повышенных скоростях, давлениях и температурах на поверхности резин из бутадиен-нитрильного каучука (СКН) появляются трещины, рост которых приводит к быстрому износу резины. Для резин из этиленпропиленового каучука (СКЭП) в области температур 175—200 °С наступает быстрое размягчение поверхностного слоя вплоть до его осмоления и переноса резины на поверхность металла (этот процесс назван авторами наволакиванием ). Такое различное изменение поверхностного слоя резин связано с тем, что резины на основе СКН структурируются, тогда как для резин из СКЭП характерна глубокая деструкция. [c.19]

В последнем случае процесс локализуется в тонком поверхностном слое, а не во всем объеме материала и значительно осложняется влиянием окружающей среды. Поэтому правильнее сопоставлять износостойкость материала с фрикционно-контактной усталостью, т. е. с усталостью материала при многократном деформировании его поверхностного слоя неровностями твердого контртела. Исследования фрикционно-контактной усталости, проведенные с помощью приборов, в которых жесткий сферический индентор, имитирующий выстун шероховатой поверхности, многократно деформировал поверхность резины [7, с. 9 108], показали, что объемная и контактная усталость подчиняются аналогичным закономерностям. Значения коэффициентов динамической выносливости резин в обоих случаях близки. Применимость формулы (1.7) проверена для контактной усталости до амплитудных значений напряжений, близких к разрывным. Сопоставление кривых объемной и фрикционно-контактной усталости дает основание предполагать, что разрушающим в последнем случае является напряжение растяжения поверхностного слоя, вызванное силой трения. Стойкость резины к повторным нагружениям оказывает влияние на реализацию других видов износа. Показано [7, с. 9 14 56], что рисунок истирания появляется не сразу, а только после определенного числа циклов повторных деформаций. С улучшением усталостных свойств реализация износа посредством скатывания начинается позднее, что приводит к повышению износостойкости резин. [c.28]

При применении гладкого плексигласа резко повышается интенсивность истирания (в 10—30 раз). Это прежде всего обусловлено развитием механохимических процессов в результате повышения температуры в зоне трения (температура повышается вследствие низкой теп.топроводности плексигласа). Наибольшая истирающая способность шлифовальной шкурки монокорунд 8 объясняется тем, что острые грани абразива создают особо жесткие условия, так что происходит главным образом абразивный износ резины. В отличие от интенсивности истирания, изменяющейся примерно на 4 порядка, сила трения резин в этих же условиях различается не более чем в 2 раза. [c.44]

Различие л1еханизмов износа резин, для которых [г < М-крит и резин, для которых д, ]> Икрип отчетливо прослеживается и при рассмотрении частиц резины после истирания (рис. 5.3). При истирании резин с х < Цкрит размер отделяемых частиц значительно меньше, чем при истирании резин с большим коэффициентом трения. [c.69]

Снижение коэффициента трения путем фторирования поверхности резин на основе СКН ]308] или введения нитрида кремния в резины на основе СКЭП [309] привело к резкому уменьшению износа резин. Резиноармированные манжеты, изготовленные из резины,содержащей нитрид кремния, обеспечивают работоспособность уплотнительных узлов трения в широком диапазоне скоростей скольжения и температур. При добавлении пиролизованных волокнистых материалов в резины на основе СКФ и СКН значительно улучшаются их фрикционные свойства, повышается износостойкость и снижаются контактные температуры. Уплотнения из этих резин имеют повышенную работоспособность [310]. [c.126]

Наиболее всесторонние исследования абразивного износа резин были проведены [6] с использованием иглы, царапающей поверхность эластомера в контролируемых условиях, и небольшой полусферы диаметром 1 мм [7]. Полусфера имитировала контактные условия для тупых или с закругленной вершиной выступов, а игла — для очень острых или точечных выступов [2]. Следы трения на поверхности резины, оставляемые тупыми выступами, ясно показывают, что при действии больших нормальных сил образзтотся дискретные ячейки раздира на пути трения. Периодический характер разрушения поверхности указывает на существование скачкообразного механизма при трении. Резина присоединяется к полусфере в определенных точках. [c.227]

Теории абразивного и усталостного износа исходят из необходимости определенной макрошероховатости жесткого контртела. На гладких поверхностях, однако, может проявляться иной механизм износа [1], специфичный лишь для высокоэластических материалов и названный износом посредством скатывания . Он осуществляется при высоких значениях коэффициента трения между резиной и контртелом. В этих условиях большие деформации, возникающие до начала скольжения эластомера, приводят в конечном счете к его разрыву. Последний происходит при максимальной деформации поверхностного слоя в направлении, перпендикулярном направлению скольжения. Локальное направление надрыва зависит от сложного комплекса явлений характера местных деформаций, молекулярной неоднородности структуры эластомера и др. Маловероятно, чтобы такой надрыв приводил бы к немедленному отделению частицы материала от поверхностного слоя. Более очевидным является с.чучай [c.234]

Ввиду того что жидкая фаза пульпы в процессе износа может играть, кроме всего прочего, еш е и роль смазки, снижая при этом коэффициент трения то для выявления количественных соотношений необходимо исходить из значений износа со смазкой. Применение различного рода смазок снижает износ резин (например, из СКН) примерно в 70—250 раз, а в основном, как указывалось выше, в 10 раз Таким образом, значения износа по сетке оказываются порядка 10 10 л1ж7(сл1 -ж). [c.189]

Следовательно, согласно выражению (6.28), удельный весовой износ 1д пропорционален /ф. В свою очередь (см. гл. 4) /ф = с (с — константа трения) для резин в области высокоэластичности, определяемой теорией Бартенева. Константа трения с для резин колеблется в пределах от 20 до 60 кПсм [5,40], а показатель уста- [c.168]

В этом случае все же предпочтительнее пользоваться силой, а не коэффициентом трения. На рис. 6.9 приведены результаты исследования износа резины на основе каучуков СКН-18 и СКН-26 при трении по гладкой стальной поверхности. Как следует из рисунка в области значений 1 износ резко увеличивается. С возрастанием коэффициента трения при прочих равных условиях меняется контактная температура, что приводит к изменению режима трения. В связи с этим очень интересны исследования Рыбалова [37] по износу различных резин при заданном [c.169]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология