Износ посредством скатывания

Эффективное повышение износостойкости резиновых изделий не может быть достигнуто без выяснения механизма износа знание его позволяет установить зависимость износостойкости резины от ее свойств и, таким образом, прогнозировать работоспособность изделий в условиях эксплуатации, а также разрабатывать методы определения износостойкости и принципы построения рецептур резин. Износ резин происходит по различным механизмам в настоящее время сложились представления о трех механизмах износа резин, соответствующих некоторым идеализированным предельным режимам абразивному, усталостному и механизму износа посредством скатывания [2, с. 159 5, с. 435 7, с. 9 14 30—32]. [c.7]

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]

Интенсивность истирания и гистерезис. В уравнениях, приведенных в гл. 1, гистерезис непосредственно учитывается только в уравнении (1.6), описывающем износ посредством скатывания . В данном случае износостойкость повышается с увеличением гистерезиса, так как при этом меньшая доля накопленной упругой деформации переходит в работу истирания в зоне скользящего контакта [c.29]

Ландела — Ферри д.ля исследования истирания резин значительно упрощает технику экспериментов в широком скоростном и температурном диапазонах. Истираемость имеет высокие значения в области повышенных температур [96]. По мере снижения температуры истираемость уменьшается до минимума, а затем снова повышается при приближении температуры испытания к температуре стеклования (рис. 3.2). Такой сложный характер зависимости истираемости от температуры обусловлен, по-видимому, тем, что при этом изменяется механизм износа (рис. 3.3). При низких температурах (—45 °С) вследствие увеличения жесткости резины происходит абразивный износ, а в условии повышенных температур — износ посредством скатывания [8]. Рост интенсивности истирания с повышением температуры от комнатной до 100 °С и более высокой отмечался в ряде работ [7, с. 192 110, 111, 121]. [c.33]

Одним из важнейших свойств резины, оказывающим существенное влияние на соотношение отдельных видов износа и на интенсивность истирания, является ее жесткость (твердость, напряжение при заданном удлинении /30о, модуль упругости, динамический модуль и др.) [5, с. 213—237]. Особенно велика роль жесткости резины при износе посредством скатывания . При определенном значении твердости или /30 о интенсивность истирания на гладком рифленом металлическом диске понижается на порядок (см. рис. 2.2), исчезает характерный рисунок истирания, что указывает на переход от износа посредством скатывания к усталостному износу. Как показано в гл. 1 и 2, при усталостном износе повышение жесткости резин приводит к снижению износостойкости. При высокой жесткости резин в случае испытания на шероховатой поверхности с острыми выступами может наблюдаться переход от преобладающего усталостного к преобладающему абразивному износу. [c.69]

Вследствие противоположного влияния жесткости резин на их износостойкость при усталостном износе и износе посредством скатывания зависимость интенсивности истирания шин от жесткости протекторной резины должна иметь немонотонный характер, т. е. должно наблюдаться оптимальное значение твердости, модуля упругости, напряжения при заданном удлинении (/300) протекторных резин, при котором интенсивность износа шин минимальна. Следует также учитывать влияние жесткости резин на работу трения в зоне контакта шины с дорогой. Работа трения, определяемая деформациями протектора, уменьшается с увеличением жесткости [c.69]

Для обеспечения высокой износостойкости истирание резин должно происходить преимущественно по усталостному механизму, а абразивный износ и износ посредством скатывания должны быть сведены к минимуму. Для этого необходимо обеспечить возможно более высокие прочностные свойства протекторных резин. Коэффициент поверхностного трения резин должен быть меньше некоторых критических значений. Значения коэффициентов трения, при которых наблюдается переход от высокоинтенсивных видов износа к усталостному, тем меньше, чем больше нормальная нагрузка, относительное проскальзывание и ниже прочностные свойства резины. В узлах трения, где не требуется сцепление резины с контртелом (например, в различных уплотнительных деталях, подшипниках, пескоструйных аппаратах и др.), следует стремиться к минимальному коэффициенту трения. Уменьшение коэффициента трения приводит к снижению температуры в зоне контакта резинового изделия с контртелом, что особенно важно для работы резиновых уплотнительных деталей в быстровращающихся элементах машин. [c.72]

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]

Повышение нормальной нагрузки и степени проскальзывания вызывает увеличение сдвиговых напряжений. В случае резин на основе НК и БСК это приводит к повышению доли износа посредством скатывания и, следовательно, к резкому увеличению абсолютной интенсивности истирания. Для резин на основе ПБ, истирание которых протекает в основном по усталостному механизму, [c.84]

Высокие прочностные свойства и динамический модуль, а также низкий коэффициент трения обусловливают повышенное сопротивление абразивному износу и износу посредством скатывания (см. табл. 5.7). С увеличением содержания нитрила акриловой кислоты износостойкость резин повышается. Резины на основе СКН характеризуются повышенной износостойкостью при трении по металлу при высоких температурах в присутствии масел и смазок, т. е. тогда, когда они используются как уплотнители для быстро вращаюш,ихся деталей машин [77]. [c.93]

Однако по мере ужесточения условий эксплуатации (рис. 5.18, табл. 5.9) [263] относительная износостойкость резин, содержащих высокоструктурные сажи, возрастает это можно объяснить относительно меньшим увеличением доли износа посредством скатывания более твердых резин, наполненных высокоструктурными сажами, чем резин, наполненных сажами нормальной структуры. [c.100]

Наличие максимума износостойкости может быть объяснено, исходя из представлений о различных видах износа при эксплуатации шин. В области малой концентрации сажи повышение ее содержания оказывает положительное влияние на износостойкость, так как вследствие увеличения твердости и прочностных свойств резин понижается доля износа посредством скатывания . При дальнейшем увеличении содержания сажи резко возрастает твердость резин, [c.102]

Для резин на основе СКД в значительно меньшей степени реализуется износ посредством скатывания . Уже при сравнительно невысоких значениях /зоо износ посредством скатывания практически не реализуется (рис. 5.20). В то же время увеличение степени вулканизации вызывает резкое уменьшение износостойкости в случае усталостного износа и скалывания . Таким образом, следует ожидать, что оптимальное значение /зоо для резин, содержащих СКД, будет ниже, чем для резин из НК это и подтверждается данными дорожных испытаний шин (рис. 5.21). [c.106]

Важно отметить, что независимо от типа поперечных связей с увеличением степени вулканизации наблюдается повышение усталостного износа и снижение износа посредством скатывания . Для резин с прочными С — С-связями уменьшение износостойкости с увеличением степени вулканизации проявляется более резко. Очевидно, для этих. вулканизатов оптимальное значение степени вулканизации должно быть ниже, чем дЛя вулканизатов с менее прочными связями. Износостойкость смоляных вулканизатов по мере повышения напряжения при 300%-ном удлинении сохраняется лучше, чем износостойкость других вулканизатов, что, очевидно, связано с повышенной неравновесной составляюш ей напряжения смоляных резин [277]. [c.108]

Износ посредством скатывания. Поверхность контртела гладкая, неровности поверхности эластомера сворачиваются в скатку, которая затем отрывается от него [1]. [c.227]

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]

Теория износа посредством скатывания [c.234]

Теория образования скаток не является еще полностью разработанной и во всем достоверной. Однако весьма возможно, что в определенных условиях механизм износа посредством скатывания преобладает. Основное условие его возникновения может быть математически выражено следующим образом [c.236]

Одним из путей повышения работоспособности резиновых технических деталей, применяемых в герметизирующих устройствах и в подшипниках скольжения, является улучшение антифрикционных свойств и износостойкости резин за счет введения в резиновые смеси специальных антифрикционных наполнителей, таких как угольные ткани, графит, дисульфид молибдена, нитрид кремния, фторопласты и т. д. [122—127]. По мнению специалистов, исследовавших влияние ряда углеродных и минеральных наполнителей на износостойкость резин на основе СКФ-26 с фенольной вулканизующей системой при трении по гладкой поверхности [124], все наполнители для фторэластомеров можно разделить на две группы не влияющие на фрикционные свойства резин (диоксид кремния БС-50, фторид и силикат кальция, титановые белила, каолин) и улучшающие износостойкость резин (технический углерод различных марок, графит, фторопласты). Для наполненных резин первой группы характерен износ посредством скатывания, для резин второй группы — износ по усталостному механизму. При этом в зоне контакта развивается высокая температура, в результате чего усталостный износ осложняется механохимическими процессами, происходящими в поверхностном слое резин. [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]

Несмотря на различие механизмов износа, очевидно, что во всех случаях он протекает при наличии сложнонапряженного состояния и при больших скоростях деформаций, т. е. в условиях, весьма далеких от условий определения прочности резин при растяжении, далеких и по основному параметру, определяющему прочность полимеров в высокоэластическом состоянии, — степени развития ориентации перед разрушением. Таким образом, можно ожидать, что вклад прочности в сопротивляемость резины износу должен быть меньше, чем это следует из данных по прочности при растяжении. Учитывая, что активные наполнители являются мощным средством воздействия на прочность резин, попытаемся оценить их влияние на сопротивление износу через этот параметр. Очевидно, для этого следовало бы исключить или оценить вклад влияния наполнителя на износ через его воздействие на модуль упругости, коэффициент трения, а также на химическую сторону процесса, существенную для усталостного износа и износа посредством скатывания. [c.208]

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]

Износ резин по гладким твердым поверхностям протекает в основном по усталостному механизму (см. 6.2). Однако в ряде случаев, особенно при увеличении силы трения, скорости скольжения и температуры, износ связан с иным механизмом — так называемым механизмом износа посредством скатывания . [c.191]

Износ посредством скатывания и абразивный являются наиболее интенсивными видами износа, возникающими в основном в результате механического повреждения и разрушения поверхности материала. [c.75]

При износе посредством скатывания износостойкость увеличивается в основном с повышением энергии раздира. Она зависит также от модуля упругости и эластичности, но в меньшей степени. С увеличением жесткости резины износ уменьшается. Однако рассматривать этот вид износа только как механический процесс нельзя. Установлено, что образование скаток в значительной степени связано с деструкцией полимера. Данный вид износа следует рассматривать и как усталостный процесс, вследствие чего большое значение приобретает среда. В воздушной среде [c.81]

Износ посредством скатывания и. основные факторы, влияющие на его интенсивность. [c.94]

В случае гладкой поверхности появление волн отделения приводит к износу полимера посредством скатывания его поверхностного слоя, тогда как в случае шероховатой поверхности имеет место преимущественно абразивный износ [13.5]. В случае гистере-зисного механизма внешнего трения (т. е. при наличии механических потерь) при деформации шероховатостей наблюдается усталостный износ полимеров. Следует отметить, что последний вид износа не является интенсивным как абразивный и изделие из полимера сохраняет работоспособность в течение длительного времени. Абразивный износ является весьма интенсивным, и полимер быстро теряет свою работоспособность. Когда полимер перемещается по грубой шероховатой поверхности, то адгезия и гистерезис приводят соответственно к абразивному и усталостному износу. Для эластомеров с повышенными твердостью и сопротивлением раздиру волны отделения и износ посредством скатывания не имеют места. На температурных и временных зависимостях максимумы силы трения соответствуют минимумам износа (или истирания) полимеров. [c.362]

Сложнонапряженное состояние характерно для процесса и с т и р а н и я (износа) Р., возникающего как вследствие адгезионного взаимодействия на поверхностях контакта трущихся тел, так и из-за неровностей поверхности твердого контртела. Коэфф. трения х (отношение тангенциальных F и нормальных Q нагрузок в контакте) зависит от Q и скорости V скольжения или качения при трении. Для описания температурноскоростной зависимости [х применим метод приведенных переменных (рис. 5). Различают три вида износа Р., легко определяемых визуально 1) абразивный — путем царапания Р. по твердым выступам шероховатой поверхности абразива 2) усталостный — при многократной деформации, механич. потерях и теплообразовании в Р. во время скольжения (качения) на неровностях поверхности твердого контртела 3) износ посредством скатывания, т. е. путем последовательного отдирания тонкого поверхностного слоя Р. (см. [c.161]

Интенсивность истирания и модуль упругости (жесткость, твердость). Как следует из формул (1.2), (1.6), (1.8), (1-9), (1.17), для отдельных механизмов износа интенсивность истирания сложным образом зависит от модуля упругости резин. Для абразивного износа с ростом модуля упругости резин интенсивность истирания уменьшается. Это связано с уменьшением сдвиговых напряжений вследствие снижения коэффициента трения и глубины внедрения выступов шероховатой опоры в резину. В условиях износа посредством скатывания интенсивность истирания с повышением модуля упругости понижается, так как уменьшается вероятность образования первичной складки резины. Увеличение интенсивности истирания с увеличением модуля упругости резин наблюдается при усталостном износе, а также при. износе незакрепленным абразивом [60, 63]. Б этих условиях с повышением модуля упругости возрастают контактные напряжения в резине, в результате чего увеличивается интенсивность истирания [21, 22]. На рис. 2.2 показано влияние твердости резин из СКС-30 АМ на истираемость по абразивной шкурке и рифленой металлической поверхности [103]. (Повышение твердости достигалось изменением содержания серы и ускорителя вулканизации.) Повышение твердости резины приводит к увеличению истираемости при усталостном износе (кривая 1) и понижению этого показателя в случае абразивного износа (кривая 2). Аналогичный характер изменения интенсивности истирания от условного напряжения нри 200% удлинения наблюдал Г. Вестлининг [104]. Сложный характер зависимости износа изделий от модуля упругости резины проявляется [c.27]

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]

Первичным актом истирания, определяющим интенсивность абразивного износа и износа посредством скатывания , является возникновение на поверхности резины раздиров — при шероховатой истирающей поверхности или трещин — при гладкой поверхности контртела (см. гл. 1). Раздиры и трещины возникают тогда, когда работа (мощность) трения превышает энергию разрыва (раздира) поверхностного слоя резины. Таким образом, прочностные свойства резины оказывают существенное влияние на соотношение отдельных видов износа. Можно предполагать, что для каждой резины существует определенное критическое значение мощности трения Искрит- При значениях мощности трения W < Искрит происходит преимущественно усталостный износ, а при значениях W ]> Искрит преимущественно износ посредством скатывания (на сравнительно гладких поверхностях) и абразивный износ (на шероховатых поверхностях с острыми выступами). [c.66]

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]

Допустим, что для резин существуют некоторые критические значения сдвиговых напрян ений Ткрит- В поверхностном слое будут возникать раздиры и трещины, если действительные сдвиговые напряжения т превысят х рит- Для случая т < т, р т будет преобладать усталостный механизм износа, а при т > Ткр т — износ посредством скатывания (на гладких поверхностях) или абразивный износ (на грубых поверхностях с острыми выступами). Сдвиговое напряжение может быть выражено так х = fp и, следовательно, [c.241]

Из уравнения (6.44) следует, что удельная износостойкость зависит в основном от характеристической энергии раздира 0, модуля упругости Е и эластичности резины Н. Можно сказать, что при прочих равных условиях удельная износостойкость резин тем выше, чем больше энергия раздира. К сожалению, авторы работ [31, 92] не приводят экспериментальные данные по обоснованию зависимости (6.44), поэтому она имеет лишь познавательное значение. Отмечается только, что процессу образования скаток способствует увеличение коэффициента трения. Рассмотренный механизм образования скаток не является, по-видимому, единственным. Так, в работе [93] показано, что образование скаток связано в основном с деструкцией полимера. Поверхностный слой становится мягким. Авторы работы [93] отмечают, что деструкцию полимера трудно связать с тепловыделением, так как расчет показывает, что температура за счет работы трения повышается незначительно. Правда, эти результаты противоречат работам Крагельского и Рыбалова по усталостному износу резин, в которых показана решающая роль температуры при переходе от усталостного износа к износу посредством скатывания. [c.193]

Механизм истирания очень сложен и в реальных условиях эксплуатации изделий представляет собой комплекс разных механических и физико-химических процессов. Однако в зависимости от условиЙ1 спыта-ния (геометрия истирающей поверхности, скорость скольжения) и свойств материала процесс может быть упрощен. При этом можно выделить три вида износа, которые наблюдаются при истирании эластических материалов усталостный, абразивный и износ посредством скатывания . [c.75]

Износ посредством скатывания специфичен для высокоэластических материалов он возникает при трении резин об относительно гладкие поверхности контртела. При сильном трении о контртело на по-верхнс и резины вследствие местной деформации поверхностного слоя возникают выступы и складки. Если резина не обладает достаточной прочностью, то в зоне наибольшего растяжения появляются трещины, перпендикулярные направлению действия растягивающего усилия. Последующее разрастание трещин и раздирание резины в плоскости, параллельной ее поверхности, приводит к отрыванию слоя резины от поверхности и свертыванию его в скатку . При достаточно большом усилии образовавшаяся скатка отделяется от массы материала. Истирание посредством скатывания может происходить и на абразивных поверхностях при соответствующих температурах и степени наполнения резины. [c.76]

В реальных условиях эксплуатации резиновых изделие трудно выделить в чистом виде какой-то определенный вид или механизм износа. В обычных условиях эксплуатации и при правильно подобранном составе резины преобладающим является наименее интенсивный износ—усталостный. Если же сила трения достаточно велика, то в зависимости от характера шероховатости поверхности контртела и свойств резины (прочностных и упругогистерезисных) будет наблюдаться преимущественно либо абразивный, либо износ посредством скатывания . В обоих случаях интенсивность износа резко возрастает. [c.76]