Типы и конструкции резиновых и резино-металлических деталей (часть 2)
Наиболее широкое распространение получили детали, в которых резина испытывает деформацию сжатия. При деформации сжатия наиболее просто и надежно обеспечивается прочное соединение резинового элемента с другими деталями мацшеы, а узел в целом может выдерживать высокие нагрузки. Широко применяются также конструкции, в которых резина испытывает совместное действие сжатия и сдвига. Универсальность таких конструкций состоит в том, что они позволяют создавать-эластичные узлы машин, имеющие в одном направлении деформации большую грузоподъемность и жесткость, а в другом — высокую податливость.
Режим деформации резиновых деталей может быть самым разнообразным — от статического до высокочастотного знакопеременного или ударного режима.
При расчетах и конструировании резиновых деталей, естественно, должен учитываться режим их деформации. При статических или эпизодических динамических нагрузках могут быть допущены сравнительно большие деформации деталей, а такое явление, как теплообразование вследствие действия внутренних сопротивлений, в этом случае практически не имеет значения. Если же резиновые детали испытывают циклическую, высокочастотную нагрузку, то учет теплообразований начинает играть первостепенную роль, так как нагрев резины выше определенных допустимых пределов может вызвать быстрый выход детали из строя даже при нагрузках, намного меньших длительно воспринимаемых резиной в условиях статического или кратковременного динамического нагружения. Поэтому при конструировании деталей, работающих в режиме длительных высокочастотных нагрузок, должны быть приняты специальные меры, обеспечивающие хороший теплоотвод и охлаждение резиновых элементов.
С точки зрения конструкции детали подразделяются на резиновые и резино-металлические. Последние, в свою очередь, могут быть разъемными, если соединение резинового элемента с металлическими частями механическое, и неразъемными, если соединение резины с металлом выполнено путем вулканизации или с помощью клеев.
Соединение резиновых элементов с металлическими частями может быть также подвижным и неподвижным. Подвижное соединение резиновых элементов с примыкающими металлическими частями имеет место в подшипниках, манжетах гидро- и пневмо-систем и т. д.
Одной из причин, приводящих к быстрому выходу из строя резиновых деталей, является их разрушение вследствие высокой концентрации напряжений, возникающей в отдельных местах деталей. Концентрация напряжений в резиновых деталях может быть вызвана неправильно сконструированной формой резинового элемента или связанных с ним металлических частей.
Для предупреждения появления в резине очагов концентрации напряжений соприкасающаяся с резиной поверхность арматуры не должна иметь острых углов, выступов, канавок и отверстий, являющихся главными концентраторами напряжений. Если резиновая деталь до деформации имела отверстие прямоугольной формы, то под нагрузкой углы отверстия заостряются, а в местах заострения возникают зоны высокой концентрации напряжений. Если отверстие в детали имеет овальную форму, то эта форма сохраняется и под нагрузкой, а зоны концентрации напряжений не возникают.
При конструировании резиновых деталей необходимо принимать во внимание форму, которую они принимают под нагрузкой, особенно если деформация резинового элемента достигает значительных размеров и приводит к существенным изменениям первоначальной формы и размеров сечений.
Внутренние напряжения могут возникать также при изготовлении резино-металлических деталей вследствие различных коэффициентов линейного расширения резины и металлов. Усадка резины в процессе остывания после вулканизации приводит в ряде случаев к появлению высоких концентраций напряжения. Поэтому часто в резино-металлических деталях втулочного типа, в которых резина находится между внутренним и наружным металлическими цилиндрами и крепится к ним путем вулканизации, один из цилиндров, обычно наружный, изготовляется из нескольких частей, имеющих между собой зазоры вдоль образующей.
Типы и конструкции резиновых и резино-металлических деталей удобно рассматривать в зависимости от их назначения, в отличие от методов расчета,- которые более удобно систематизировать в зависимости от вида и режима деформации деталей.