Типы и конструкции резиновых и резино-металлических деталей
В современном машиностроении находит применение большое количество различных резиновых и резино-металлических деталей. Резина как конструкционный материал широко применяется для изготовления:
1) гибких элементов передач — приводных ремней и лент;
2) эластичных деталей, несущих нагрузку— подвесок, опор, уплотнителей, мембран и т. д.;
3) эластичных трубопроводов, работающих под давлением;
4) защитных покрытий химической аппаратуры, бункеров, течек для предохранения их от действия агрессивных и абразивных сред;
5) изделий различного назначения, водоплавательных средств, спортивного инвентаря, электроизоляционных средств санитарии, прорезиненных тканей и т. д.
В дальнейшем будут рассматриваться лишь эластичные детали, несущие нагрузку, относящиеся ко второй группе, так как изделия, перечисленные в других группах, существенно отличаются по конструкции, принципам и условиям работы, способам изготовления, физико-механическим свойствам и методам расчетов.
Эластичные детали машин, несущие нагрузку, могут быть подразделены по ряду признаков в зависимости от назначения, конструкции, вида и режима деформации. По назначению резиновые и резино-металлические детали машин делятся на упругие связи, амортизаторы, буфера, подшипники, прокладки, уплотнения и мембраны.
Успешное применение резины в качестве материала деталей машин и полная реализация всех ее ценных физико-механических свойств могут быть достигнуты лишь при условии правильного конструирования резиновых деталей и выбора таких нагрузок, которые не вызывали бы перенапряжения деталей, их чрезмерного нагрева, появления необратимых деформаций и других разрушающих явлений.
Одним из основных условий, обеспечивающих нормальную деформацию резиновых деталей под нагрузкой, является обеспечение возможности изменения формы резинового элемента. Несоблюдение этого важнейшего принципа конструирования резиновых деталей приводит к созданию неработоспособных конструкций и узлов, упругие характеристики которых далеки от расчетных.
Требование создания условий для свободного изменения под действием нагрузки формы резиновой детали основывается на практической несжимаемости резины, вследствие которой, для того чтобы она могла деформироваться в одном направлении, в конструкции должна быть предусмотрена возможность ее расширения в одном или двух направлениях. В опоре, резиновый элемент помещен в стальной стакан, исключающий возможность его расширения .в баковом направлении. В таких условиях резиновый элемент будет работать практически как жесткое тело.
В зависимости от вида деформации, испытываемой в процессе работы, различают резиновые детали, работающие на растяжение, на сжатие, на кручение, на сдвиг, на изгиб, и детали, испытывающие сложные виды деформации. При конструировании деталей необходимо учитывать, что величина деформации резиновых деталей существенно зависит от того, какой вид деформации деталей создает действующая нагрузка. Наибольшую деформацию деталей создают нагрузки, вызывающие сдвиг резины. Поэтому детали, работающие на сдвиг, отличаются высокой податливостью и могут успешно применяться в конструкциях с малой жесткостью. Аналогичные свойства имеют также резиновые детали, испытывающие в процессе работы деформацию кручения.
Резиновые детали, работающие на растяжение, практически не применяются в машиностроении вследствие высокой чувствительности растянутой резины к местным повреждениям и трудности крепления растягиваемой резины к сопряженным частям машины.
Все способы крепления резины между прокладками, губками, хомутами и т. д. неизбежно вызывают на краях зажимов большие дополнительные напряжения и концентрации напряжений, приводящие к быстрому разрушению резины. Крепление же резиновых элементов, работающих на растяжение, к другим деталям машины с помощью вулканизации или клеев в настоящее время еще не обеспечивает необходимой прочности при работе на отрыв резины.
Редко применяются также и резиновые детали, работающие на изгиб.
Продолжение …